CN102223155B - 跳频通信系统跳频间隔的一种盲识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了跳频通信系统跳频间隔的一种盲识别方法，其步骤为：对获取到的n跳信号的频点进行升序排序，得到集合F，对集合F的一阶差分结果的绝对值进行升序排序，得到差分排序集合S，根据集合S得到跳频间隔

所在区间为

并确定搜索频率集

，根据盲识别的误差函数：

，得到搜索频率集的每个元素相对应的t与

的值，其中使得

最小的t值就是对跳频间隔

的估计值；本发明描述的方法原理简单、适用范围广，由于不涉及复杂运算，估计出的跳频间隔精度高，非常适合工程应用；不仅可以准确地估计出跳频间隔值，还可以降低其本身的误差较低。

Description

跳频通信系统跳频间隔的一种盲识别方法

技术领域

本发明涉及跳频间隔的识别技术，特别是跳频通信系统跳频间隔的一种盲识别方法。

背景技术

跳频技术是为了确保通信的秘密性和抗干扰性。跳频功能主要是：（1）改善衰落；（2）处于多径环境中的漫速移动的移动台通过采用跳频技术，大大改善移动台的通信质量，相当于频率分集。

跳频间隔是跳频通信系统的关键参数之一，跳频间隔的识别是分析跳频通信协议的基础。对于一个跳频通信系统，所选用的载波频率是一些离散的值，称为跳频频点，跳频频点f′的确定公式为f′＝f_s+kt，k为整数，称为跳频号，f_s根据系统的工作频段选取。可见跳频频点的间隔是常数t的整数倍，这个常数称为跳频间隔。在实际的跳频通信系统中，跳频频点的数量较大，例如对于一个2GHz带宽的跳频通信系统，若跳频间隔是25KHZ，则系统跳频频点的个数就有80000个。对于跳频信号的发送方与接收方，每跳信号的跳频频点按照约定选取。但非合作方由于预先不知道每跳信号的频点，只有在获得大量跳频频点的基础上对跳频间隔进行估计。

非合作方所获得的跳频频点与实际的跳频频点相比有两方面误差：一是传播误差，指信号在传输的过程中产生的频率偏差；二是测量误差，指测量跳频信号跳频频点的算法本身引入的测量误差。

目前，对于跳频间隔的识别方法也还没有公开的文献和专利进行描述。

发明内容

本发明旨在提出跳频通信系统跳频间隔的一种盲识别方法，可以在获得大量跳频信号跳频频点的基础上，采用改进的最小二乘法识别跳频间隔，准确地估计出跳频间隔值，本身的误差影响较小。

本发明的技术方案如下：

跳频通信系统跳频间隔的一种盲识别方法，其特征在于步骤为：

首先，对某跳频通信系统的n跳信号进行频率估计，估计值的集合即为跳频频点；

第二步，对获取到的所有跳频频点进行升序排序，得到集合F；

第三步，对集合F进行差分处理，将集合F的一阶差分结果的绝对值进行升序排序，得到差分排序集合S；

第四步，根据集合S得到跳频间隔f所在区间为[f_L，f_H]并确定搜索频率集

根据盲识别的误差函数：

得到搜索频率集的每个元素相对应的t与δ的值，使得δ最小的t值就是对跳频间隔f的估计值；

其中f_j，j∈[1，k]为搜索频率集中的一个元素，g_i表示第i个跳频频点的观测值，x_i＝round(g_i/f_j)为在f_j下的g_i的估计跳频号，i在[1，n]范围内取值，round表示四舍五入，t表示跳频间隔的估计值。

所述跳频间隔盲识别的公式为：

所述集合S中的元素呈阶梯状递升，根据所有元素阶梯上升高度的范围得到跳频间隔所在的区间[f_L，f_H]。

根据所选取跳频通信系统的带宽与跳速，确定能实现正确解调的载波估计的精度p，令频率步进sp=0.1*p，根据频率步进sp得到搜索频率集

其中

表示不小于a的最小整数。

本发明的有益效果如下：

本发明描述的方法原理简单、适用范围广，由于不涉及复杂运算，估计出的跳频间隔精度高，非常适合工程应用；不仅可以准确地估计出跳频间隔值，还可以降低其本身的误差较低。

附图说明

图1为本发明的识别流程示意图

图2为本发明具体实施过程中3000跳数据获得的S的元素分布图

图3为本发明图2中序号为1700至2050的局部放大图

具体实施方式

如图1所示，跳频通信系统跳频间隔的一种盲识别方法，首先获取跳频频点，对跳频频点进行以下整理：

（1）对获取到的n跳数据的跳频频点进行升序排序，得到集合F；

（2）对集合F做差分处理，并对差分结果的绝对值升序排序，得到差分排序集合S；

S中的元素呈阶梯状分布，每级阶梯上升的高度取决于跳频间隔。这里以某跳频系统为例，使用其中的3000跳数据获得的S如图2所示，其横坐标为S中元素的序号，纵坐标为频率值；

图3是图2中序号为1700至2050的局部放大图，从中可以看出明显的阶梯。

接着根据阶梯上升高度的范围得到跳频间隔所在的区间[f_L，f_H]；然后根据所需跳频间隔的精度确定频率步进sp，得到搜索频率集其中

表示不小于a的最小整数。

（3）初始变量j=0；

（4）j＝j+1；

（5）计算 $\stackrel{\‾}{x}=\mathrm{round}(\stackrel{\‾}{g}/f_j),$ ${\mathrm{\δ}}_j=\underset{i-0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(g_i-t{x}_i)}^2;$

（6）如果

转向（4）；

（7）比较δ中的元素，找出最小的δ_min；

（8）得到δ_min对应的t即为跳频间隔的估计值；

（9）识别结束。

其中，

为盲识别的误差函数，跳频间隔盲识别的公式为：

f_j，j∈[1,k]表示搜索频率集中的一个元素，g_i表示第i个跳频频点的观测值，x_i＝round(g_i/f_j)为在f_j下的g_i的估计跳频号，i在[1,n]范围内取值，round表示四舍五入。

所述跳频间隔盲识别的公式为：

Claims (3)

1.跳频通信系统跳频间隔的一种盲识别方法，其特征在于步骤为：

首先，对某跳频通信系统的n跳信号进行频率估计，估计值的集合即为跳频频点；

第二步，对获取到的所有跳频频点进行升序排序，得到集合F；

第三步，对集合F进行差分处理，将集合F的一阶差分结果的绝对值进行升序排序，得到差分排序集合S；

第四步，根据集合S得到跳频间隔f所在区间为[f_L,f_H]，并确定搜索频率集根据盲识别的误差函数：

得到搜索频率集的每个元素相对应的t与δ的值，使得δ最小的t值就是对跳频间隔f的估计值；

其中f_j,j∈[1,k]为搜索频率集中的一个元素，sp表示频率步进，g_i表示第i个跳频频点的观测值，x_i=round(g_i/f_j)为在f_j下的g_i的估计跳频号，i在[1,n]范围内取值，round表示四舍五入，t表示跳频间隔的估计值；

所述跳频间隔盲识别的公式为 $t=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i{g}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i^2}.$

2.根据权利要求1所述的跳频通信系统跳频间隔的一种盲识别方法，其特征在于：所述集合S中的元素呈阶梯状递升，根据所有元素阶梯上升高度的范围得到跳频间隔所在的区间[f_L,f_H]。

3.根据权利要求1所述的跳频通信系统跳频间隔的一种盲识别方法，其特征在于：根据所选取跳频通信系统的带宽与跳速，确定能实现正确解调的载波估计精度p，令频率步进sp=0.1*p，根据频率步进sp得到搜索频率集其中f_i＝f_L+(i-1)*sp，i∈[1，k]，

表示不小于a的最小整数。

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