CN104917545A - 一种用于实现平坦频谱的跳频方法及其跳频通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于实现平坦频谱的跳频方法，包含以下步骤：S1、以输入的信息数据的符号率R_symbol的N倍作为跳频频率跳变步长；S2、利用跳频频率跳变步长生成正余弦信号；S3、利用数学公式将信息数据与正余弦信号进行数字上变频计算，输出跳频信号；S4、采用平方根升余弦滚降成型滤波器对跳频信号进行成型输出。本发明还公开了一种用于实现平坦频谱的跳频通信系统。本发明实现简单，可以实现跳频通信系统的跳频频谱峰值特性平坦以提高跳频通信系统的抗干扰性能，同时可以增加用户容量。

Description

一种用于实现平坦频谱的跳频方法及其跳频通信系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及无线通信设备的跳频通信系统，是一种平坦频谱跳频的生成方法。

技术背景

跳频技术，是无线通信最常用的扩频方式之一。跳频技术是通过收发双方设备无线传输信号的载波频率按照预定算法或者规律进行离散变化的通信方式，即无线通信中使用的载波频率受伪随机变化码控制而随机跳变。从时域上看，跳频信号是一个多频率的频移键控信号；从频域上看，跳频信号的频谱是一个在很宽频带上以不等间隔随机跳变的。与定频通信相比，跳频通信比较隐蔽难以被截获，只要对方不清楚载频跳变的规律就很难截获我方的通信内容；同时跳频通信系统具有良好的抗干扰能力，即使有部分频点被干扰，仍能在其他未被干扰的频点上进行通信。同时跳频多址通信系统也被广泛应用于多用户组网通信中，利用跳频的瞬时窄带特性来完成某一用户的端机对接。如图4所示，特别地，对于较高数据符号率、频谱特性为非根升余弦滚降成型的跳频系统，其频率跳变步长较大，一般大于1.5倍的符号速率，其输出跳频信号频谱峰值保持特性凹凸不平，通过利用跳频信号频谱的凹凸不平，敌方可以较易侦察与检测我方目标，从而导致我方战机在作战环境下易暴露；同时随着多链融合以及多平台通信系统的综合化，以及对多用户组网需求节点的日益增加，如何提高跳频通信系统在相同跳频带宽和相同符号速率条件下的用户容量也迫在眉睫。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种用于实现平坦频谱的跳频方法，提高跳频通信系统的抗干扰性能和用户容量，从跳频通信系统的信号频谱入手，解决传统跳频频谱特性的凹凸不平，以实现跳频频谱峰值的平坦特性。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种用于实现平坦频谱的跳频方法，包含以下步骤：

S1、以输入的信息数据的符号率R_symbol的N倍作为跳频频率跳变步长；

S2、利用跳频频率跳变步长生成正余弦信号；

S3、利用数学公式将信息数据与正余弦信号进行数字上变频计算，输出跳频信号；

S4、采用平方根升余弦滚降成型滤波器对跳频信号进行成型输出。

本发明的另一目的在于提供实现所述跳频方法的跳频通信系统，包含频率跳变步长控制模块、数字上变频模块、频谱特性成型模块；

所述频率跳变步长控制模块用于根据输入的信息数据的符号率R_symbol以及用户设定的参数N生成频率跳变步长，所述的频率跳变步长为符号率R_symbol的N倍；

所述数字上变频模块用于根据频率跳变步长控制模块输出的频率跳变步长生成正余弦信号，并利用数学公式将信息数据与正余弦信号进行数字上变频计算，输出跳频信号；

频谱特性成型模块采用平方根升余弦滚降成型滤波器对数字上变频模块的输出的跳频信号进行成型输出。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于以下几点：

1、实现简单，采用数字信号处理技术即可完成，降低开发成本。

2、适用范围广泛，该平坦频谱跳频的生成方法适用于任何跳频通信系统。

3、实现性能优异，基于两个技术要点可以实现跳频通信系统的跳频频谱峰值特性平坦以提高跳频通信系统的抗干扰性能，同时可以增加用户容量。

附图说明

图1为本发明一种用于实现平坦频谱的跳频通信系统的结构示意图；

图2为本发明中频率跳变步长控制模块的结构示意图；

图3为本发明中数字上变频模块的结构示意图；

图4为传统的跳频频谱峰值特性图；

图5为本发明的跳频频谱峰值特性图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明为了提高跳频通信系统的抗干扰性能和用户容量，提供了一种用于实现平担频谱的跳频方法，主要包括以下步骤：

S1、以输入的信息数据的符号率R_symbol(单位：赫兹)的N倍作为跳频频率跳变步长；

S2、利用跳频频率跳变步长生成正余弦信号；

S3、利用数学公式将信息数据与正余弦信号进行数字上变频计算，输出跳频信号；

S4、采用平方根升余弦滚降成型滤波器对跳频信号进行成型输出。

如图1所示，为实现该跳频方法本发明提供了一种跳频通信系统，主要包含频率跳变步长控制模块、数字上变频模块、频谱特性成型模块。

(1)频率跳变步长控制模块

如图2所示，频率跳变步长控制模块分别获取信息数据的符号率以及用户设定的参数N，再以符号率的N倍作为频率跳变步长。

其中，N的取值为自然数，可以为1，也可以根据系统灵活确定。

(2)数字上变频模块

如图3所示，数字上变频模块根据频率跳变步长控制模块的频率跳变步长，生成应用于上变频的正余弦信号，并利用数学公式进行数字上变频计算，输出跳频信号。以QPSK调制信号为例，输入复信号为I+j×Q，正余弦信号为cosωt+j*sinωt，其中ω＝2πf，f＝N×R_symbol，数字上变频为输入复信号与正余弦信号的复乘运算。

(3)频谱特性成型模块

频谱特性成型模块采用平方根升余弦滚降成型滤波器对数字上变频模块的输出进行成型输出。

基于以上跳频通信系统的设计，采用频谱特性为平方根升余弦滚降成型的数字调制信号，并且当频率跳变步长等于数字调制信号的符号速率时或者当频率跳变步长等于数字调制信号的符号速率的N倍时，可实现跳频通信系统的跳频频谱特性平坦，同时可以增加用户容量。对图4和图5进行对比观察后，可以看出在相同跳频带宽和相同符号速率条件下，与输出信号频谱峰值保持特性凹凸不平的跳频系统相比，信号频谱峰值保持特性平坦的跳频系统的跳频频点数目一般多50％，相应地，其用户容量也多50％。

Claims (3)

1.一种用于实现平坦频谱的跳频方法，包含以下步骤：

S1、以输入的信息数据的符号率R_symbol的N倍作为跳频频率跳变步长；

S2、利用跳频频率跳变步长生成正余弦信号；

S3、利用数学公式将信息数据与正余弦信号进行数字上变频计算，输出跳频信号；

S4、采用平方根升余弦滚降成型滤波器对跳频信号进行成型输出。

2.根据权利要求1所述的跳频方法，其特征在于所述N的取值为自然数，可以为1，也可以根据系统灵活确定。

3.一种用于实现平坦频谱的跳频通信系统，包含频率跳变步长控制模块、数字上变频模块、频谱特性成型模块，其特征在于：

所述频率跳变步长控制模块用于根据输入的信息数据的符号率R_symbol以及用户设定的参数N生成频率跳变步长，所述的频率跳变步长为符号率R_symbol的N倍；

所述数字上变频模块用于根据频率跳变步长控制模块输出的频率跳变步长生成正余弦信号，并利用数学公式将信息数据与正余弦信号进行数字上变频计算，输出跳频信号；

频谱特性成型模块采用平方根升余弦滚降成型滤波器对数字上变频模块的输出的跳频信号进行成型输出。