CN105743535B - 一种用于短波电台的抗干扰通信模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种短波电台用抗干扰通信模块，其特征在于，包括硬件部分与软件部分。其中硬件部分构造为：音频变压器与音频放大器、有源低通滤波器、第一音频AGC、音频放大器、ADC顺次连接后连接到FPGA的输入端，FPGA的输出端顺次连接DAC、有源低通滤波器、第二音频AGC、音频变压器；第一音频AGC与第二音频AGC全双工连接，且连接点与FPGA连接。通过在短波电台上安装本发明，可以改善在复杂电磁环境下完成报文和语音的有效通信，提高短波通信的安全可靠度。

Description

一种用于短波电台的抗干扰通信模块

技术领域

本发明涉及短波通信技术领域，尤其涉及一种用于短波电台的抗干扰通信模块。

背景技术

短波通信在通信系统中一直占据着重要地位。短波通信在通信领域中的顽强生命力主要得益于它固有的一些优点。与卫星通信、地面微波、同轴电缆、光缆等通信手段相比，短波通信不需要建立中继站即可实现远距离通信，因而建设和维护费用低，建设周期短，设备简单。可以根据使用要求固定设置，进行定点固定通信，也可以背负或装入车辆、舰船、飞行器中进行移动通信；电路调度容易，临时组网方便、迅速，具有很大的使用灵活性；对自然灾害或战争的抗毁能力强；通信设备体积小，容易隐蔽，便于改变工作频率以躲避敌人干扰和窃听，破坏后容易恢复。在战争状态下短波通信的安全可靠度比卫星通信要高，因此各国军事科研组织十分重视短波通信技术的研究。

另外，在短波电台的使用上，普遍存在通信距离不足和通信抗干扰性差的问题。海用和陆地电台要求能够在复杂电磁环境下完成报文和语音的有效通信；机载电台更偏重语音的有效通信，要求电台操作简单高效。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于短波电台的抗干扰通信模块，包括硬件部分与软件部分。

其中硬件部分构造为：

音频变压器与音频放大器、有源低通滤波器、第一音频AGC、音频放大器、ADC顺次连接后连接到FPGA的输入端，FPGA的输出端顺次连接DAC、有源低通滤波器、第二音频AGC、音频变压器；第一音频AGC与第二音频AGC全双工连接，且连接点与FPGA连接。

DSP/ARM与FPGA全双工连接，DSP/ARM与存储器、600bps声码化编解码器分别全双工连接，DSP/ARM设置有数据通信接口及电台控制接口。

600bps声码化编解码器用于将模拟语音转化为数字语音数据或者将语音编码数据转化为模拟语音。

DAC用于将MSK正交调制后的信号转化为音频频段内的调制信号。

ADC用于将音频信号转化为数字语音数据。

顺次连接的有源低通滤波器、第二音频AGC、音频变压器用于对调制信号进行相应的处理，所述音频变压器将处理后的音频信号送入到短波电台。

软件部分构造为：

包括业务信息选择模块、信息编码与交织模块、扩频处理模块、组帧模块、变频与滤波模块、信道估计与均衡模块、同步捕获模块、解扩模块、解交织和信道译码模块、业务信息选择模块。

业务信息选择模块用于根据外部输入的控制信息将接收到的数据以音频信号或者报文信息的形式传输到信息编码与交织模块，以及将经过解交织、译码后的信息通过音频信号或者报文信息传输出去。

信息编码与交织模块用于将业务信息选择模块的输出数据进行信道编码和交织后送入扩频模式选择模块。

扩频模式选择处理模块用于根据外部输入的控制信息将交织后的数据信息进行高处理增益扩频处理或低处理增益扩频处理，并将处理后的数据送入组帧模块。

组帧模块用于将扩频处理后的数据与外部输入的控制信息、帧同步头组合在一起形成数据帧。

MSK调制模块用于将数据帧进行MSK调整后送入DAC。

变频与滤波模块用于对数据帧进行变频及滤波，并输出给信道估计与均衡模块。

信道估计与均衡模块根据数据帧进行信道状态的评估，进而控制外部输入的控制信息。

同步捕获模块用于运用相关运算，完成对数据帧同步头的同步和捕获。

解扩模块用于根据数据帧同步头中的外部输入的控制信息对数据信息进行低处理增益扩频解扩或者高处理增益扩频解扩。

解交织和信道译码模块用于对数据帧中的数据信息进行解交织和信道译码，译码后的信息传输到业务信息选择模块。

本发明的有益效果为：

通过在短波电台上安装本发明，可以改善在复杂电磁环境下完成报文和语音的有效通信，提高短波通信的安全可靠度。

附图说明

图1为本发明硬件部分结构示意图。

图2为本发明使用时的工作流程图。

具体实施方式

下面结合图1及图2对本发明作进一步的说明。所述抗干扰通信模块，包括硬件部分与软件部分。

其中硬件部分构造为：

音频变压器与音频放大器、有源低通滤波器、第一音频AGC、音频放大器、ADC顺次连接后连接到FPGA的输入端，FPGA的输出端顺次连接DAC、有源低通滤波器、第二音频AGC、音频变压器；第一音频AGC与第二音频AGC全双工连接，且连接点与FPGA连接。

DSP/ARM与FPGA全双工连接，DSP/ARM与存储器、600bps声码化编解码器分别全双工连接，DSP/ARM设置有数据通信接口及电台控制接口。

600bps声码化编解码器用于将模拟语音转化为数字语音数据或者将语音编码数据转化为模拟语音。

DAC用于将MSK正交调制后的信号转化为音频频段内的调制信号。

ADC用于将音频信号转化为数字语音数据。

顺次连接的有源低通滤波器、第二音频AGC、音频变压器用于对调制信号进行相应的处理，所述音频变压器将处理后的音频信号送入到短波电台。

软件部分构造为：

包括业务信息选择模块、信息编码与交织模块、扩频处理模块、组帧模块、变频与滤波模块、信道估计与均衡模块、同步捕获模块、解扩模块、解交织和信道译码模块、业务信息选择模块。

业务信息选择模块用于根据外部输入的控制信息将接收到的数据以音频信号或者报文信息的形式传输到信息编码与交织模块，以及将经过解交织、译码后的信息通过音频信号或者报文信息传输出去。

信息编码与交织模块用于将业务信息选择模块的输出数据进行信道编码和交织后送入扩频模式选择模块。

扩频模式选择处理模块用于根据外部输入的控制信息将交织后的数据信息进行高处理增益扩频处理或低处理增益扩频处理，并将处理后的数据送入组帧模块。

组帧模块用于将扩频处理后的数据与外部输入的控制信息、帧同步头、训练序列组合在一起形成数据帧。

MSK调制模块用于将数据帧进行MSK调整后送入DAC。

变频与滤波模块用于对数据帧进行变频及滤波，并输出给信道估计与均衡模块。

信道估计与均衡模块根据数据帧进行信道状态的评估，进而控制外部输入的控制信息。如：信道估计与均衡模块根据训练序列进行信道状态的评估（信道评估通过训练序列计算接受信号的信噪比），将信道状态信息（接受信号信噪比）送入到PC机中，PC机根据信道状态信息调整控制信息，以增强干扰控制能力。

同步捕获模块用于运用相关运算，完成对数据帧同步头的同步和捕获。

解扩模块用于根据数据帧同步头中的外部输入的控制信息对数据信息进行低处理增益扩频解扩或者高处理增益扩频解扩。

解交织和信道译码模块用于对数据帧中的数据信息进行解交织和信道译码，译码后的信息传输到业务信息选择模块。

本发明的使用方法为：

将短波电台与本发明通过电台控制接口连接，且设置可以向本发明发送报文信息、控制信息的外部装置（如PC机）。抗干扰通信模块的工作机理与其所属短波电台的功能有关。当其所属短波电台为发送端时，抗干扰通信模块将模拟话音被600bps声码化编解码器转化得到的数字语音数据或者外部PC送入的报文进行扩频和纠错编码，然后将编码后的数据通过MSK正交调制和 DAC变换生成音频频段内的调制信号，并通过有源滤波、AGC增益控制和音频变压器等处理，最后将处理后的音频信号通过电台音频接口送入到普通短波电台，利用普通短波电台将信号上变频到某个短波信道上并发送出去。当其所属短波电台为接收端时，普通短波电台从对应的短波信道上接收信号，并下变频恢复到语音频段，然后从电台的音频输出接口送入抗干扰通信模块，抗干扰通信模块通过MSK正交解调从音频信号中解调出携带的信息，然后送入通信编解码器对这些数据进行解扩和纠错处理，最终恢复出报文数据或者语音编码数据。报文通过串口送入PC，语音编码数据直接送入抗干扰模块的600bps声码化编解码器即可恢复出模拟语音。

Claims (1)

1.一种用于短波电台的抗干扰通信模块，其特征在于，短波电台与所述模块通过电台控制接口连接，所述模块包括硬件部分与软件部分,

其中硬件部分构造为：

音频变压器与音频放大器、有源低通滤波器、第一音频AGC、音频放大器、ADC顺次连接后连接到FPGA的输入端，FPGA的输出端顺次连接DAC、有源低通滤波器、第二音频AGC、音频变压器；第一音频AGC与第二音频AGC全双工连接，且连接点与FPGA连接；

DSP/ARM与FPGA全双工连接，DSP/ARM与存储器、600bps声码化编解码器分别全双工连接，DSP/ARM设置有数据通信接口及电台控制接口；

600bps声码化编解码器用于将模拟语音转化为数字语音数据或者将语音编码数据转化为模拟语音;

DAC用于将MSK正交调制后的信号转化为音频频段内的调制信号；

ADC用于将音频信号转化为数字语音数据；

顺次连接的有源低通滤波器、第二音频AGC、音频变压器用于对调制信号进行相应的处理，所述音频变压器将处理后的音频信号送入到短波电台；

软件部分构造为：

包括业务信息选择模块、信息编码与交织模块、扩频处理模块、组帧模块、变频与滤波模块、信道估计与均衡模块、同步捕获模块、解扩模块、解交织和信道译码模块、业务信息选择模块；

业务信息选择模块用于根据外部输入的控制信息将接收到的数据以音频信号或者报文信息的形式传输到信息编码与交织模块，以及将经过解交织、译码后的信息通过音频信号或者报文信息传输出去；

信息编码与交织模块用于将业务信息选择模块的输出数据进行信道编码和交织后送入扩频模式选择模块；

扩频模式选择处理模块用于根据外部输入的控制信息将交织后的数据信息进行高处理增益扩频处理或低处理增益扩频处理，并将处理后的数据送入组帧模块；

组帧模块用于将扩频处理后的数据与外部输入的控制信息、帧同步头、训练序列组合在一起形成数据帧；

MSK调制模块用于将数据帧进行MSK调整后送入DAC；

变频与滤波模块用于对数据帧进行变频及滤波，并输出给信道估计与均衡模块；

信道估计与均衡模块根据数据帧进行信道状态的评估，进而控制外部输入的控制信息；

同步捕获模块用于运用相关运算，完成对数据帧同步头的同步和捕获；

解扩模块用于根据数据帧同步头中的外部输入的控制信息对数据信息进行低处理增益扩频解扩或者高处理增益扩频解扩；

解交织和信道译码模块用于对数据帧中的数据信息进行解交织和信道译码，译码后的信息传输到业务信息选择模块。