CN107276600A - 一种基于dpss的发射系统设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于DPSS的发射系统设计方法，数据分组模块将信源模块产生的待传输的二进制信息先划分为以多个bit为单位的数据组，并将该数据组划分为两部分，第一部分是波形选择状态位，第二部分是时隙位置状态位；将一个码元时间划分为多个大小相同的时隙，传输波形的持续时间为一个时隙，其它时隙不传输信号；根据波形选择状态位与传输波形的映射规则来选择传输波形，根据时隙位置状态位与传输波形在码元时间内时隙位置的映射规则来确定传输波形的时隙位置，形成传输信号。本发明提高了调制信号的功率效率，并提高了信号的抗干扰能力。
Description
技术领域
本发明涉及无线电通信中的发射系统方法，尤其涉及一种基于DPSS的发射系统设计方法。
背景技术
对于无线通信系统来说，尤其是发射系统来说，采用何种调制方式对通信系统的性能有着重要影响。调制是为了使所传输信号特性与信道特性相匹配，通过调制，将其转变为适合信道有效传输的信号形式。然而，由于空间信道的开放性，所传输的信息必然会受到各信道环境和干扰因素的影响，从而产生差错，降低了信息传输的可靠性。为了提高调制信号的抗干扰能力，采用何种调制方式是非常关键的。抗干扰调制技术是围绕提高信息传输的可靠性而提出的有别于常规通信系统的一种调制理论和技术，广泛应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域。然而，对于扩频调制技术来说，现有技术中通常是以牺牲通信系统的信息传输效率来提高系统的抗干扰能力的，即在提高系统抗干扰能力的同时，降低了系统的信息传输速率。
因此，如何在复杂的电磁环境中，提高无线电调制信号的能量集中度，以此提高调制信号的信干比，同时也使调制信号具有扩频信号的特点，从而提高系统的抗干扰能力，是通信系统研究的难点问题。
发明内容
本发明的一个目的是使发射系统的调制信号具有扩频信号的特点，使其具有抗突发干扰能力。本发明的另一个目的是增强调制信号的能量集中度，提高调制信号的信干比，以此提高系统的可靠性。
为了实现本发明的目的，提高发射系统调制信号的抗突发干扰能力，本发明提供了一种基于DPSS(Discrete Prolate Spheroidal Sequences，简称DPSS)的发射系统设计方法，除信源模块、载波调制模块、变频模块、功放模块、天线模块外，还包括以下模块：
数据分组模块：其用于将信源模块产生的待传输的二进制信息先划分为以多个bit为单位的数据组，并将该数据组划分为两部分，第一部分是波形选择状态位，第二部分是时隙位置状态位；
数据组状态读取模块：其用于读取数据组的波形选择状态位和时隙位置状态位的值；
波形产生模块：其用于产生多个不同的传输波形；
波形选择状态判断模块：其用于制定波形选择状态位与传输波形的映射规则，并根据数据组状态读取模块所获得的波形选择状态位的状态值来确定波形选择状态位的状态与传输波形的映射关系；
波形选择模块：其根据波形选择状态判断模块所确定的波形选择状态位的状态与传输波形的映射关系，来选择波形产生模块所产生的传输波形的形状；
时隙位置状态判断模块：其用于制定时隙位置状态位与传输波形在码元时间内时隙位置的映射规则，并根据数据组状态读取模块所获得的时隙位置状态位的状态值来确定时隙位置状态位的状态与传输波形在码元时间内时隙位置的映射关系；
时隙位置控制模块：其用于将一个码元时间划分为多个大小相同的时隙，传输波形的持续时间为一个时隙，其它时隙不传输信号；并根据时隙位置状态判断模块所确定的时隙位置状态位的状态与传输波形在码元时间内时隙位置的映射关系，来确定传输波形在码元时间内的时隙位置；
信号产生模块：其根据波形选择模块所选择的传输波形以及时隙位置控制模块所确定的传输波形在码元时间内的时隙位置，形成传输信号；
其中，信号产生模块输出的信号再经载波调制模块进行正弦载波调制后，经变频模块将信号的中心频率变换至发射频率，然后再经功放模块进行功率放大输出至天线模块，最后经天线模块进行信号辐射。
进一步，为了实现本发明的目的，增强调制信号的能量集中度，提高调制信号的信干比，以此提高系统的可靠性，所述的波形产生模块所产生的传输波形为两两相互正交的DPSS波形。
进一步，为了提高系统的保密能力，在本发明所公开的一种基于DPSS的发射系统设计方法中，还设置有伪随机序列产生模块和加密模块，所述的数据分组模块产生的数据组先与伪随机序列产生模块产生的伪随机序列在加密模块中进行加密形成一个新的数据组，然后再划分为两部分，第一部分是波形选择状态位，第二部分是时隙位置状态位；发送端和接收端事先约定采用哪种伪随机序列和加密算法。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
①由于本发明将码元时间划分为多个大小相同的时隙，信号的传输波形持续时间为一个时隙，其它时隙不传输信号，从而使发射系统的调制信号具有脉冲信号形式，在频域上展宽信号的频谱带度，降低了信号的功率谱密度，提高了信号的扩频能力，从而使调制信号具有了较强的扩频抗干扰能力。
②由于本发明的传输波形采用DPSS序列进行信息调制，DPSS序列在时频域具有较好的能量聚集特性，在相同时间带宽积条件下，与其它信号相比，在频域上可最大程度的集中在有限带宽内，从而提高了调制信号的功率利用率，因此，采用DPSS序列进行发射系统设计，可最大程度的提高调制信号的能量聚集性，从而增强了调制信号的信干比，提高了系统的抗干扰能力。
③由于本发明采用数据分组的方式，将待传输的二进制数字信息划分为以多个bit为单位的数据组，通过传输波形的多样性和时隙位置的多样性来以此代表5bit信息的数据组，节省信息传输带宽，增加了系统的信息传输效率。
④由于本发明中所述的数据组先与伪随机序列进行加密形成一个新的数据组，然后再划分为两部分，第一部分是波形选择状态位，第二部分是时隙位置状态位；发送端和接收端事先约定采用哪种伪随机序列和加密算法。从而提高了信息传输系统的保密能力。
本发明的其它优点和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明所公开的发射系统设计方法示意图。
图2是5bit数据组划分示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明所公开的基于DPSS的发射系统设计方法，除信源模块、载波调制模块、变频模块、功放模块、天线模块外，还包括以下模块：
数据分组模块：其用于将信源模块产生的待传输的二进制信息先划分为以多个bit为单位的数据组，并将该数据组划分为两部分，第一部分是波形选择状态位，第二部分是时隙位置状态位；
数据组状态读取模块：其用于读取数据组的波形选择状态位和时隙位置状态位的值；
波形产生模块：其用于产生多个不同的传输波形；
波形选择状态判断模块：其用于制定波形选择状态位与传输波形的映射规则，并根据数据组状态读取模块所获得的波形选择状态位的状态值来确定波形选择状态位的状态与传输波形的映射关系；
波形选择模块：其根据波形选择状态判断模块所确定的波形选择状态位的状态与传输波形的映射关系，来选择波形产生模块所产生的传输波形的形状；
时隙位置状态判断模块：其用于制定时隙位置状态位与传输波形在码元时间内时隙位置的映射规则，并根据数据组状态读取模块所获得的时隙位置状态位的状态值来确定时隙位置状态位的状态与传输波形在码元时间内时隙位置的映射关系；
时隙位置控制模块：其用于将一个码元时间划分为多个大小相同的时隙，传输波形的持续时间为一个时隙，其它时隙不传输信号；并根据时隙位置状态判断模块所确定的时隙位置状态位的状态与传输波形在码元时间内时隙位置的映射关系，来确定传输波形在码元时间内的时隙位置；
信号产生模块：其根据波形选择模块所选择的传输波形以及时隙位置控制模块所确定的传输波形在码元时间内的时隙位置，形成传输信号；
其中，信号产生模块输出的信号再经载波调制模块进行正弦载波调制后，经变频模块将信号的中心频率变换至发射频率，然后再经功放模块进行功率放大输出至天线模块，最后经天线模块进行信号辐射。
进一步的，所述的数据分组模块将待传输的二进制数字信息划分为以5bit为单位的数据组，数据组的第1位和第2位是波形选择状态位，数据组的第3位、第4位和第5位是时隙位置状态位；所述的码元时间被划分为8个时间大小相同的时隙；由数据组状态读取模块获得波形选择状态和时隙位置状态的值，根据传输波形映射规则和时隙位置映射规则，选择传输波形及其在码元时间内的时隙位置。所述的传输波形映射规则具体如下：
波形选择状态位的第1位、第2位为00：传输波形1；
波形选择状态位的第1位、第2位为01：传输波形2；
波形选择状态位的第1位、第2位为10：传输波形3；
波形选择状态位的第1位、第2位为11：传输波形4；
所述的时隙位置映射规则具体如下：
时隙位置状态位的第1位、第2位、第3位为000：第1时隙；
时隙位置状态位的第1位、第2位、第3位为001：第2时隙；
时隙位置状态位的第1位、第2位、第3位为010：第3时隙；
时隙位置状态位的第1位、第2位、第3位为011：第4时隙；
时隙位置状态位的第1位、第2位、第3位为100：第5时隙；
时隙位置状态位的第1位、第2位、第3位为101：第6时隙；
时隙位置状态位的第1位、第2位、第3位为110：第7时隙；
时隙位置状态位的第1位、第2位、第3位为111：第8时隙。
当然，上述关于数据组的划分方法以及传输波形的映射规则和时隙位置的映射规则并不局限于此，这里仅给出一种实施例。
进一步，在本发明所公开的基于DPSS的发射系统设计方法，所述的所述的波形产生模块所产生的传输波形为两两相互正交的波形，优选的，所述的波形产生模块所产生的DPSS波形选用按频域能量集中度降序排列的前4个DPSS波形。
进一步，为了提高系统的保密能力，在本发明所公开的基于DPSS的发射系统设计方法中，还设置有伪随机序列产生模块和加密模块，所述的数据分组模块产生的数据组先与伪随机序列产生模块产生的伪随机序列在加密模块中进行加密形成一个新的数据组，然后再划分为两部分，第一部分是波形选择状态位，第二部分是时隙位置状态位；发送端和接收端事先约定采用哪种伪随机序列和加密算法。优选的，所述的伪随机序列产生模块产生的伪随机序列为Gold序列，加密模块的加密算法为异或运算。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列的应用方式。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (8)
1.一种基于DPSS的发射系统设计方法，除信源模块、载波调制模块、变频模块、功放模块、天线模块外，还包括以下模块：
数据分组模块：其用于将信源模块产生的待传输的二进制信息先划分为以多个bit为单位的数据组，并将该数据组划分为两部分，第一部分是波形选择状态位，第二部分是时隙位置状态位；
数据组状态读取模块：其用于读取数据组的波形选择状态位和时隙位置状态位的值；
波形产生模块：其用于产生多个不同的传输波形；
波形选择状态判断模块：其用于制定波形选择状态位与传输波形的映射规则，并根据数据组状态读取模块所获得的波形选择状态位的状态值来确定波形选择状态位的状态与传输波形的映射关系；
波形选择模块：其根据波形选择状态判断模块所确定的波形选择状态位的状态与传输波形的映射关系，来选择波形产生模块所产生的传输波形的形状；
时隙位置状态判断模块：其用于制定时隙位置状态位与传输波形在码元时间内时隙位置的映射规则，并根据数据组状态读取模块所获得的时隙位置状态位的状态值来确定时隙位置状态位的状态与传输波形在码元时间内时隙位置的映射关系；
时隙位置控制模块：其用于将一个码元时间划分为多个大小相同的时隙，传输波形的持续时间为一个时隙，其它时隙不传输信号；并根据时隙位置状态判断模块所确定的时隙位置状态位的状态与传输波形在码元时间内时隙位置的映射关系，来确定传输波形在码元时间内的时隙位置；
信号产生模块：其根据波形选择模块所选择的传输波形以及时隙位置控制模块所确定的传输波形在码元时间内的时隙位置，形成传输信号；
其中，信号产生模块输出的信号再经载波调制模块进行正弦载波调制后，经变频模块将信号的中心频率变换至发射频率，然后再经功放模块进行功率放大输出至天线模块，最后经天线模块进行信号辐射。
2.根据权利要求1所述的一种基于DPSS的发射系统设计方法，其特征在于，所述的数据分组模块将待传输的二进制数字信息划分为以5bit为单位的数据组，数据组的第1位和第2位是波形选择状态位，数据组的第3位、第4位和第5位是时隙位置状态位；所述的码元时间被划分为8个时间大小相同的时隙；由数据组状态读取模块获得波形选择状态和时隙位置状态的值，根据传输波形映射规则和时隙位置映射规则，选择传输波形及其在码元时间内的时隙位置。
3.根据权利要求2所述的一种基于DPSS的发射系统设计方法，其特征在于，所述的传输波形映射规则具体如下：
波形选择状态位的第1位、第2位为00：传输波形1；
波形选择状态位的第1位、第2位为01：传输波形2；
波形选择状态位的第1位、第2位为10：传输波形3；
波形选择状态位的第1位、第2位为11：传输波形4；
所述的时隙位置映射规则具体如下：
时隙位置状态位的第1位、第2位、第3位为000：第1时隙；
时隙位置状态位的第1位、第2位、第3位为001：第2时隙；
时隙位置状态位的第1位、第2位、第3位为010：第3时隙；
时隙位置状态位的第1位、第2位、第3位为011：第4时隙；
时隙位置状态位的第1位、第2位、第3位为100：第5时隙；
时隙位置状态位的第1位、第2位、第3位为101：第6时隙；
时隙位置状态位的第1位、第2位、第3位为110：第7时隙；
时隙位置状态位的第1位、第2位、第3位为111：第8时隙。
4.根据权利要求3所述的一种基于DPSS的发射系统设计方法，其特征在于，所述的波形产生模块所产生的传输波形为两两相互正交的波形。
5.根据权利要求4所述的一种基于DPSS的发射系统设计方法，其特征在于，所述的波形产生模块所产生的传输波形为两两相互正交的DPSS波形。
6.根据权利要求5所述的一种基于DPSS的发射系统设计方法，其特征在于，所述的波形产生模块所产生的DPSS波形选用按频域能量集中度降序排列的前4个DPSS波形。
7.根据权利要求1至6任意一个权利要求所述的一种基于DPSS的发射系统设计方法，其特征在于，还设置有伪随机序列产生模块和加密模块，所述的数据分组模块产生的数据组先与伪随机序列产生模块产生的伪随机序列在加密模块中进行加密形成一个新的数据组，然后再划分为两部分，第一部分是波形选择状态位，第二部分是时隙位置状态位；发送端和接收端事先约定采用哪种伪随机序列和加密算法。
8.根据权利要求7所述的一种基于DPSS的发射系统设计方法，其特征在于，所述的伪随机序列产生模块产生的伪随机序列为Gold序列，加密模块的加密算法为异或运算。
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