CN109981137A - 一种双工通信系统的脉冲生成及脉冲检测模型 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种双工通信系统的脉冲生成及脉冲检测模型；本发明的脉冲生成模型以突发时间间隔式生成，整个脉冲宽度由保护序列、前导向序列、前业务信息段、后导向序列和后业务信息段组成；本发明的脉冲检测过程：由缓存相关、时间校准、相关值线性加权、门限可信度动态生成和基于门限可信度的相关峰值判决组成；本发明的脉冲生成及脉冲检测模型，能够有效改善双工条件下接收脉冲局部删除时的可靠脉冲检测性能，提高脉冲检测概率；基于相关值和功率值的线性关系，在接收小信号时，利用动态生成的可信度门限值，降低双工通信时突发脉冲检测的虚警/漏警概率。

Description

一种双工通信系统的脉冲生成及脉冲检测模型
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，涉及航空航天飞行器的无线通信设备，具体涉及一种自组织网络跳频跳时双工通信系统的脉冲生成及脉冲检测模型。
背景技术
为解决同频全双工通信的问题，无线通信设备中采用发射期间关闭接收通道的策略来保证信息的可靠接收，即引入blank信号来关闭接收通道，其中blank信号表征脉冲生成模型中未发射信号的时间段。传统的脉冲生成模型仅由保护序列、导向序列和业务信息段组成，在接收脉冲生成模型生成的无线信号时会导致接收端脉冲信息部分删除，在仅存在一个导向序列的条件下会导致脉冲检测失败，业务信息丢失，降低了通信的可靠性。如何设计有效的脉冲生成模型和脉冲检测模型，提高同频全双工条件下的脉冲检测概率，降低脉冲检测的虚/漏警概率，成为全双工通信系统需解决的技术难题之一。
发明内容
本发明的目的是：提供一种双工通信系统的脉冲生成及脉冲检测模型，用以解决跳频跳时双工条件下接收脉冲局部删除时的可靠脉冲检测，提高脉冲检测概率，降低脉冲检测虚/漏警概率的技术问题。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
一种双工通信系统的脉冲生成及脉冲检测模型，所述的脉冲生成模型通过脉冲生成模型对业务信息进行数据帧生成操作；以突发时间间隔式生成，整个脉冲宽度由保护序列、前导向序列、前业务信息段、后导向序列和后业务信息段组成；所述前导向序列和后导向序列为互异的优选序列对，采用前导向序列或者后导向序列或者同时采用前导向序列和后导向序列进行脉冲检测。
所述的脉冲检测模型的脉冲检测过程：由缓存相关、时间校准、相关值线性加权、门限可信度动态生成和基于门限可信度的相关峰值判决组成；对已部分删除的接收脉冲信息r(n)依据blank信号进行脉冲检测，其中blank信号表征脉冲生成模型中未发射信号的时间段。
所述的缓存相关是对已部分删除的接收脉冲信息r(n)依据互异的优选序列对进行相关运算，输出前导向序列和后导向序列估计量，估计量含脉冲相关值和脉冲功率值。
所述的时间校准具体为：对前导向序列的相关值Corrformer、后导向序列的相关值Corrlatter、前导向序列的功率值Powerformer、后导向序列的功率值Powerlatter的估计量进行输出时刻对齐。
所述的相关值线性加权具体为：对输出相关值Corrformer和Corrlatter进行线性加权，输出Pulsecorr，线性加权公式为：
Pulsecorr＝abs(Corrformer)2+abs(Corrlatter)2，其中abs()为取模运算。
所述的门限可信度动态生成分为：功率线性加权、脉冲可信度权值估计和门限动态生成三个步骤：
步骤一、功率线性加权：
对输出功率值Powerformer和Powerlatter进行操作，输出线性加权功率值Pulsepower，即Pulsepower＝Powerformer+Powerlatter；
步骤二、脉冲可信度权值估计：
根据blank信号宽度对前/后导向序列丢失的符号进行统计，输出基于前/后导向序列的可信度权值估计量Gformer和Glatter；
其中，Gformer为blank信号下丢失的前导向序列符号个数统计值；Glatter为blank信号下丢失的后导向序列符号个数统计值；
步骤三、门限动态生成：
根据功率线性加权值Pulsepower和可信度权值线性加权估计量PulseG对脉冲检测所需的门限TH进行动态生成；其中，所述可信度权值线性加权估计量PulseG为Gformer和Glatter相加。
所述的门限取值根据下列条件选择：
门限TH为PulseG/2，其前提条件为Pulsepower<M*PulseG；
门限TH为Pulsepower/2，其前提条件为Pulsepower≥M*PulseG；
其中，M为前业务信息段长度。
所述的基于门限可信度的相关判决具体为：依据门限TH与Pulsecorr进行比较，若Pulsecorr≥TH，则脉冲检测成功；若Pulsecorr<TH，则脉冲检测失败。
本发明的有益效果是：
1、基于前/后导向序列互异的脉冲生成模型能够在接收信号部分删除条件下通过采用前导向序列或者后导向序列或者同时采用前导向序列和后导向序列进行脉冲检测，与传统依靠单一导向序列进行脉冲检测的方式相比，本发明的脉冲生成模型可提高双工通信时的脉冲检测概率。
2、本发明的脉冲检测模型在接收信号部分删除条件下，采用相关值线性加权和门限可信度动态生成两种策略，可降低双工通信时的脉冲检测虚/漏警概率。
附图说明
图1是传统脉冲生成模型；
图2是本发明的脉冲生成模型；
图3是本发明的脉冲检测模型。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
本发明主要包括：脉冲生成模型(发射部分)和脉冲检测模型(接收部分)等。图2为本专利的脉冲生成模型。图3为本专利的脉冲检测模型。
本发明实施方案流程如下：
(1)脉冲生成模型
脉冲生成模型对业务信息进行数据帧生成操作，如图2所示。脉冲生成模型由保护序列、前导向序列、前业务信息段、后导向序列和后业务信息段组成；保护序列的作用是为避免功率瞬时上升带来突发脉冲边缘的急剧变化；前导向序列和后导向序列为互异的优选序列对，且二者具有“0/1平衡”、“自相关性良好”和“互相关性良好”等特点。
(2)脉冲检测模型
脉冲检测模型对已部分删除的接收脉冲信息r(n)依据blank信号进行脉冲检测，其中blank信号表征脉冲生成模型中未发射信号的时间段。脉冲检测模型由缓存相关、时间校准、相关值线性加权、门限可信度动态生成和基于门限可信度的相关峰值判决组成。
缓存相关器
对r(n)依据本地互异的优选序列对进行相关运算，输出前/后导向序列估计量，估计量含脉冲相关值和脉冲功率值。令前导向序列的相关值为Corrformer，与前导向序列相关值同时刻输出的功率估计值为Powerformer；令后导向序列的相关值为Corrlatter，与后导向序列相关值同时刻输出的功率估计值为Powerlatter
时间校准
对前/后导向序列输出估计量进行时间校准，即相关值Corrformer和Corrlatter输出时刻对齐，功率值Powerformer和Powerlatter输出时刻对齐。
相关值线性加权
对Corrformer和Corrlatter进行线性加权，输出Pulsecorr。线性加权公式为:
Pulsecorr＝abs(Corrformer)2+abs(Corrlatter)2,其中abs()为取模运算；
门限可信度动态生成
门限可信度动态生成由功率线性加权、脉冲可信度权值估计和门限动态生成等三个步骤。
步骤一：功率线性加权对Powerformer和Powerlatter进行操作，即：
Pulsepower＝Powerformer+Powerlatter。
步骤二：脉冲可信度权值估计依据blank信号对当前接收脉冲的可信度权值进行估计，输出前/后导向序列的可信度权值估计量Gformer和Glatter。前导向序列脉冲可信度权值为blank信号下丢失的前导向序列符号个数Gformer；后向导向序列脉冲可信度权值为blank信号下丢失的后导向序列符号个数Glatter。
步骤三：门限动态生成依据Pulsepower和可信度权值估计量(Gformer、Glatter)对脉冲检测所需的门限进行动态生成；可信度权值线性加权PulseG为Gformer和Glatter相加；若Pulsepower<M*PulseG，门限TH设定为PulseG/2；若Pulsepower≥M*PulseG，门限TH设定为Pulsepower/2，其中M为前业务信息段长度。
基于门限可信度的相关判决
基于门限可信度的相关判决：依据门限TH与Pulsecorr进行比较，若Pulsecorr≥TH，则脉冲检测成功；若Pulsecorr<TH，则脉冲检测失败。
双工通信时每个脉冲波形宽度中导向序列被删除的情况包括：
a)单一导向序列删除，即只有一个导向序列被删除，另一个导向序列不受
影响。
b)两个导向序列部分删除，即其中一个导向序列被完全删除，另一个导向
序列被部分删除。
在上述两种导向序列删除条件下，本专利提出的脉冲检测模型能够有效地对脉冲波形进行检测，输出脉冲检测成功与否标志，显著提高了双工通信条件下的脉冲检测概率。

Claims (7)

1.一种双工通信系统的脉冲生成及脉冲检测模型，其特征在于：所述的脉冲生成模型通过脉冲生成模型对业务信息进行数据帧生成操作；以突发时间间隔式生成，整个脉冲宽度由保护序列、前导向序列、前业务信息段、后导向序列和后业务信息段组成；所述前导向序列和后导向序列为互异的优选序列对，采用前导向序列或者后导向序列或者同时采用前导向序列和后导向序列进行脉冲检测；
所述的脉冲检测模型的脉冲检测过程：由缓存相关、时间校准、相关值线性加权、门限可信度动态生成和基于门限可信度的相关峰值判决组成；对已部分删除的接收脉冲信息r(n)依据blank信号进行脉冲检测，其中blank信号表征脉冲生成模型中未发射信号的时间段。
2.根据权利要求1所述的双工通信系统的脉冲生成及脉冲检测模型，其特征在于：所述的缓存相关是对已部分删除的接收脉冲信息r(n)依据互异的优选序列对进行相关运算，输出前导向序列和后导向序列估计量，估计量含脉冲相关值和脉冲功率值。
3.根据权利要求1所述的双工通信系统的脉冲生成及脉冲检测模型，其特征在于：所述的时间校准具体为：对前导向序列的相关值Corrformer、后导向序列的相关值Corrlatter、前导向序列的功率值Powerformer、后导向序列的功率值Powerlatter的估计量进行输出时刻对齐。
4.根据权利要求1所述的双工通信系统的脉冲生成及脉冲检测模型，其特征在于：所述的相关值线性加权具体为：对输出相关值Corrformer和Corrlatter进行线性加权，输出Pulsecorr，线性加权公式为：
Pulsecorr＝abs(Corrformer)2+abs(Corrlatter)2，其中abs()为取模运算。
5.根据权利要求1所述的双工通信系统的脉冲生成及脉冲检测模型，其特征在于：所述的门限可信度动态生成分为：功率线性加权、脉冲可信度权值估计和门限动态生成三个步骤：
步骤一、功率线性加权：
对输出功率值Powerformer和Powerlatter进行操作，输出线性加权功率值Pulsepower，即Pulsepower＝Powerformer+Powerlatter；
步骤二、脉冲可信度权值估计：
根据blank信号宽度对前/后导向序列丢失的符号进行统计，输出前/后导向序列的可信度权值估计量Gformer和Glatter；
其中，Gformer为blank信号下丢失的前导向序列符号个数统计值；Glatter为blank信号下丢失的后导向序列符号个数统计值；
步骤三、门限动态生成：
根据功率线性加权值Pulsepower和可信度权值线性加权估计量PulseG对脉冲检测所需的门限TH进行动态生成；其中，所述可信度权值线性加权估计量PulseG为Gformer和Glatter相加。
6.根据权利要求1所述的双工通信系统的脉冲生成及脉冲检测模型，其特征在于：所述的基于门限可信度的相关判决具体为：依据门限TH与Pulsecorr进行比较，若Pulsecorr≥TH，则脉冲检测成功；若Pulsecorr<TH，则脉冲检测失败。
7.根据权利要求5所述的双工通信系统的脉冲生成及脉冲检测模型，其特征在于：所述的门限取值根据下列条件选择：
门限TH为PulseG/2，其前提条件为Pulsepower<M*PulseG；
门限TH为Pulsepower/2，其前提条件为Pulsepower≥M*PulseG；
其中，M为前业务信息段长度。
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