CN111585612B - 相干快跳频系统的射频前端及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种相干快跳频系统的射频前端及通信方法，其中射频前端包括射频信号处理装置，用于接收相干快跳频射频信号，获得模拟混合扩频信号；基带信号处理装置，用于对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得数字基带扩频信号，对所述数字基带扩频信号进行捕获，若捕获成功，则根据所述模拟混合扩频信号的频偏与码相位信息，生成与模拟混合扩频信号相位一致的数字快跳频载波信号；根据模拟快跳频载波信号对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得携带数据信息的快跳频基带信号，对所述快跳频基带信号进行解扩，获得数据信息。本发明实施例模拟域滤波后仅需以基带采样率DAC做采样，无需在数字域进行多级滤波抽取，节约了资源使用。

Description

相干快跳频系统的射频前端及通信方法

技术领域

本发明涉及跳频通信技术领域，更具体地，涉及相干快跳频系统的射频前端及通信方法。

背景技术

跳频通信由于其出色的抗干扰能力广泛应用于军事无线通信，尤其是卫星通信领域。如美国海军现役的S-TADIL-J天基数据链，由LINK-16数据链衍生而来，具备跳频抗干扰手段，且拥有大量独立跳频图案。相较传统非相干系统，相干快跳频系统要求载波频率切换时相位连续，拥有更高的频谱效率与更少的合并损失，但对于射频前端的发射机与接收机提出了更高的要求。

传统的跳频系统模拟射频采用带有锁相频率合成器的间接频率合成方法，跳频速率较低，通常只有100Hop/s～200Hop/s，频率分辨率受限于程序分频器位数，且难以保证相干接收。纯数字化的跳频系统需要将大带宽的信号采样，之后进行多级数字滤波抽取到基带进行处理，会占用大量资源与时间。

发明内容

本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的相干快跳频系统的射频前端及通信方法。

第一个方面，本发明实施例提供一种相干快跳频系统的射频前端，包括：

射频信号处理装置，用于接收携带数据信息的相干快跳频射频信号，提取所述相干快跳频射频信号中中心频点为射频本振信号的频率、带宽为原始跳频图案带宽的目标信号成分；根据所述目标信号成分进行下变频和低通滤波处理，获得模拟混合扩频信号；

基带信号处理装置，用于对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得数字基带扩频信号，对所述数字基带扩频信号进行捕获，若捕获成功，则根据所述模拟混合扩频信号的频偏与码相位信息，结合所述原始跳频图案生成与模拟混合扩频信号相位一致的数字快跳频载波信号；对所述数字快跳频载波信号进行数模转换和低通滤波得到相位与所述模拟混合扩频信号完全相干的模拟快跳频载波信号，根据所述模拟快跳频载波信号对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得携带数据信息的快跳频基带信号，对所述快跳频基带信号进行解扩，获得数据信息。

进一步地，所述射频信号处理装置包括天线、收发转换模块、模拟带通滤波器、晶体振荡器、射频混频器和第一模拟低通滤波器，其中：

所述收发转换模块，用于控制天线接收携带数据信息的相干快跳频射频信号；

所述模拟带通滤波器，用于提取所述相干快跳频射频信号中中心频点为射频本振信号的频率、带宽为原始跳频图案带宽的目标信号成分；

所述晶体振荡器，用于向射频混频器输出射频本振信号；

所述射频混频器，用于根据所述射频本振信号，对所述目标信号成分进行下变频处理，将目标信号成分的中心频点搬移到基带(零频率)，带宽保持不变；

所述第一模拟低通滤波器，用于对所述目标信号成分保留基带成分，滤除镜像或倍频成分，获得模拟混合扩频信号。

进一步地，所述基带信号处理装置包括：载波生成模块、跳频载波DAC、第二模拟低通滤波器、基带混频器、第三模拟低通滤波器、基带采样模块，数字基带模块、逻辑控制模块，其中：

载波生成模块，用于在捕获成功前，按照第一预设规则得到基准跳频图案，根据基准跳频图案生成数字快跳频载波信号；

跳频载波DAC，用于将数字快跳频载波信号转换成模拟快跳频载波信号；

第二模拟低通滤波器，用于滤除模拟快跳频载波信号中的镜像成分；

基带混频器，用于接收所述模拟混合扩频信号以及所述第二模拟低通滤波器输出的模拟快跳频载波信号，根据所述模拟快跳频载波信号对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得携带数据信息的快跳频基带信号；

第三模拟低通滤波器，用于滤除所述基带混频器输出的快跳频基带信号中的非基带成分，获得模拟基带扩频信号；

基带采样模块，用于接收所述第三模拟低通滤波器输出的模拟基带扩频信号，将所述模拟基带扩频信号转换为数字基带扩频信号；

数字基带模块，用于向逻辑控制模块输出扩频码；还用于在捕获成功后，对接收的数字基带扩频信号进行解扩得到数据信息；

逻辑控制模块，用于根据基带采样模块输出的数字基带扩频信号和数字基带模块输出的扩频码，对数字基带扩频信号进行捕获，获得所述模拟混合扩频信号频偏与码相位信息；

相应地，所述载波生成模块还用于在捕获成功后，根据模拟混合扩频信号的频偏与码相位信息，结合原始跳频图案，生成与模拟混合扩频信号的相位完全一致的数字快跳频载波信号。

进一步地，所述预设规则包括：

将上一次确定的基准跳频图案左移一位，获得本次的基准跳频图案；

相应地，所述根据基准跳频图案生成数字快跳频载波信号，具体为：

根据所述本次的基准跳频图案、初始的频偏和初始的码相位生成本次的模拟快跳频载波信号；

其中，第一次基准跳频图案的生成方法为：将所述原始跳频图案按奇偶性拆分成的两个图案，将所述两个图案中的任意一个图案作为第一次基准跳频图像。

进一步地，所述基带信号处理装置的个数为两个，以使得两个所述基带信号处理装置分别基于按奇偶性拆分出的第一次基准跳频图案进行模拟混合扩频信号的捕获；并且当其中一个基带信号处理装置捕获成功后，另一个基带信号处理装置停止工作。

进一步地，所述逻辑控制模块还用于：使能所述数字基带模块产生数字基带扩频信号以及所述载波生成模块生成快跳频载波信号；

所述数字基带模块还用于根据所述逻辑控制模块的使能信号，生成带有扩频码与数据信息的数字基带扩频信号；

所述基带采样模块还用于将所述数字基带模块输出的数字基带扩频信号转换为模拟基带扩频信号；

所述第三模拟低通滤波器还用于滤除所述基带采样模块输出的模拟基带扩频信号中的镜像成分；

所述载波生成模块还用于根据所述逻辑控制模块的使能信号，根据原始跳频图案生成数字快跳频载波信号；

所述跳频载波滤波器还用于根据所述载波生成模块输出的数字快跳频载波信号转换为模拟跳频载波信号；

所述第二模拟低通滤波器还用于滤除所述跳频载波滤波器输出的模拟跳频载波信号中的镜像成分；

所述基带混频器还用于根据第三模拟低通滤波器输出的模拟基带扩频信号和第二模拟低通滤波器输出的模拟快跳频载波信号进行混合扩频，生成模拟混合扩频信号。

进一步地，所述第一模拟低通滤波器，还用于接收所述基带混频器输出的模拟混合扩频信号，保留输入信号中的基带成分，滤除镜像或倍频成分；

所述射频混频器，还用于根据第一模拟低通滤波器输出的模拟混合扩频信号和所述射频本振信号进行上变频处理；

所述模拟带通滤波器，还用于保留上变频处理后的模拟混合扩频信号中原始跳频图案带宽内的快跳频信号，滤除带外干扰，并输出至所述收发转换模块；

所述收发转换模块，还用于控制天线发送所述模拟带通滤波器输出的信号。

第二个方面，本发明实施例提供一种相干快跳频系统的通信方法，包括以下步骤：

S1、接收携带数据信息的相干快跳频射频信号，提取所述相干快跳频射频信号中中心频点为射频本振信号的频率、带宽为原始跳频图案带宽的目标信号成分；根据所述目标信号成分进行下变频和低通滤波处理，获得模拟混合扩频信号；

S2、对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得数字基带扩频信号，对所述数字基带扩频信号进行捕获，若捕获成功，则根据所述模拟混合扩频信号的频偏与码相位信息，结合所述原始跳频图案生成与模拟混合扩频信号相位一致的数字快跳频载波信号；对所述数字快跳频载波信号进行数模转换和低通滤波得到相位与所述模拟混合扩频信号完全相干的模拟快跳频载波信号，根据所述模拟快跳频载波信号对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得携带数据信息的快跳频基带信号，对所述快跳频基带信号进行解扩，获得数据信息。

进一步地，所述步骤S1具体为：

接收携带数据信息的相干快跳频射频信号；

提取所述相干快跳频射频信号中中心频点为射频本振信号的频率、带宽为原始跳频图案带宽的目标信号成分；

产生射频本振信号，根据射频本振信号对所述目标信号成分进行下变频处理，将目标信号成分的中心频点搬移到基带(零频率)，带宽保持不变；

对所述目标信号成分保留基带成分，滤除镜像或倍频成分，获得模拟混合扩频信号。

进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S201、按照第一预设规则得到基准跳频图案，根据基准跳频图案生成数字快跳频载波信号；

S202、将数字快跳频载波信号转换成模拟快跳频载波信号；

S203、滤除模拟快跳频载波信号中的镜像成分；

S204、根据滤除处理后的模拟快跳频载波信号对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得携带数据信息的快跳频基带信号；

S205、滤除所述快跳频基带信号中的非基带成分，获得模拟基带扩频信号；

S206、将所述模拟基带扩频信号转换为数字基带扩频信号；

S207、生成扩频码，对所述数字基带扩频信号进行捕获，若捕获失败，则返回步骤S201；若捕获成功，则获得所述模拟混合扩频信号频偏与码相位信息；

S208、根据模拟混合扩频信号的频偏与码相位信息，结合原始跳频图案，生成与模拟混合扩频信号的相位完全一致的数字快跳频载波信号；

S209、将数字快跳频载波信号转换成模拟快跳频载波信号；

S210、滤除模拟快跳频载波信号中的镜像成分；

S211、根据模拟快跳频载波信号对模拟混合扩频信号进行解跳，获得携带数据信息的快跳频基带信号；

S212、滤除所述基带混频器输出的快跳频基带信号中的非基带成分，获得模拟基带扩频信号；

S213、将所述模拟基带扩频信号转换为数字基带扩频信号；

S214、对接收的数字基带扩频信号进行解扩得到数据信息。

本发明实施例提供的相干快跳频系统的射频前端及通信方法，通过接收携带数据信息的相干快跳频射频信号，提取所述相干快跳频射频信号中中心频点为射频本振信号的频率、带宽为原始跳频图案带宽的目标信号成分；根据所述目标信号成分进行下变频和低通滤波处理，获得模拟混合扩频信号；对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得数字基带扩频信号，对所述数字基带扩频信号进行捕获，若捕获成功，则根据所述模拟混合扩频信号的频偏与码相位信息，结合所述原始跳频图案生成与模拟混合扩频信号相位一致的数字快跳频载波信号；对所述数字快跳频载波信号进行数模转换和低通滤波得到相位与所述模拟混合扩频信号完全相干的模拟快跳频载波信号，根据所述模拟快跳频载波信号对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得携带数据信息的快跳频基带信号，对所述快跳频基带信号进行解扩，获得数据信息。本发明实施例相比现有技术，发射过程与接收过程共用一套模数混合结构，模拟域滤波后仅需以基带采样率DAC做采样，无需在数字域(对混合扩频信号)进行多级滤波抽取，节约了资源使用；两个基带信号处理模块同时工作，能够提高通信效率；本发明实施例既满足数字系统具有的频率精度高、跳速快的特点，又兼具模拟系统易实现的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的相干快跳频系统的射频前端的结构示意图；

图2为本发明实施例的射频信号处理装置的结构示意图；

图3为本发明实施例的基带信号处理装置的结构示意图；

图4为本发明实施例的相干快跳频系统的通信方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

传统的跳频系统模拟射频采用带有锁相频率合成器的间接频率合成方法，跳频速率较低，通常只有100Hop/s～200Hop/s，频率分辨率受限于程序分频器位数，且难以保证相干接收。纯数字化的跳频系统需要将大带宽的信号采样，之后进行多级数字滤波抽取到基带进行处理，会占用大量资源与时间。怎样结合模拟系统的低资源易实现与数字系统高跳速准确相干接收的特点，是设计相干快跳频系统射频前端时有待解决的一个问题。

图1为本发明实施例的相干快跳频系统的射频前端的结构示意图。图1所示的射频前端用于实现接收相干快跳频射频信号并从相干快跳频射频信号中解析出数据信息的过程，具体地，射频前端包括：

射频信号处理装置101，用于接收携带数据信息的相干快跳频射频信号，提取所述相干快跳频射频信号中中心频点为射频本振信号的频率、带宽为原始跳频图案带宽的目标信号成分；根据所述目标信号成分进行下变频和低通滤波处理，获得模拟混合扩频信号.

需要说明的是，本发明实施例接收的相干快跳频射频信号是由卫星或者天基数据链中的其他节点发出的，每一个射频前端都可以作为天基数据链中的一个节点。该相干快跳频射频信号为模拟信号，模拟信号是指用连续变化的物理量所表达的信息。

经过混频后的信号会出现两输入信号频率的和频率与差频率，在发射过程中需要保留和频率，滤除差频率，以将信号中频抬升，称之为上变频；在接收过程需要保留差频率，滤除和频率，以将高频信号搬移到低频，称之为下变频。下变频的目的是为了降低信号的载波频率或是直接去除载波频率得到基带信号。

基带信号处理装置102，用于对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得数字基带扩频信号，对所述数字基带扩频信号进行捕获，若捕获成功，则根据所述模拟混合扩频信号的频偏与码相位信息，结合所述原始跳频图案生成与模拟混合扩频信号相位一致的数字快跳频载波信号；对所述数字快跳频载波信号进行数模转换和低通滤波得到相位与所述模拟混合扩频信号完全相干的模拟快跳频载波信号，根据所述模拟快跳频载波信号对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得携带数据信息的快跳频基带信号，对所述快跳频基带信号进行解扩，获得数据信息。

需要说明的是，本发明实施例会根据模拟混合扩频信号确定一个待捕获的数字基带扩频信号，该信号是一个数字信号的基带扩频信号(baseband spread spectrumsignal)，捕获过程是指利用扩频码的自相关特性来识别基带扩频信号中的扩频码，以估计码相位与频偏信息，具体做法为将数字基带扩频信号与不同码相位的N路本地扩频码分别进行卷积，并在所得到的(频偏与码相位的)二维平面上搜索峰值、计算均值，峰值与均值的比称之为本次捕获的峰均比。

如果峰均比大于预设门限值，即捕获成功，说明成功接收到了混合扩频信号(基带信号处理模块输入的)。峰值所对应的频偏与码相位即为捕获输出，也就是接收混合扩频信号的频偏与码相位信息，可以指导基带信号处理装置产生与混合扩频信号相位完全一致的快跳频载波信号，对其进行解跳。如果峰均比小于预设门限值，则捕获失败，继续进行下轮捕获。

需要说明的是，现有技术中的射频前端要么只在模拟域进行信号接收，直接产生模拟载波对模拟信号进行混频，再对模拟信号进行解扩得到数据信息，频率分辨率受限，码相位精度低；要么只在数字域进行信号接收，产生数字载波进行混频后，需要对所得数字基带信息进行多级滤波与抽取，但由于数字载波的分辨率大于等于跳频图案带宽，而所得数字基带信息成分带宽仅为码片速率的2倍(以方波成型为例)，高采样率意味着每一比特的数字基带信息对应了更多的数据，需要抽取并滤波消耗大量资源，本发明提供的射频前端，将载波与基带成分单独处理，先生成数字载波信号再转换为模拟的快跳频载波信号，对接收混合扩频信号进行混频，低通滤波，使用一个低采样率的基带采样DAC将基带成分转化为数字信号，进行捕获(第一次混频)或解扩(第二次混频)操作，效率优于现有技术。

扩频技术中，接收链路中数据恢复之前移去扩频码，称为解扩。解扩是在信号的原始带宽上重新构建信息。显然，在信息传输通路的两端需要预先知道扩频码。在本发明实施例中，对于混合扩频信号与快跳频载波信号，带宽为跳频图案带宽。

图2为本发明实施例的射频信号处理装置的结构示意图，如图2所示，包括：天线(图中未示出)、收发转换模块201、模拟带通滤波器202、晶体振荡器203、射频混频器204和第一模拟低通滤波器205，其中：

所述收发转换模块201，用于控制天线接收携带数据信息的相干快跳频射频信号；

所述模拟带通滤波器202，用于提取所述相干快跳频射频信号中中心频点为射频本振信号的频率、带宽为原始跳频图案带宽的目标信号成分；

所述晶体振荡器203，用于向射频混频器输出射频本振信号；

所述射频混频器204，用于根据所述射频本振信号，对所述目标信号成分进行下变频处理，将目标信号成分的中心频点搬移到基带(即零频率)，带宽保持不变；

所述第一模拟低通滤波器205，用于对所述目标信号成分保留基带成分，滤除镜像或倍频成分，获得模拟混合扩频信号。

图3为本发明实施例的基带信号处理装置的结构示意图，如图3所示，基带信号处理装置包括：载波生成模块301、跳频载波DAC302、第二模拟低通滤波器303、基带混频器304、第三模拟低通滤波器305、基带采样模块306、数字基带模块307、逻辑控制模块308；

载波生成模块301，用于在捕获成功前，按照第一预设规则得到基准跳频图案，根据基准跳频图案生成数字快跳频载波信号；

跳频载波DAC302，用于将数字快跳频载波信号转换成模拟快跳频载波信号；

第二模拟低通滤波器303，用于滤除模拟快跳频载波信号中的镜像成分；

基带混频器304，用于接收所述模拟混合扩频信号以及所述第二模拟低通滤波器输出的模拟快跳频载波信号，根据所述模拟快跳频载波信号对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得携带数据信息的快跳频基带信号；

第三模拟低通滤波器305，用于滤除所述基带混频器输出的快跳频基带信号中的非基带成分，获得模拟基带扩频信号；

基带采样模块306，用于接收所述第三模拟低通滤波器输出的模拟基带扩频信号，将所述模拟基带扩频信号转换为数字基带扩频信号；

数字基带模块307，用于向逻辑控制模块输出扩频码；还用于在捕获成功后，对接收的数字基带扩频信号进行解扩得到数据信息；

逻辑控制模块308，用于根据基带采样模块输出的数字基带扩频信号和数字基带模块输出的扩频码，对数字基带扩频信号进行捕获，获得所述模拟混合扩频信号频偏与码相位信息；

相应地，所述载波生成模块301还用于在捕获成功后，根据模拟混合扩频信号的频偏与码相位信息，结合原始跳频图案，生成与模拟混合扩频信号的相位完全一致的数字快跳频载波信号。

在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，所述预设规则包括：

将上一次确定的基准跳频图案左移一位，获得本次的基准跳频图案；

相应地，所述根据基准跳频图案生成数字快跳频载波信号，具体为：

根据所述本次的基准跳频图案、初始的频偏和初始的码相位生成本次的模拟快跳频载波信号；

其中，第一次基准跳频图案的生成方法为：将所述原始跳频图案按奇偶性拆分成的两个图案，将所述两个图案中的任意一个图案作为第一次基准跳频图像。

原始跳频图案是若干个不均匀分布在特定带宽内的具有良好抗混叠特性的跳频频点。例如，假设原始跳频图案共有8个跳频频点，分别为1-8号跳频频点，按奇偶性分为两个图案，意味着一个图案为1、3、5和7号跳频频点，另一个图案为2、4、6、8号跳频频点。

在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，所述基带信号处理装置的个数为两个，以使得两个所述基带信号处理装置分别基于按奇偶性拆分出的第一次基准跳频图案进行模拟混合扩频信号的捕获；并且当其中一个基带信号处理装置捕获成功后，另一个基带信号处理装置停止工作。

本发明实施例每符号周期跳频点数减少一倍但每跳持续时间加倍，以1、3、5、7号跳频频点构成的基准跳频图案来说，如果重复发送8个周期后该图案对应的数字基带扩频信号捕获失败，那么将左移一位，获得3、5、7、1号跳频频点构成的基准跳频图案，若重复发送8个周期后再次失败，则获得5、7、1、3号跳频频点构成的基准跳频图案。但是需要注意的是，不论接收信号的码相位与时延如何，由于产生的载波跳频持续时间是接收信号的两倍，因此在上述循环过程中，总有一种载波可以在每个频点内完整包含一段频率完全一致的接收信号，并可以将其下变频到基带进行串行捕获。

本发明实施例通过将两个图案均作为基准跳频图案，意味着本发明实施例会启动两个线程生成模拟快跳频载波信号，进而确定两个待捕获的数字基带扩频信号，这样就可以提高捕获效率。进一步地，通过开启两个线程捕获数字基带扩频信号，当捕获到任意一个数字基带扩频信号后，停止对另一个数字基带扩频信号的捕获。

现有的捕获方法包括时域串行捕获法与频域并行捕获法：

时域串行捕获法是将用来混频的载波频率固定在一个频点上持续A个符号，当接收混合扩频信号频率切换到该频点时，经过下变频可以得到数字基带信息进行捕获，并将A个符号的结果累积，之后依次切换频点再持续A个符号进行相同操作，频点切换一轮为一次完整捕获过程；此方法的捕获时间与频点数量正相关，且每个符号只有一个频点数据被搬移到了基带，效率低时间长，但结构简单且只需要一个定频载波。

频域并行捕获法是用M个频率合成器合成M个定频载波，其频率对应于所有M个频点，分别用这M个定频载波对混合扩频信号进行下变频，再对各自基带成分进行捕获，并做A发符号的累积，重复A个符号为1次完整的捕获过程。这种方法捕获时间变短了，但是需要多个频率合成器同时合成多个载波来对混合扩频信号进行下变频。

本发明实施例所涉及的捕获流程是对时域串行捕获法的改进，首先根据第一次基准跳频图案的生成方法，将用来混频的快跳频载波的频点持续时间翻倍，当前频点与混合扩频信号频点一致时，一个符号周期内有4个频点的扩频信息与数据信息都被搬移到了基带，可以进行捕获；再次，使用两个基带信号处理装置，同时对奇数、偶数频点序列进行捕获，缩短了一半的时间。

在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，本发明实施例的射频前端还能够进行信号发射，具体地：

所述逻辑控制模块还用于：使能所述数字基带模块产生数字基带扩频信号以及所述载波生成模块生成快跳频载波信号；

所述数字基带模块还用于根据所述逻辑控制模块的使能信号，生成带有扩频码与数据信息的数字基带扩频信号；

所述基带采样模块还用于将所述数字基带模块输出的数字基带扩频信号转换为模拟基带扩频信号；

所述第三模拟低通滤波器还用于滤除所述基带采样模块输出的模拟基带扩频信号中的镜像成分；

所述载波生成模块还用于根据所述逻辑控制模块的使能信号，根据原始跳频图案生成数字快跳频载波信号；

所述跳频载波滤波器还用于根据所述载波生成模块输出的数字快跳频载波信号转换为模拟跳频载波信号；

所述第二模拟低通滤波器还用于滤除所述跳频载波滤波器输出的模拟跳频载波信号中的镜像成分；

所述基带混频器还用于根据第三模拟低通滤波器输出的模拟基带扩频信号和第二模拟低通滤波器输出的模拟快跳频载波信号进行混合扩频，生成模拟混合扩频信号。

所述第一模拟低通滤波器，还用于接收所述基带混频器输出的模拟混合扩频信号，保留输入信号中的基带成分，滤除镜像或倍频成分；

所述射频混频器，还用于根据第一模拟低通滤波器输出的模拟混合扩频信号和所述射频本振信号进行上变频处理；

所述模拟带通滤波器，还用于保留上变频处理后的模拟混合扩频信号中原始跳频图案带宽内的快跳频信号，滤除带外干扰，并输出至所述收发转换模块；

所述收发转换模块，还用于控制天线发送所述模拟带通滤波器输出的信号。

图4为本发明实施例的相干快跳频系统的通信方法的流程示意图，如图4所示，包括：

S101、接收携带数据信息的相干快跳频射频信号，提取所述相干快跳频射频信号中中心频点为射频本振信号的频率、带宽为原始跳频图案带宽的目标信号成分；根据所述目标信号成分进行下变频和低通滤波处理，获得模拟混合扩频信号；

S102、对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得数字基带扩频信号，对所述数字基带扩频信号进行捕获，若捕获成功，则根据所述模拟混合扩频信号的频偏与码相位信息，结合所述原始跳频图案生成与模拟混合扩频信号相位一致的数字快跳频载波信号；对所述数字快跳频载波信号进行数模转换和低通滤波得到相位与所述模拟混合扩频信号完全相干的模拟快跳频载波信号，根据所述模拟快跳频载波信号对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得携带数据信息的快跳频基带信号，对所述快跳频基带信号进行解扩，获得数据信息。

在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，所述步骤S1具体为：

接收携带数据信息的相干快跳频射频信号；

提取所述相干快跳频射频信号中中心频点为射频本振信号的频率、带宽为原始跳频图案带宽的目标信号成分；

产生射频本振信号，根据射频本振信号对所述目标信号成分进行下变频处理，将目标信号成分的中心频点搬移到基带，带宽保持不变；

对所述目标信号成分保留基带成分，滤除镜像或倍频成分，获得模拟混合扩频信号。

在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，步骤S2具体为：

S201、按照第一预设规则得到基准跳频图案，根据基准跳频图案生成数字快跳频载波信号；

S202、将数字快跳频载波信号转换成模拟快跳频载波信号；

S203、滤除模拟快跳频载波信号中的镜像成分；

S204、根据滤除处理后的模拟快跳频载波信号对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得携带数据信息的快跳频基带信号；

S205、滤除所述快跳频基带信号中的非基带成分，获得模拟基带扩频信号；

S206、将所述模拟基带扩频信号转换为数字基带扩频信号；

S207、生成扩频码，对所述数字基带扩频信号进行捕获，若捕获失败，则返回步骤S201；若捕获成功，则获得所述模拟混合扩频信号频偏与码相位信息；

S208、根据模拟混合扩频信号的频偏与码相位信息，结合原始跳频图案，生成与模拟混合扩频信号的相位完全一致的数字快跳频载波信号；

S209、将数字快跳频载波信号转换成模拟快跳频载波信号；

S210、滤除模拟快跳频载波信号中的镜像成分；

S211、根据模拟快跳频载波信号对模拟混合扩频信号进行解跳，获得携带数据信息的快跳频基带信号；

S212、滤除所述基带混频器输出的快跳频基带信号中的非基带成分，获得模拟基带扩频信号；

S213、将所述模拟基带扩频信号转换为数字基带扩频信号；

S214、对接收的数字基带扩频信号进行解扩得到数据信息。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种相干快跳频系统的射频前端，其特征在于，包括：

射频信号处理装置，用于接收携带数据信息的相干快跳频射频信号，提取所述相干快跳频射频信号中中心频点为射频本振信号的频率、带宽为原始跳频图案带宽的目标信号成分；根据所述目标信号成分进行下变频和低通滤波处理，获得模拟混合扩频信号；

基带信号处理装置，用于对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得数字基带扩频信号，对所述数字基带扩频信号进行捕获，若捕获成功，则根据所述模拟混合扩频信号的频偏与码相位信息，结合所述原始跳频图案生成与模拟混合扩频信号相位一致的数字快跳频载波信号；对所述数字快跳频载波信号进行数模转换和低通滤波得到相位与所述模拟混合扩频信号完全相干的模拟快跳频载波信号，根据所述模拟快跳频载波信号对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得携带数据信息的快跳频基带信号，对所述快跳频基带信号进行解扩，获得数据信息；

其中，所述射频信号处理装置包括天线、收发转换模块、模拟带通滤波器、晶体振荡器、射频混频器和第一模拟低通滤波器，其中：

所述收发转换模块，用于控制天线接收携带数据信息的相干快跳频射频信号；

所述模拟带通滤波器，用于提取所述相干快跳频射频信号中中心频点为射频本振信号的频率、带宽为原始跳频图案带宽的目标信号成分；

所述晶体振荡器，用于向射频混频器输出射频本振信号；

所述射频混频器，用于根据所述射频本振信号，对所述目标信号成分进行下变频处理，将目标信号成分的中心频点搬移到基带，带宽保持不变；

所述第一模拟低通滤波器，用于对所述目标信号成分保留基带成分，滤除镜像或倍频成分，获得模拟混合扩频信号；

其中，所述基带信号处理装置包括：载波生成模块、跳频载波DAC、第二模拟低通滤波器、基带混频器、第三模拟低通滤波器、基带采样模块、数字基带模块、逻辑控制模块，其中：

载波生成模块，用于在捕获成功前，按照第一预设规则得到基准跳频图案，根据基准跳频图案生成数字快跳频载波信号；

跳频载波DAC，用于将数字快跳频载波信号转换成模拟快跳频载波信号；

第二模拟低通滤波器，用于滤除模拟快跳频载波信号中的镜像成分；

基带混频器，用于接收所述模拟混合扩频信号以及所述第二模拟低通滤波器输出的模拟快跳频载波信号，根据所述模拟快跳频载波信号对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得携带数据信息的快跳频基带信号；

第三模拟低通滤波器，用于滤除所述基带混频器输出的快跳频基带信号中的非基带成分，获得模拟基带扩频信号；

基带采样模块，用于接收所述第三模拟低通滤波器输出的模拟基带扩频信号，将所述模拟基带扩频信号转换为数字基带扩频信号；

数字基带模块，用于向逻辑控制模块输出扩频码；还用于在捕获成功后，对接收的数字基带扩频信号进行解扩得到数据信息；

逻辑控制模块，用于根据基带采样模块输出的数字基带扩频信号和数字基带模块输出的扩频码，对数字基带扩频信号进行捕获，获得所述模拟混合扩频信号频偏与码相位信息；

相应地，所述载波生成模块还用于在捕获成功后，根据模拟混合扩频信号的频偏与码相位信息，结合原始跳频图案，生成与模拟混合扩频信号的相位完全一致的数字快跳频载波信号；

其中，所述第一预设规则包括：

将上一次确定的基准跳频图案左移一位，获得本次的基准跳频图案；

相应地，所述根据基准跳频图案生成数字快跳频载波信号，具体为：

根据所述本次的基准跳频图案、初始的频偏和初始的码相位生成本次的模拟快跳频载波信号；

其中，第一次基准跳频图案的生成方法为：将所述原始跳频图案按奇偶性拆分成的两个图案，将所述两个图案中的任意一个图案作为第一次基准跳频图案。

2.根据权利要求1所述的相干快跳频系统的射频前端，其特征在于，所述基带信号处理装置的个数为两个，以使得两个所述基带信号处理装置分别基于按奇偶性拆分出的第一次基准跳频图案进行模拟混合扩频信号的捕获；并且当其中一个基带信号处理装置捕获成功后，另一个基带信号处理装置停止工作。

3.根据权利要求2所述的相干快跳频系统的射频前端，其特征在于，所述逻辑控制模块还用于：使能所述数字基带模块产生数字基带扩频信号以及所述载波生成模块生成快跳频载波信号；

所述数字基带模块还用于根据所述逻辑控制模块的使能信号，生成带有扩频码与数据信息的数字基带扩频信号；

所述基带采样模块还用于将所述数字基带模块输出的数字基带扩频信号转换为模拟基带扩频信号；

所述第三模拟低通滤波器还用于滤除所述基带采样模块输出的模拟基带扩频信号中的镜像成分；

所述载波生成模块还用于根据所述逻辑控制模块的使能信号，根据原始跳频图案生成数字快跳频载波信号；

所述跳频载波滤波器还用于根据所述载波生成模块输出的数字快跳频载波信号转换为模拟跳频载波信号；

所述第二模拟低通滤波器还用于滤除所述跳频载波滤波器输出的模拟跳频载波信号中的镜像成分；

所述基带混频器还用于根据第三模拟低通滤波器输出的模拟基带扩频信号和第二模拟低通滤波器输出的模拟快跳频载波信号进行混合扩频，生成模拟混合扩频信号。

4.根据权利要求3所述的相干快跳频系统的射频前端，其特征在于，

所述第一模拟低通滤波器，还用于接收所述基带混频器输出的模拟混合扩频信号，保留输入信号中的基带成分，滤除镜像或倍频成分；

所述射频混频器，还用于根据第一模拟低通滤波器输出的模拟混合扩频信号和所述射频本振信号进行上变频处理；

所述模拟带通滤波器，还用于保留上变频处理后的模拟混合扩频信号中原始跳频图案带宽内的快跳频信号，滤除带外干扰，并输出至所述收发转换模块；

所述收发转换模块，还用于控制天线发送所述模拟带通滤波器输出的信号。

5.一种相干快跳频系统的通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、接收携带数据信息的相干快跳频射频信号，提取所述相干快跳频射频信号中中心频点为射频本振信号的频率、带宽为原始跳频图案带宽的目标信号成分；根据所述目标信号成分进行下变频和低通滤波处理，获得模拟混合扩频信号；

S2、对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得数字基带扩频信号，对所述数字基带扩频信号进行捕获，若捕获成功，则根据所述模拟混合扩频信号的频偏与码相位信息，结合所述原始跳频图案生成与模拟混合扩频信号相位一致的数字快跳频载波信号；对所述数字快跳频载波信号进行数模转换和低通滤波得到相位与所述模拟混合扩频信号完全相干的模拟快跳频载波信号，根据所述模拟快跳频载波信号对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得携带数据信息的快跳频基带信号，对所述快跳频基带信号进行解扩，获得数据信息；

其中，步骤S1具体为：

接收携带数据信息的相干快跳频射频信号；

提取所述相干快跳频射频信号中中心频点为射频本振信号的频率、带宽为原始跳频图案带宽的目标信号成分；

产生射频本振信号，根据射频本振信号对所述目标信号成分进行下变频处理，将目标信号成分的中心频点搬移到基带，带宽保持不变；

对所述目标信号成分保留基带成分，滤除镜像或倍频成分，获得模拟混合扩频信号；

其中，步骤S2具体包括以下步骤：

S201、按照第一预设规则得到基准跳频图案，根据基准跳频图案生成数字快跳频载波信号；

S202、将数字快跳频载波信号转换成模拟快跳频载波信号；

S203、滤除模拟快跳频载波信号中的镜像成分；

S204、根据滤除处理后的模拟快跳频载波信号对所述模拟混合扩频信号进行解跳，获得携带数据信息的快跳频基带信号；

S205、滤除所述快跳频基带信号中的非基带成分，获得模拟基带扩频信号；

S206、将所述模拟基带扩频信号转换为数字基带扩频信号；

S207、生成扩频码，对所述数字基带扩频信号进行捕获，若捕获失败，则返回步骤S201；若捕获成功，则获得所述模拟混合扩频信号频偏与码相位信息；

S208、根据模拟混合扩频信号的频偏与码相位信息，结合原始跳频图案，生成与模拟混合扩频信号的相位完全一致的数字快跳频载波信号；

S209、将数字快跳频载波信号转换成模拟快跳频载波信号；

S210、滤除模拟快跳频载波信号中的镜像成分；

S211、根据模拟快跳频载波信号对模拟混合扩频信号进行解跳，获得携带数据信息的快跳频基带信号；

S212、滤除所述基带混频器输出的快跳频基带信号中的非基带成分，获得模拟基带扩频信号；

S213、将所述模拟基带扩频信号转换为数字基带扩频信号；

S214、对接收的数字基带扩频信号进行解扩得到数据信息；

其中，所述第一预设规则包括：

将上一次确定的基准跳频图案左移一位，获得本次的基准跳频图案；

相应地，所述根据基准跳频图案生成数字快跳频载波信号，具体为：

根据所述本次的基准跳频图案、初始的频偏和初始的码相位生成本次的模拟快跳频载波信号；

其中，第一次基准跳频图案的生成方法为：将所述原始跳频图案按奇偶性拆分成的两个图案，将所述两个图案中的任意一个图案作为第一次基准跳频图案。

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