CN115514391A - 高速跳频抗干扰方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种高速跳频抗干扰方法、装置及存储介质，涉及数据链抗干扰技术领域，解决了现有解决了现有技术中传输链路容易受到干扰，且容易被截获的问题；该方法包括：对信号进行Turbo编码器编码后进行交织；计算交织后信号的自相关值和互相关值，并根据自相关值和互相关值计算信噪比；将信噪比与阈值比较进行干扰识别，对干扰信号进行置零删除；对信号进行解交织，并进行Turbo迭代译码；实现了加快通信速度，减少信号的存在时间，使得信号被检测到的概率大大降低，更加不容易被干扰。
Description
技术领域
本申请涉及数据链抗干扰技术领域，尤其涉及一种高速跳频抗干扰方法、装置及存储介质。
背景技术
跳频通信技术是收发双方传输信号的载波频率按照跳频团进行离散变化的一种通信传输方式，是最常用的扩频方式之一。一般来说，采用跳频通信技术是为了确保通信的保密性和抗干扰性，跳频通信相比于定频技术更加隐秘，信息更难被截获。只要对方不清楚载频变化的规律就很难截获，此外跳频通信过程中即使有一部分频点被干扰，系统仍旧能够在其他未被干扰的频点上进行正常的通信，因此跳频通信具有抗干扰能力强、频谱利用率高、抗衰落能力强等优点。
基于目前干扰识别及消除技术的特点，常见的跳频通信系统中的干扰类型主要有单音干扰、窄带干扰、宽带干扰等，因此干扰识别及消除技术需有效应对以上干扰。目前常见的抗干扰技术主要有跳时通信、猝发通信等，跳时通信将时间码分为许多时隙，再用扩频码对发送信号的时隙进行控制，使得信号在分好的时间片段上进行跳动，一般来说信号在空间中暴露的时间越长，被截获和干扰的概率就越高。通信猝发技术通过加快通信速度，减少信号存在的时间，使得信号被检测到的概率大大降低，从而增加被干扰的难度。
发明内容
本申请实施例通过提供一种高速跳频抗干扰方法、装置及存储介质，解决了现有技术中传输链路容易受到干扰，且容易被截获的问题，实现了加快通信速度，减少信号的存在时间，使得信号被检测到的概率大大降低，更加不容易被干扰。
第一方面，本发明实施例提供了一种高速跳频抗干扰方法，该方法包括：
对信号进行Turbo编码器编码后进行交织；
计算交织后信号的自相关值和互相关值，并根据所述自相关值和所述互相关值计算信噪比；
将所述信噪比与阈值比较进行干扰识别，对干扰信号进行置零删除；
对信号进行解交织，并进行Turbo迭代译码。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述对信号进行Turbo编码器编码后进行交织，包括：所述Turbo编码器中由两个分量编码器、一个交织器、一个删余器和一个串并转换单元组成。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述对信号进行Turbo编码器编码后进行交织，包括：
对所述信号进行串并变换，确定变换后的信号；
将整帧的所述变换后的信号进行数据流按打孔表和既定码率进行速率匹配。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述计算交织后信号的自相关值和互相关值，并根据所述自相关值和所述互相关值计算信噪比，包括：
计算所述自相关值，
；
计算所述互相关值，
；
计算本地序列的自相关值，
；
其中，
表示接收信号，
为本地序列，
为序列长度，
为取共轭运算；
计算所述信噪比，
。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述将所述信噪比与阈值比较进行干扰识别，包括：大于所述阈值判断为正常信号，小于所述阈值判断为干扰信号。
第二方面，本发明实施例提供了一种高速跳频抗干扰装置，该装置包括：
信号处理模块，用于对信号进行Turbo编码器编码后进行交织；
计算模块，用于计算交织后信号的自相关值和互相关值，并根据所述自相关值和所述互相关值计算信噪比；
信号识别模块，用于将所述信噪比与阈值比较进行干扰识别，对干扰信号进行置零删除；
信号恢复模块，用于对信号进行解交织，并进行Turbo迭代译码。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述信号处理模块，用于所述Turbo编码器中由两个分量编码器、一个交织器、一个删余器和一个串并转换单元组成。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述信号处理模块，用于对所述信号进行串并变换，确定变换后的信号；
将整帧的所述变换后的信号进行数据流按打孔表和既定码率进行速率匹配。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述计算模块，用于:
计算所述自相关值， 
；
计算所述互相关值，
；
计算本地序列的自相关值，
；
其中，
表示接收信号，
为本地序列，
为序列长度，
为取共轭运算；
计算所述信噪比，
。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述信号识别模块，用于判断大于所述阈值判断为正常信号，小于所述阈值判断为干扰信号。
第三方面，本发明实施例提供了一种高速跳频抗干扰服务器，包括存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机可执行指令；
所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，以实现权利要求高速跳频抗干扰方法和高速跳频抗干扰方法任一项所述的方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有可执行指令，计算机执行所述可执行指令时能够实现高速跳频抗干扰方法和高速跳频抗干扰方法任一项所述的方法。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例通过采用了一种高速跳频抗干扰方法、装置及存储介质，该方法包括：对信号进行Turbo编码器编码后进行交织；计算交织后信号的自相关值和互相关值，并根据自相关值和互相关值计算信噪比；将信噪比与阈值比较进行干扰识别，对干扰信号进行置零删除；对信号进行解交织，并进行Turbo迭代译码；在该方法中，采用联合时域、频域和码域的多维联合抗干扰技术，频域上采用高速跳频，时域上采用随机交织器，码域上采用Turbo编码，并在接收机通过将同步序列与本地序列进行相关进行干扰识别并置零删除，最终利用纠错码的纠删能力有效对抗时域和频域干扰。本发明适用于高速跳频系统中，有效的对抗了时域干扰及频域干扰，且干扰识别与消除部分使用同步相偏估计结果，节省了开销；解决了现有技术中传输链路容易受到干扰，且容易被截获的问题，实现了加快通信速度，减少信号的存在时间，使得信号被检测到的概率大大降低，更加不容易被干扰。
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，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本申请实施例提供的高速跳频抗干扰方法步骤流程图；
图2为本申请实施例提供的速率匹配具体的过程步骤流程图；
图3为本申请实施例提供的速率匹配具体过程；
图4为本申请实施例提供的整帧交织流程图；
图5为本申请实施例提供的干扰识别与消除的具体过程；
图6为本申请实施例提供的高速跳频抗干扰装置示意图；
图7为本申请实施例提供的高速跳频抗干扰服务器示意图。
具体实施方式
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的一部分实施例，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。
跳频通信技术是收发双方传输信号的载波频率按照跳频图案进行离散变化的一种通信传输方式，是最常用的扩频方式之一。一般来说，采用跳频通信技术是为了确保通信的保密性和抗干扰性，跳频通信相比于定频技术更隐蔽和难以被截获，只要对方不清楚载频变化的规律就很难截获，此外跳频通信过程中即使有一部分频点被干扰，系统仍然能够在其他未被干扰的频点进行正常的通信，因此跳频通信具有抗干扰能力强、频谱利用率高、抗衰落能力强等优点。在通信系统传输过程中，传输链路极易受到敌方具有针对性的强干扰，因此对传输系统的抗干扰能力提出了较高要求。通信抗干扰技术研究为在已知或预测地方的干扰手段情况下，采用对应的技术手段来消除或减轻敌方干扰，因为敌方的对抗手段一般复杂且多变，因此抗干扰技术也必须结合多种方式才能取得较好的效果。基于目前干扰识别及消除技术的特点，常见的跳频通信系统中的干扰类型主要有单音干扰、窄带干扰、宽带干扰等，因此干扰识别及消除技术需有效应对以上干扰。目前常见的抗干扰技术主要有跳时通信、猝发通信等，跳时通信将时间码分为许多时隙，再用扩频码对发送信号的时隙进行控制，使得信号在分好的时间片段上进行跳动，一般来说信号在空间中暴露的时间越长，被截获和干扰的概率就越高。通信猝发技术通过加快通信速度，减少信号存在的时间，使得信号被检测到的概率大大降低，从而增加被干扰的难度。
本发明实施例提供了一种高速跳频抗干扰方法，该方法如图1所示包括以下步骤S101至S104。
S101，对信号进行Turbo编码器编码后进行交织。Turbo编码器中由两个分量编码器、一个交织器、一个删余器和一个串并转换单元组成。两个分量编码器进行级联，且均采用相同结构的递归系统卷积码。然后将一路系统比特流和两路检验比特流经过交织器、删余器和串并变换单元完成速率匹配，即三个比特流的子块交织、比特选择及打孔，最终组合成码字。
在步骤S101中，对信号进行Turbo编码器编码后进行交织，如图2所示进行速率匹配具体的过程包括以下步骤S201至S202，具体操作如图3所示。
S201，对信号进行串并变换，确定变换后的信号。利用串并转换单元对一路系统数据流即两路校验数据进行串并转换。
S202，将整帧的变换后的信号进行数据流按打孔表和既定码率进行速率匹配。具体表现为对比特进行重发或打孔，整帧交织流程如图4所示。
S102，计算交织后信号的自相关值和互相关值，并根据自相关值和互相关值计算信噪比。在交织器和解交织器中具体的实现为整帧交织与解交织，即在整帧的数据流均按照码组长度完成编码、速率匹配后顺序送入交织器中，并以对应的伪随机序列乱序出交织器。在接收机的解交织器按照与发送机对应的交织规则进行解交织。计算自相关值，
；
计算互相关值，
；
计算本地序列的自相关值，
；
其中，
表示接收信号，
为本地序列，
为序列长度，
为取共轭运算；
计算信噪比，
。
S103，将信噪比与阈值比较进行干扰识别，对干扰信号进行置零删除。大于阈值判断为正常信号，小于阈值判断为干扰信号。将求得信噪比与仿真得到门限进行比较判决，小于门限即判决为被干扰，大于门限即判决为正常信号，最终根据判决结果对判决为被干扰部分信号进行置零删除，正常信号则不变。进行干扰识别和消除的具体过程如图5所示。
S104，对信号进行解交织，并进行Turbo迭代译码。
在本申请提供的方法中，本发明采用联合时域、频域和码域的多维联合抗干扰技术，频域上采用高速跳频，时域上采用随机交织器，码域上采用Turbo编码，并在接收机通过将同步序列与本地序列进行相关进行干扰识别并置零删除，最终利用纠错码的纠删能力有效对抗时域和频域干扰。本发明适用于高速跳频系统中，有效的对抗了时域干扰及频域干扰，且干扰识别与消除部分使用同步相偏估计结果，节省了开销。
本发明实施例提供了一种高速跳频抗干扰装置600，该装置如图6所示包括：信号处理模块601、计算模块602、信号识别模块603及信号恢复模块604。
信号处理模块601，用于对信号进行Turbo编码器编码后进行交织；用于Turbo编码器中由两个分量编码器、一个交织器、一个删余器和一个串并转换单元组成。用于对信号进行串并变换，确定变换后的信号；将整帧的变换后的信号进行数据流按打孔表和既定码率进行速率匹配。
计算模块602，用于计算交织后信号的自相关值和互相关值，并根据自相关值和互相关值计算信噪比；用于计算自相关值， 
；
计算互相关值，
；
计算本地序列的自相关值，
；
其中，
表示接收信号，
为本地序列，
为序列长度，
为取共轭运算；
计算信噪比，
。
信号识别模块603，用于将信噪比与阈值比较进行干扰识别，对干扰信号进行置零删除；用于判断大于阈值判断为正常信号，小于阈值判断为干扰信号。
信号恢复模块604，用于对信号进行解交织，并进行Turbo迭代译码。
上述实施例阐明的装置或模块，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。当然，也可以将实现某功能的模块由多个子模块或子单元组合实现。
本申请中所述的方法、装置或模块可以以计算机可读程序代码方式实现控制器按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该（微）处理器执行的计算机可读程序代码（例如软件或固件）的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路（英文：Application Specific Integrated Circuit；简称：ASIC）、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
本申请所述装置中的部分模块可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本发明实施例提供了一种高速跳频抗干扰服务器700，如图7所示包括存储器701和处理器702；存储器701用于存储计算机可执行指令；处理器702用于执行计算机可执行指令，以实现权利要求高速跳频抗干扰方法和高速跳频抗干扰方法任一项的方法。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有可执行指令，计算机执行可执行指令时能够实现高速跳频抗干扰方法和高速跳频抗干扰方法任一项的方法。
上述存储介质包括但不限于随机存取存储器（英文：Random Access Memory；简称：RAM）、只读存储器（英文：Read-Only Memory；简称：ROM）、缓存（英文：Cache）、硬盘（英文：Hard Disk Drive；简称：HDD）或者存储卡（英文：Memory Card）。所述存储器可以用于存储计算机程序指令。
虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。本实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照本实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行（例如并行处理器或者多线程处理的环境）。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的硬件的方式来实现。基于这样的理解，本申请的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，也可以通过数据迁移的实施过程中体现出来。该计算机软件产品可以存储在存储介质中，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，移动终端，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。本申请的全部或者部分可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、移动通信终端、多处理器系统、基于微处理器的系统、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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申请技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种高速跳频抗干扰方法，其特征在于，包括：
对信号进行Turbo编码器编码后进行交织；
计算交织后信号的自相关值和互相关值，并根据所述自相关值和所述互相关值计算信噪比；
将所述信噪比与阈值比较进行干扰识别，对干扰信号进行置零删除；
对信号进行解交织，并进行Turbo迭代译码。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对信号进行Turbo编码器编码后进行交织，包括：所述Turbo编码器中由两个分量编码器、一个交织器、一个删余器和一个串并转换单元组成。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对信号进行Turbo编码器编码后进行交织，包括：
对所述信号进行串并变换，确定变换后的信号；
将整帧的所述变换后的信号进行数据流按打孔表和既定码率进行速率匹配。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算交织后信号的自相关值和互相关值，并根据所述自相关值和所述互相关值计算信噪比，包括：
计算所述自相关值，
；
计算所述互相关值，
；
计算本地序列的自相关值，
；
其中，
表示接收信号，
为本地序列，
为序列长度，
为取共轭运算；
计算所述信噪比，
。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述信噪比与阈值比较进行干扰识别，包括：大于所述阈值判断为正常信号，小于所述阈值判断为干扰信号。
6.一种高速跳频抗干扰装置，其特征在于，包括：
信号处理模块，用于对信号进行Turbo编码器编码后进行交织；
计算模块，用于计算交织后信号的自相关值和互相关值，并根据所述自相关值和所述互相关值计算信噪比；
信号识别模块，用于将所述信噪比与阈值比较进行干扰识别，对干扰信号进行置零删除；
信号恢复模块，用于对信号进行解交织，并进行Turbo迭代译码。
7.一种高速跳频抗干扰服务器，其特征在于，包括存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机可执行指令；
所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，以实现权利要求1-5任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有可执行指令，计算机执行所述可执行指令时能够实现如权利要求1-5任一项所述的方法。
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