专利名称：一种基于tdcs的卫星重叠通信链路建立方法
技术领域：
本发明属于通信抗干扰技术领域，涉及一种通信链路建立方法，具体涉及一种基于TDCS的卫星重叠通信链路建立方法。
背景技术：
卫星重叠通信是指重叠地建立在他方甚至敌方的卫星通信链路上的通信系统，它能在未经允许和不被察觉的情况下，借用可视空域内任一卫星透明转发器进行隐蔽通信。 该系统具有抗截获能力强、保密性好、顽存性强等优点，对提高复杂电磁环境下的通信保障具有重要的军事意义。变换域通信系统(^Transform Domain Communication System, TDCS)通过主动式的躲避干扰，使通信双方避免使用被无染的频谱进行信息的传送，即相当于在复杂的电磁环境中找到了一段干净的频谱进行通信，从而实现了抗干扰。在复杂电磁环境下，当收发地球站相距较远的距离时，双方所处的电磁环境可能不一致，使得不同地球站对信道的感知数据不相同，在此基础上得到的基函数也就各不相同，无法满足传统TDCS系统对传输信道对称性的要求。这里需要在传统TDCS系统模型的基础上提出新的思路，解决传统TDCS系统的应用瓶颈问题，实现非对称信道下的TDCS可靠通信和多址通信。本研究就此问题展开，提出了一种基于TDCS的卫星重叠通信链路建立方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于TDCS的卫星重叠通信链路建立方法，解决了现有复杂电磁环境下，收发地球站电磁环境不一致时，基于TDCS的卫星重叠通信不可靠的问题。本发明所采用的技术方案是，一种基于TDCS的卫星重叠通信链路建立方法，具体按照以下步骤实施步骤1 基函数链路载频选择；步骤2 基函数传递；步骤3:数据传输。本发明的特点还在于，其中的步骤1基函数链路载频选择，具体按照以下步骤实施发送端进行频谱感知，通过信号分析处理，在消除干扰的基础上，判断被重叠的卫星是否存在通信信号，如果不存在通信信号，即只存在噪声的情况下，选择已约定好的频率作为基函数链路的载频；如果存在通信信号，选择信号功率最强处的频率作为发送端基函数链路的载频；接收端同时也进行频谱感知，通过信号分析处理，在消除干扰的基础上，判断被重叠的卫星是否存在通信信号，如果不存在通信信号，即只存在噪声的情况下，选择已约定好的频率作为基函数链路的载频；如果存在通信信号，按照信号功率的强弱，依次选择相应的频率作为接收端基函数链路的载频。其中的步骤2基函数传递，具体按照以下步骤实施发送端按照确定好的基函数链路载频向接收端传送经过调制的大功率信号，该信号含有发送端的本地基函数，同时，接收端也按照确定好的基函数链路载频解调发送端的本地基函数，如果不能解调，说明接收端选择的基函数链路载频和发送端选择的不一致，接收端则依次更新基函数链路频率，直到解调出发送端的本地基函数为止；如果可以解调，说明该频率可以作为收发双方传递基函数的链路载频，接收端则可以使用该链路频率向发送端传递接收端的本地基函数；发送端仍然用传递发送端本地基函数的链路载频去解调接收端送来的接收端本地基函数，如果不能解调，说明此链路不可用，发送端更新基函数链路载频，重新传送发送端的本地基函数；如果可以解调，发送端再次利用该链路载频向接收端传送更新后的发射端基函数，作为链路建立的最终握手信号；同时，发送端根据接收端的本地基函数确定发送端数据通信链路的载频，接收端在收到发送端传来更新后的发送端基函数后，即明白链路已经建立，并以更新后的发送端基函数确定接收端数据通信链路的载频，并等待发送端传递数据。其中的步骤3数据传输，具体按照以下步骤实施发送端用接收端的本地基函数和需要发送的数据进行基带调制，并根据接收端的本地基函数选择接收端干扰最小的频率作为发送端的发射载频，根据发送端本地基函数选择发送端干扰最小的频率作为发送端的接收载频；接收端用发送端的本地基函数和需要回传的数据进行基带调制，并根据发送端的本地基函数选择接收端干扰最小的频率作为发送端的发射载频，根据接收端本地基函数选择接收端干扰最小的频率作为接收端的接收载频，完成在发送端和通信端之间建立通信链路。本发明的有益效果是，(1)当转发器存在对方通信信号的时候，可以在传递己方基函数的同时，形成对对方通信信号的窄带干扰；(2)通信双方采用对方的基函数进行数据调制，并利用本地的基函数进行解调，提高了系统的抗干扰性能；(3)不需要专用的控制信道，适应于针对对方卫星通信系统的隐蔽通信。
图1为本发明基于TDCS的卫星重叠通信链路建立方法流程示意图；图2为基函数传递前不同地理位置处的信号功率谱示意图，其中(a)是我方发射站信号功率谱示意图，(b)是我方接收站信号功率谱示意图，(c)是对方接收站信号功率谱示意图；图3为基函数传递时卫星转发器上的信号功率谱示意图；图4为发射端的基函数发射载频选择流程图；图5为接收端的基函数发射载频选择流程图6为本发明基于TDCS的卫星重叠通信系统终端示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。本发明基于TDCS的卫星重叠通信链路建立方法，前提条件是假设可以针对对方卫星通信系统进行重叠通信。由于该卫星所覆盖范围内的各地面卫星站接收到的信号，除了各自本地电磁环境带来的不同之外，对于所接收的卫星转发器转发的信号基本一致。如图2所示，位于不同位置的卫星地球站的电磁环境均为卫星转发器转发的信号(宽带信号 S1和窄带信号S2)与本地干扰信号(本地干扰Ip 12、I3)的叠加。这样，己方通信双方都可以通过信号分析处理，在消除干扰的基础上，较为准确地分析出已存在的通信信号，并通过在相应的频率上发射含有基函数信息的大功率信号，实现收发双方基函数的传输，从而完成己方基函数链路的建立。同时，还可以实现对对方卫星通信信号的干扰。如图3所示，在卫星转发器上除了本地干扰信号之外还包括基函数信号频谱。在此基础上，能够进一步实现数据的可靠传输。如图1所示，具体按照以下步骤实施步骤1 基函数链路载频选择发送端进行频谱感知，通过信号分析处理，在消除干扰的基础上，判断被重叠的卫星是否存在通信信号。如果不存在通信信号，即只存在噪声的情况下，选择已约定好的频率作为基函数链路的载频；如果存在通信信号，则选择信号功率最强处的频率作为发送端基函数链路的载频。其选择流程如图4所示。接收端同时也进行频谱感知，通过信号分析处理，在消除干扰的基础上，判断被重叠的卫星是否存在通信信号。如果不存在通信信号，即只存在噪声的情况下，选择已约定好的频率作为基函数链路的载频；如果存在通信信号，则按照信号功率的强弱，依次选择相应的频率作为接收端基函数链路的载频。其选择流程如图5所示。步骤2 基函数传递发送端按照确定好的基函数链路载频向接收端传送经过调制的大功率信号，该信号含有发送端的本地基函数。同时，接收端也按照确定好的基函数链路载频解调发送端的本地基函数。如果不能解调，说明接收端选择的基函数链路载频和发送端选择的不一致，接收端则依次更新基函数链路频率，直到解调出发送端的本地基函数为止。如果可以解调，说明该频率可以作为收发双方传递基函数的链路载频，接收端则可以使用该链路频率向发送端传递接收端的本地基函数。发送端仍然用传递发送端本地基函数的链路载频去解调接收端送来的接收端本地基函数。如果不能解调，说明此链路不可用。发送端需要更新基函数链路载频，重新传送发送端的本地基函数。如果可以解调，发送端再次利用该链路载频向接收端传送更新后的发射端基函数，以此作为链路建立的最终握手信号。同时，发送端根据接收端的本地基函数确定发送端数据通信链路的载频。接收端在收到发送端传来更新后的发送端基函数后，即明白链路已经建立，并以更新后的发送端基函数确定接收端数据通信链路的载频，并等待发送端传递数据。步骤3 数据传输发送端用接收端的本地基函数和需要发送的数据进行基带调制，并根据接收端的
5本地基函数选择接收端干扰最小的频率作为发送端的发射载频，根据发送端本地基函数选择发送端干扰最小的频率作为发送端的接收载频。接收端用发送端的本地基函数和需要回传的数据进行基带调制，并根据发送端的本地基函数选择接收端干扰最小的频率作为发送端的发射载频，根据接收端本地基函数选择接收端干扰最小的频率作为接收端的接收载频。完成在发送端和通信端之间建立通信链路。图6所示为收发一体的己方通信双方终端结构框图。为确保整个系统的性能和基函数传递的准确性，系统始终在对电磁环境进行频谱感知，一旦环境发生变化，即更新基函数和可用的基函数链路载频。同时，为确保链路建立的时效性，发送端自传送发送端基函数后，接收端自接收到发送端的基函数后都开始计时， 一旦分别超过预先设定的链路建立时间T1、T2，即表明该链路不可用，收发双方重新确定基函数链路载频，并重新传递基函数，直至链路建立。图3表示己方通信双方在通信信号估计与本地干扰消除基础上进行基函数时卫星转发器的电磁频谱信息，其中基函数fb为最大功率处的基函数传输频谱信息，而其他干扰I则为本地存在的干扰频谱。图4与图5分别表示己方通信双方进行基函数链路载频选择步骤，首先进行频谱感知与信号分析处理，根据通信信号存在与否进行载频的选择。图6表示收发一体的己方系统结构框图。天线接收部分负责信号接收与频谱估计。接收信号Ht)包含基函数信息与数据信息，接收端首先对接收信号进行下变频及解调，并判断如果是基函数信息则进行基函数存储和发送数据调制，否则根据本地基函数信息解调接收信息。此外，接收端根据频谱估计结果进行门限判决与谱值估计，结合随机相位生成本地基函数，谱值估计结果确定的链路信息还用于确定基函数载频进行对方基函数接收与本地基函数发送。天线发射部分则信号发送，发送信号s (t)包含本地基函数与发送数据信号。
实施例举己方通信双方卫星地球站A与B (简称A与B)进行通信为例介绍通信链路建立实例。链路发起方A首先进行频谱估计，其结果如图2(a)所示，除了转发器发送的宽带信号S1与窄带信号&之外还包括本地干扰I1与12。A根据频谱估计结果确定转发器转发信号功率最大处fb作为其基函数发送链路并发送基函数a，如图3所示。A发送完成后并在相同链路上进行信号监听。B在接收前也进行频谱估计，由于除了干扰之外的转发器信号是一致的，因此，B 在本地干扰消除之后也将fb确定为基函数接收链路，并进行信号监听。当在fb频点处接收到并解调确定为A的基函数a之后在对应频点上将B本地基函数b发送出去。当A在收到B发送过来的基函数b之后将更新后的基函数a再次进行发送，以此作为最终的握手信号，B再次接收到基函数信号后基函数链路最终确定。至此，A与B双方可以进行数据发送与接收。需要说明的是，通信双方分别以本地基函数作为数据接收基函数，而将对方基函数作为数据发送基函数。
权利要求
1.一种基于TDCS的卫星重叠通信链路建立方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施步骤1 基函数链路载频选择；步骤2 基函数传递；步骤3:数据传输。
2.根据权利要求1所述的基于TDCS的卫星重叠通信链路建立方法，其特征在于，所述的步骤1基函数链路载频选择，具体按照以下步骤实施发送端进行频谱感知，通过信号分析处理，在消除干扰的基础上，判断被重叠的卫星是否存在通信信号，如果不存在通信信号，即只存在噪声的情况下，选择已约定好的频率作为基函数链路的载频；如果存在通信信号，选择信号功率最强处的频率作为发送端基函数链路的载频；接收端同时也进行频谱感知，通过信号分析处理，在消除干扰的基础上，判断被重叠的卫星是否存在通信信号，如果不存在通信信号，即只存在噪声的情况下，选择已约定好的频率作为基函数链路的载频；如果存在通信信号，按照信号功率的强弱，依次选择相应的频率作为接收端基函数链路的载频。
3.根据权利要求1所述的基于TDCS的卫星重叠通信链路建立方法，其特征在于，所述的步骤2基函数传递，具体按照以下步骤实施发送端按照确定好的基函数链路载频向接收端传送经过调制的大功率信号，该信号含有发送端的本地基函数，同时，接收端也按照确定好的基函数链路载频解调发送端的本地基函数，如果不能解调，说明接收端选择的基函数链路载频和发送端选择的不一致，接收端则依次更新基函数链路频率，直到解调出发送端的本地基函数为止；如果可以解调，说明该频率可以作为收发双方传递基函数的链路载频，接收端则可以使用该链路频率向发送端传递接收端的本地基函数；发送端仍然用传递发送端本地基函数的链路载频去解调接收端送来的接收端本地基函数，如果不能解调，说明此链路不可用，发送端更新基函数链路载频，重新传送发送端的本地基函数；如果可以解调，发送端再次利用该链路载频向接收端传送更新后的发射端基函数，作为链路建立的最终握手信号；同时，发送端根据接收端的本地基函数确定发送端数据通信链路的载频，接收端在收到发送端传来更新后的发送端基函数后，即明白链路已经建立，并以更新后的发送端基函数确定接收端数据通信链路的载频，并等待发送端传递数据。
4.根据权利要求1所述的基于TDCS的卫星重叠通信链路建立方法，其特征在于，所述的步骤3数据传输，具体按照以下步骤实施发送端用接收端的本地基函数和需要发送的数据进行基带调制，并根据接收端的本地基函数选择接收端干扰最小的频率作为发送端的发射载频，根据发送端本地基函数选择发送端干扰最小的频率作为发送端的接收载频；接收端用发送端的本地基函数和需要回传的数据进行基带调制，并根据发送端的本地基函数选择接收端干扰最小的频率作为发送端的发射载频，根据接收端本地基函数选择接收端干扰最小的频率作为接收端的接收载频，完成在发送端和通信端之间建立通信链路。
全文摘要
本发明公开的一种基于TDCS的卫星重叠通信链路建立方法，通过己方通信双方进行通信信号与本地电磁环境干扰估计并进行干扰消除，利用己方通信双方所接收的卫星转发器转发信号一致这一条件，对各频点按功率大小进行排列，己方通信双方依次按功率从大到小在各频点上进行基函数的发送与接收，直到己方基函数链路的建立。在此基础上进行数据的可靠传输。本发明方法解决了现有复杂电磁环境下，收发地球站电磁环境不一致时，基于TDCS的卫星重叠通信不可靠的问题。
文档编号H04B7/185GK102386961SQ201110310380
公开日2012年3月21日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者张轶, 曾武, 褚振勇, 谢铁城, 赵峰, 达新宇 申请人:张轶, 曾武, 褚振勇, 谢铁城, 赵峰, 达新宇