带有mimo拓展接口，将2台USRPN210利用mimo线连接起 来，在软件上设置相关参数，即可实现它们的工作频率同步。
[0037] 跳频序列同步：发射方与接收方使用的跳频序列算法一样，双方工作的相对时间 一致。
[0038] 跳频频率的同步：频率表事先对发射方与接收方约定好，因为实验采用的是将跳 频算法形成代码的形式，来产生跳频信号，所以我们在发射模块上跳频信号产生的代码同 样可以运用到接收模块上。如此发射跟接收只要控制工作时钟同步，即可以实现发射与接 收频率一一对应的效果。
[0039] 具体步骤如下：
[0040] 1)将接收机使用MM0线与发射机连起来，将发射机与接收机进行时钟同步。 [0041] 2)在USRPRX接收模块同样调用混沌序列文档，使用发射机产生跳频信号相同的 方法去接收跳频彳目号。
[0042] 本发明所述一种基于USRP的短波跳频通信系统的通信过程为：
[0043] 发射模块端，经信号源模块发射本地信号，经数据包进行数据格式转换，GMSK调 制，再由USRPTX模块在3MHz-30MHz频段内，不同时隙，不同频点随机发射，根据需要可适 当添加功放。其中USRPTX发射随机跳频信号的过程为：首先使用logistic映射算法产生 混沌系列，然后对该系列做线性变换，使其产生的频点在发射信号允许频段内。然后将其加 载到USRPTX模块上，进而控制USRPTX发射信号频点的一个过程。接收模块端，采用MM0 线将发射机与接收机相连，进行严格的时间同步，采用发射跳频信号相同的算法进行跳频 序列同步，在跳频信号同步接收之后，接着进行数据格式转换，GMSK解调，达到还原本地信 号，获取信号信息的通信目的。
[0044] 本发明与现有技术相比，有以下技术效果：软件无线电短波跳频通信系统的设计 是充分将软件无线电技术加载到跳频通信系统。只需一台软件无线电硬件平台（这里我们 使用的是USRPN210平台）与一台PC，就可以成功搭建发射机与接收机，较传统跳频系统的 优势主要体现在灵活性强，设备简单，可重配置，支持多种制式，可快速搭建等。
【附图说明】
[0045]图1为本发明短波跳频通信系统模块流程设计框图。
[0046] 图2为本发明logistic映射分岔图。
[0047] 图3为本发明logistic映射一维矩阵记录的迭代结果。
[0048] 图4为本发明发射方GNURadios系统搭建界面图。其中，vectorsource代表的是 信号源其中一路直接接了一个QT⑶ISink(信号波形输出显示）模块，观测输入信号源的 特性。另一路经由packetencoder(数据包转换）将信号转换成符号的形式，在经过GMSK M0D(GMSK调制）模块对信号进行调制，预防数据传输过快导致数据阻塞现象，在调制之后 添加了一个throttle(节流功能）模块，在这里也另添加了一路QT⑶ISink(信号波形输 出显示模块），观测输出波形特性。最后交给USRPTX(发射功能）模块加载跳频信号然后 进行发射的一个过程。
[0049]图5为本发明接收方GNURadios系统搭建界面图。其中，USRPRX(接收功能）模 块同步接收跳频信号，并将下变频，然后分成2路，一路直接接QT⑶IConstellation(波 形相位观察）模块，另一路经由GMSKDemod(GMSK解调）模块解调，解调完经过packet decoder(数据包转换）将传输的数据形式进行转换，最后输入到QT⑶ISink(信号波形输 出显示）模块，观察输出信号波形特性。
[0050] 图6为本发明不同时隙发射信号频点终端实时列表终端显示图。
[0051] 图7为本发明经GMSK调制后输出时域波形图。
[0052] 图8为本发明源信号频域波形图。
[0053] 图9为本发明解调后信号频域波形图。
[0054] 图10为本发明经GMSK调制后信号星象图。
[0055] 图11为本发明同步接收解跳后信号星象图。
[0056] 图12为本发明源信号时域波形图。
[0057] 图13为本发明接收解调后信号时域波形图。
[0058] 图14为本发明短波跳频通信系统实物框图。
【具体实施方式】
[0059] 本发明将结合附图，通过以下具体的实施例作一步地说明。
[0060] 本实施例硬件平台采用2台PC和2台USRPN210, 一台作为发射机一台作为接收 机，采用0-30MHZ的射频发射与接收子板。信号源部分可以是gnuradio库模块可以是来 自外界的信号文件。短波跳频通信系统实物框图如图14。
[0061] 首先我们需要将USRPN210用网线与PC相连，然后对USRPN210的连通性进行测 试，硬件测试连通后，开始软件平台的操作。
[0062] 用python语言将产生跳频序列的算法导入USRPsink与USRPsource模块，分别 对它们进行编译，其部分代码见附件一。编译成功后，我们开始在gnuradio图形软件GRC 上搭建我们的系统模块，如图4示，发射方GNURadios系统搭建界面。它的界面功能模块主 要包含信号源SignalSource模块，GMSKMod调制模块以及USRPN210发射信号模块构成。 其中PacketEncoder模块主要功能是将源信号打包成符号以数据流的形式进行传输，以 便进行后面的GMSK调制过程；Throttle模块是缓解数据传输速率的模块，减缓PC与USRP N210之间的信号传输数据的堆积与阻塞；QTGUISink模块是用来观察模块输出波形的时 域、频域、及星象图等波形图；QTGUIRange模块是用来给系统传输中某个参数设定动态范 围的功能。它们每个模块的功能都是由底层C文件编程来实现，而用户界面由python脚本 来实现。如图5示，接收方GNURadios系统搭建界面，它的主要模块包含USRPN210接收模 块，GMSK解调模块，示波器接收模块等。
[0063] 本实验室的短波跳频通信系统信号源模块为了方便对接收信号进行分析，我们选 择一个简单的矢量序列（3, 4, 5, 0, 7)循环发射，这个序列相关参数在仿真过程中是可以更 改的。结合USRPN210的硬件特性，我们将软件平台上的信号处理过程中采样率设置为 250KHz;GMSK调制BT参数设置为0. 35;USRPN210发射与接收端增益默认值设置为15db; 跳频频点默认值设置为10MHz，频段为10MHz-30MHz之间。信号在发射过程中，我们将系统 不同时隙发射的频点在终端显示，如图6所示，是本系统在不同时隙发射信号频点列表。图 7所示是经GMSK调制后输出波形。图8是源信号与解调后信号频域波形对比。对比它们的 频谱我们会发现，解调后的信号频谱（上）有边带产生，这是因为信号在经过USRPN210传 输时，携带了一定的噪声信号，但是我们可以观察到噪声信号功率还是很低很低，完全不影 响本地信号的恢复。图9上是原信号经GMSK调制后的星象图，下是解跳之后调制之前的信 号星象图；图10原信号（上）时域波形图与解调后（下）信号时域波形图。将接收解调后 的信号时域波形与原始信号时域波形对比，我们发现，除了接收时间有时延，接收解调后的 信号完整的将序列（3, 4, 5, 0, 7)还原。
【主权项】
1. 一种基于通用软件无线电平台的短波跳频通信系统，其特征是包括信号发射、信号 接收两大模块，其中信号发射模块包括：信号源模块、数据包转换模块、数字信号调制模块 和USRP TX模块，各模块依次连接；信号接收模块包括：USRP RX模块、数字信号解调模块、 数据包解调模块和信号波形模块，各模块依次连接； 其通信过程为：发射模块端，经信号源模块发射本地信号，经数据包进行数据格式转 换，GMSK调制，再由USRP TX模块在3MHz-30MHz频段内，不同时隙，不同频点随机发射，其 中USRP TX发射随机跳频信号的过程为：首先使用logistic映射算法产生混沌系列，然后 对该系列做线性变换，使其产生的频点在发射信号允许频段内；然后将其加载到USRP TX 模块上，进而控制USRP TX发射信号频点；接收模块端，采用MMO线将发射机与接收机相 连，进行时间同步，采用发射跳频信号相同的算法进行跳频序列同步，在跳频信号同步接收 之后，接着进行数据格式转换，GMSK解调，还原本地信号。2. 权利要求1所述的一种基于通用软件无线电平台的短波跳频通信系统，其特征是所 述的跳频信号产生过程是： 1) 使用logistic映射产生相应的混沌系列，将序列相应的数据存入文档，放入 gnuradio库文件目录下； 2) 在跳频系统软件执行文件下调用混沌序列文档，并对它进行线性Fn = (2Xn+l)*10~6,循环这个过程，得到不同的频点； 3) 使用产生的频点去控制USRP TX发射模块的发射中心频率，即完成了跳频发射的过 程。3. 权利要求1所述的一种基于通用软件无线电平台的短波跳频通信系统，其特征是所 述的同步接收过程是： 1) 将接收机使用MMO线与发射机连起来，将发射机与接收机进行时钟同步； 2) 在USRP RX接收模块同样调用混沌序列文档，使用发射机产生跳频信号相同的方法 去接收跳频信号。
【专利摘要】一种基于通用软件无线电平台的短波跳频通信系统，信号发射模块包括：信号源模块、数据包转换模块、数字信号调制模块和USRP TX模块，各模块依次连接；信号接收模块包括：USRP RX模块、数字信号解调模块、数据包解调模块和信号波形模块，各模块依次连接；发射模块端，经信号源模块发射本地信号，经数据包进行数据格式转换，GMSK调制，再由USRP TX模块在3MHz-30MHz频段内，不同时隙，不同频点随机发射；接收模块端，采用MIMO线将发射机与接收机相连，进行时间同步，采用发射跳频信号相同的算法进行跳频序列同步，在跳频信号同步接收之后，接着进行数据格式转换，GMSK解调，还原本地信号。本发明灵活性强，设备简单，可重配置，支持多种制式，可快速搭建等。
【IPC分类】H04B1/7183
【公开号】CN104883204
【申请号】CN201510274394
【发明人】姚明, 魏葵
【申请人】南昌大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月26日