一种自适应短波跳频通信系统信道估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于超短波通信技术领域，涉及一种自适应短波跳频通信系统信道估计方 法。
【背景技术】
[0002] 自适应短波跳频通信系统把普通窄带频率自适应系统的自动链路建立功能与宽 带扩频系统的抗电子干扰乃至低截获概率/低检测概率优势结合在一起，它在改善误码 率、信干比等性能方面充分显示出巨大的潜力。模拟与分析结果表明，短波自适应跳频系统 的性能很大程度上取决于信道质量估计算法，比如信道信噪比、干扰电频的分析估计等等。 在中、高信道信噪比与信干比情况下，采用强有力的检错纠错方法可得到很大增益，从而使 误码率降低几个数量级。
[0003] 尽管自适应短波跳频技术已取得了一定的进展，但存在的问题仍有待于解决。其 中，信道质量估计方法是自适应跳频系统成功与否的关键所在，因而进一步研宄与开发快 速而有效的信道质量分析技术显得尤为重要。
[0004] 已有的一些基于信号特征分析、模式识别的信道质量估计算法仅适用于线性调制 信号，对于非线性连续相位调制信号的信道质量估计问题，仍是难题。另外在数字通信中， 从二进制的调制调解原理可以知道，无论是哪一种二进制的调解制度，在某一个码元间隔 内，只有一种确定的波形输出。因为在一个码元内只有一种波形出现，使得二进制的调制制 度具有较强的干扰能力，误码率比较低，调制解调电路比较简单的特点。同时，由于采用的 算法和调制制度的特殊性，多进制没有 > 进制效率尚。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种自适应短波跳频通信系统信道估计方法，解决自适应跳 频技术中的信道质量估计问题，提高跳频通信系统的抗干扰性能。
[0006] 本发明所采用的技术方法是，一种自适应短波跳频通信系统信道估计方法，具体 按照以下步骤进行：
[0007] 步骤1，建立信号数学模型
[0008] 连续相位调制的数学模型为
[0009]
[0010] 等效低通波形V (t)为：
[0011]
[0012] 其中，fd是峰值频率偏移，<i) ^是载波的初始相位；
[0013] 对应（4-2)式的载波调制信号表示为：
[0014](4-3)[0015] 式中表示载波的时变相位：[0016](4-4)[0017] 在（4-4)中，虽然d(t)具有不连续性，但是d(t)的积分是连续的；因此得到一个 连续相位信号，在nT<t< (n+l)T间隔内的载波相位由式（4-4)的积分确定；[0018] 因此有：[0019](4-5)[0020] 可以看出，0"表示直到（n-1)时的所有符号的累积值，当用（4-5)式的形式表示 信号时，CPFSK变成一般类型的连续相位调制信号的特例，CPM的载波的时变相位是：[0021](4-6)
[0022] 选取的相位脉冲g(t)为L= 1时LRC的脉冲：[0023]
[0024] 脉冲g⑴的积分q⑴为 ，1。、(4-8)[0025] 如果对t>T有g(t) =0,则CPM信号称为全相应CPM;如果对t>T有g(t)辛0， 则已调信号称为部分相应CPM ;[0026]步骤2，[0027] 假定信道为加性高斯白噪声信道，接收到的基带信号可以表示为：[0028] r (t) = sB (t) +n (t) (4-9) (4-7)
[0029] 其。
丨为等效复基带信号，n(t)为加性高斯白噪声；取T =1/32000, h=1/4, M=2, L=1，
这样 得到g(t)和q(t)的图形，由于接收机载波频率误差、相位误差以及传输过程的影响，接收 信号r(t)s(t)相比会存在一定的频差和相位差，对接收到的信号进行鉴频得到：
[0030]
[0031] 对2CPFSK，L= 1，RC鉴频后的信号取绝对值得到：
[0032] (4 11)
[0033] 然后进行傅立叶变换：
[0034] (4-12)
[0035] 式（4-12)中信号的中心频率；
[0036] 由于采用升余弦脉冲进行CPM信号的相位滤波，对信号进行傅立叶变化后，频谱 的峰值出现的fs，fs= 1/T处，取信号和噪声的能量谱比值作为信噪比的度量，判断信道 好坏。
[0037] 本发明的有益效果是：基于二进制的CPM调制解调技术的信道质量盲估计算法， 算法利用信号和噪声进行傅立叶变换后谱线的特征作为依据，建立起谱线和信噪比之间的 对应关系，利用这种对应关系进行信道质量估计。是在信号经过调解后在基带进行检测，完 全用软件实现，不需要在无线通信系统中增加额外的硬件设备。另外这种算法所需数据量 少，存储量小，计算速度快，能满足实时通信的要求。针对采用连续相位调制方式的自适应 跳频技术的特点，解决自适应跳频技术中的信道质量估计问题，提高跳频通信系统的抗干 扰性能。根据连续相位相位调制方式和跳频系统的特点，提出了两种新的信道估计算法，基 于CPM信号相位特征的盲信道估计算法和基于CPM信号普特征的盲信道估计算法。与普通 "盲"跳频系统相比，超短波自适应跳频系统采用适应频率/功率分配方法，能够大大降低发 射功率；即使这样会大大提高相对拥挤电平，但仍可达到普通跳频系统同样的可靠性。由于 发射功率降低，故超短波自适应跳频信号可以有效的隐藏在背景噪声与干扰环境中，大大 增加了敌方截获或检测传输信号的难度。在此情况下，敌方监听接收机与电子干扰机就不 得不对所有可用频率统统进行检测与电子干扰，而其中的大多数频率往往充满严重干扰。 即使窃听对方知道我们每一瞬间所用工作频率，超短波自适应跳频系统仍能提供很多所需 频率来保护普通跳频系统。可以估计出干扰和噪声为复合信号时的信道质量，可以快速、准 确地估计出信噪比，计算速度快，所需数据量少，占用内存小，除适用于跳频系统外，还适用 于其他的无线通信系统
【附图说明】
[0038] 图1是理想无噪声情况下鉴频信号波形图。
[0039] 图2是理想无噪声情况下鉴频信号取绝对值波形图。
[0040] 图3是理想无噪声情况下接收信号的傅立叶变换频谱图.
[0041] 图4是lldB信噪比情况下鉴频信号波形图。
[0042] 图5是lldB信噪比情况下鉴频信号取绝对值波形图。
[0043] 图6是信号加噪声FFT波形图。
[0044]图7是15次独立统计获得的试探性比值的离散点及其均值曲线图。
[0045] 图8是叠加图形6dB处放大图。
[0046] 图9是估计正确率曲线图。
【具体实施方式】
[0047] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0048] 基于CPM信号相位特征的盲信道估计方法，具体按照以下步骤进行：
[0049] 步骤1，建立信号数学模型 [0050]连续相位调制的数学模型为
[0051]
(4-1)[0052] 等效低通波形v(t)为：
[0053] (4-2)
[0054] 其中，fd是峰值频率偏移，<i>^是载波的初始相位；[0055] 对应（4-2)式的载波调制信号表示为：
[0056] (4-3)
[0057] 式中表示载波的时变相位：
[0058]
(4-4)
[0059] 在（4-4)中，虽然d(t)具有不连续性，但是d(t)的积分是连续的；因此得到一个 连续相位信号，在nT<t< (n+l)T间隔内的载波相位由式（4-4)的积分确定。因此有：
[0060] (4-5)
[0061] 可以看出，0"表示直到（n-1)时的所有符号的累积（记忆）值。当用（4-5)式的 形式表示信号时，CPFSK变成一般类型的连续相位调制（CPM