一种用于短波电台的抗干扰处理系统及其工作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于短波电台的抗干扰处理系统及其工作方法。所述系统包含若干短波电台，各个短波电台均设置有抗干扰处理模块及与抗干扰处理模块通信连接的PC机，各个PC机上运行有显示控制软件。作为发送端的短波电台及作为接收端的短波电台之间共享预先设定的信息波道频谱，该频谱具有若干个不同的频率波道。本发明利用用户装备的现有电台，通过增加抗干扰处理模块，有效的克服了信噪比极低、信号的衰落、多径等短波干扰。
【专利说明】
一种用于短波电台的抗干扰处理系统及其工作方法
技术领域
[0001]本发明涉及短波通信技术领域，尤其涉及一种用于短波电台的抗干扰处理系统及其工作方法。
【背景技术】
[0002]短波通信在通信系统中一直占据着重要地位。短波通信在通信领域中的顽强生命力主要得益于它固有的一些优点。与卫星通信、地面微波、同轴电缆、光缆等通信手段相比，短波通信不需要建立中继站即可实现远距离通信，因而建设和维护费用低，建设周期短，设备简单。可以根据使用要求固定设置，进行定点固定通信，也可以背负或装入车辆、舰船、飞行器中进行移动通信；电路调度容易，临时组网方便、迅速，具有很大的使用灵活性;对自然灾害或战争的抗毁能力强;通信设备体积小，容易隐蔽，便于改变工作频率以躲避敌人干扰和窃听，破坏后容易恢复。在战争状态下短波通信的安全可靠度比卫星通信要高，因此各国军事科研组织十分重视短波通信技术的研究。
[0003]特殊情况时，用户方设备会遭受到各种有意干扰，主要包括噪声干扰(瞄准式和阻塞式以及其他噪声干扰)、多假目标压制干扰、欺骗干扰、协同干扰及灵巧干扰等。因此，从时域、频域、空域及能量域方面，空间分布的各种有意、无意干扰，组成了复杂的战时电磁环境，给短波通信造成了严重的干扰。
[0004]另外，在短波电台的使用上，普遍存在通信距离不足和通信抗干扰性差的问题。海用和陆地电台要求能够在复杂电磁环境下完成报文和语音的有效通信;机载电台更偏重语音的有效通信，要求电台操作简单高效。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，提供一种操作简单且抗干扰能力强的技术方案，本发明提供了一种用于短波电台的抗干扰处理系统及其工作方法。
[0006]所述系统包含若干短波电台，各个短波电台均设置有抗干扰处理模块及与抗干扰处理模块通信连接的PC机，各个PC机上运行有显示控制软件；作为发送端的短波电台及作为接收端的短波电台之间共享预先设定的信息波道频谱，该频谱具有若干个不同的频率波道。
[0007]PC机上的显示控制软件用于实现PC机向短波电台发送电台控制命令、报文及模式控制信息，在PC机上显示控制过程及相关信息;其中，电台控制命令用于控制短波电台的收发切换、业务信息的频率波道选择，还控制作为发送端的短波电台及接收端的短波电台的时隙同步、跳频同步、发送同步字符以实现二次跳频;所述报文及模式控制信息用于控制抗干扰模块中业务信息的类型选择及业务信息的扩频方式选择。
[0008]抗干扰处理模块用于将PC机发出的电台控制命令传输到短波电台，并根据报文及模式控制信息对短波电台接收或发送的信息进行抗干扰处理，且抗干扰处理模块还向PC机反馈信道情况以使PC机根据信道的状态信息调整报文及模式控制信息，以实现自适应扩频。
[0009]进一步的，电台遥控命令信息的数据串包括起始位、包含遥控信息的数据位、校验位、结束位置;报文及模式控制信息的数据串包括起始位、包含报文内容信息和扩频模式信息的数据位、校验位、结束位;电台遥控命令信息的校验位与报文及模式控制信息的校验位不同。
[0010]进一步的，报文及模式控制信息的数据位为两组16bit的伪随机序列。
[0011 ]进一步的，抗干扰处理模块包括硬件部分与软件部分，其中硬件部分构造为:音频变压器与音频放大器、有源低通滤波器、第一音频AGC、音频放大器、ADC顺次连接后连接至IjFPGA的输入端，FPGA的输出端顺次连接DAC、有源低通滤波器、第二音频AGC、音频变压器；第一音频AGC与第二音频AGC全双工连接，且连接点与FPGA连接。
[0012]DSP/RAM与FPGA全双工连接，DSP/RAM与存储器、600bps声码化编解码器分别全双工连接，DSP/RAM设置有数据通信接口及电台控制接口。
[0013]600bps声码化编解码器用于将模拟语音转化为数字语音数据或者将语音编码数据转化为模拟语音。
[0014]DAC用于将MSK正交调制后的信号转化为音频频段内的调制信号。
[0015]ADC用于将音频信号转化为数字语音数据。
[0016]顺次连接的有源低通滤波器、第二音频AGC、音频变压器用于对调制信号进行相应的处理，所述音频变压器将处理后的音频信号送入到短波电台。
[0017]软件部分构造为:
包括业务信息选择模块、信息编码与交织模块、扩频处理模块、组帧模块、变频与滤波模块、信道估计与均衡模块、同步捕获模块、解扩模块、解交织和信道译码模块、业务信息选择模块。
[0018]业务信息选择模块用于根据外部输入的控制信息将接收到的数据以音频信号或者报文信息的形式传输到信息编码与交织模块，以及将经过解交织、译码后的信息通过音频信号或者报文信息传输出去。
[0019]信息编码与交织模块用于将业务信息选择模块的输出数据进行信道编码和交织后送入扩频模式选择模块。
[0020]扩频模式选择处理模块用于根据外部输入的控制信息将交织后的数据信息进行高处理增益扩频处理或低处理增益扩频处理，并将处理后的数据送入组帧模块。
[0021]组帧模块用于将扩频处理后的数据与外部输入的控制信息、帧同步头组合在一起形成数据帧。
[0022]MSK调制模块用于将数据帧进行MSK调整后送入DAC。
[0023]变频与滤波模块用于对数据帧进行变频及滤波，并输出给信道估计与均衡模块。
[0024]信道估计与均衡模块根据数据帧进行信道状态的评估，进而控制外部输入的控制
?目息O
[0025]同步捕获模块用于运用相关运算，完成对数据帧同步头的同步和捕获。
[0026]解扩模块用于根据数据帧同步头中的外部输入的控制信息对数据信息进行低处理增益扩频解扩或者高处理增益扩频解扩。
[0027]解交织和信道译码模块用于对数据帧中的数据信息进行解交织和信道译码，译码后的信息传输到业务信息选择模块。
[0028]上述系统的工作方法包括二次跳频控制流程、自适应扩频控制流程，其中二次跳频控制流程包括如下步骤:
步骤一:选择首先发送同步字符的电台为主机，接收同步字符的为从机，主机与从机之间预先约定好信息收发时隙Ts、信息波道频谱，所述信息波道频谱具有若干个不同的频率，分别为f1、fi+l、......fi+N, N为整数。
[0029]步骤二:主机、从机开始进行信息传输，在同一信息收发时隙Ts内分别执行如下流程:
主机:
Stepl.1:主机的显示控制软件控制主机发送同步字符(发送14个固定字符)，频率固定为f i，定时器控制发送时隙长度Ts，达到Ts则进入Stepl.2，如果未到，则继续等待。
[°03°] Stepl.2:显示控制软件控制主机电台接收从机发送的同步确认字符，定时器控制发送时隙长度Ts，达到Ts则进入Step1.3，如果未到，则继续等待。
[0031 ] Stepl.3:显示控制软件判断主机是否收到从机发送来的同步确认字符，如果收至丨J，主机确认同步建立，进入Step4，如果未收到，贝Ij进入Stepl.1。
[0032]Stepl.4:主机在Ts内发送用户的业务信息，频率固定为f1+1，定时器控制发送时隙长度Ts，达到Ts则进入Stepl.5，如果未到，则继续等待。
[0033]Stepl.5:主机在Ts内接收从机发送的业务信息，频率固定为fi+2,定时器控制接收时隙长度Ts，达到Ts则进入Stepl.6，如果未到，则继续等待。
[0034]Stepl.6:fi+2作为fi，主机重复执行stepl.4和Stepl.5，直到遍历完信息波道频谱的所有频率波道。
[0035]从机:
Step2.1:从机的显示控制软件控制从机一直处于接收时隙内，频率固定为fi，并判断是否收到主机发来的同步字符，如果收到，进入Step2.2，如果未收到，循环进入Step2.1。
[0036]Step2.2:从机同步建立，频率固定为f i，显示控制软件控制从机发送同步确认字符;定时器控制发送时隙为Ts，达到Ts则进入Step2.3，如果未到，则继续等待。
[0037]Step2.3:显示控制软件控制从机接收业务信息，频率固定为fi+i，定时器控制接收时隙为Ts，达到Ts则进入Step2.4，如果未到，则继续等待。
[0038]Step2.4:控制从机发送业务信息，频率固定为fi+2，定时器控制发送时隙为Ts，达到Ts则进入Step2.5，如果未到，则继续等待。
[0039]Step2.5: f i+2作为f i，重复step2.3和ste2.4，直到遍历完信息波道频谱的所有频率波道。
[0040]自适应扩频控制流程包括如下步骤:
步骤一:作为发送端的短波电台及作为接收端的短波电台之间预先约定好共享信息波道频谱，所述信息波道频谱具有若干个不同的频率，分别为fnfw、……f1+N，N为整数。
[0041]步骤二:将准备发送信息的短波电台作为发送端，准备接收信息的短波电台作为接收端，分别执行如下流程:
发送端的工作流程为:
步骤3.1:显示控制软件根据信道情况进行报文及模式控制信息的设置。
[0042]步骤3.2:显示控制软件将电台遥控命令信息、报文及模式控制信息同时传送到抗干扰模块。
[0043]步骤3.3:业务信息选择模块根据报文及模式控制信息选择向信息编码与交织模块输出报文信息或者600bps语音编码信息。
[0044]步骤3.4:信道编码和交织模块对传输来的信息进行信道编码和交织处理，处理后的输入送入扩频处理模块模块。
[0045]步骤3.5:扩频处理模块根据报文及模式控制信息对数据进行高增益扩频模式处理或者低增益扩频处理模式处理，并将处理后的信息传送到组帧模块。
[0046]步骤3.6:组帧模块将扩频后的码片信息、报文及模式控制信息与帧同步头组合在一起形成数据帧。
[0047]步骤3.7:数据帧经过MSK调制和DAC变换成模拟音频信号。
[0048]步骤3.8:所述模拟音频信号经过音频滤波器、AGC增益控制和音频变压器的相关处理后送入到短波电台。
[0049]步骤3.9:短波电台将模拟音频信号上变频到信息波道频谱中的某个波道频率进行发送。
[0050]接收端的工作流程为:
步骤4.1: ADC对短波电台接收到的音频进行采样，转化为数字音频信号，传输到变频与滤波模块。
[0051 ]步骤4.2:变频与滤波模块对数字音频信号进行相关处理后，将其传输到信道估计与均衡模块。
[0052]步骤4.3:信道估计与均衡模块计算得到信道状态信息，信道状态信息发送给PC机器，PC机的显示控制软件根据信道的状态信息调整扩频处理方式。
[0053]步骤4.4:同步捕获t旲块运用相关运算，完成对帧同步头的同步和捕获，确定解扩方式和业务信息类型。
[0054]步骤4.5:解扩模块根据确定的解扩模式和业务信息类型对信息进行扩频处理。
[0055]步骤4.6:解交织和信道译码模块对解扩后的信息进行解交织和信道译码后将其送入到业务信息选择模块。
[0056]步骤4.7:业务信息选择模块根据报文及模式控制信息选择输出报文信息或者600bps语音编码信息，报文信息被送入显示控制软件，600bps语音编码信息被送入600bps声码化编解码器以恢复成模拟语音。
[0057]进一步的，同步字符由14个固定字符组成。
[0058]进一步的，业务信息由14个业务字符组成。
【附图说明】
[0059]图1为电台遥控命令信息、报文及模式控制信息的数据格式图。
[0060]图2为抗干扰模块的硬件结构示意图。
[0061 ]图3为二次跳频流程图。
[0062]图4为在自适应扩频流程中抗干扰模块中的数据处理过程示意图。
【具体实施方式】
[0063]本发明所述系统包括若干短波电台，各个短波电台均对应设置有与其通信连接的PC机及抗干扰处理模块。各个PC机上运行有显示控制软件。作为发送端的短波电台及作为接收端的短波电台之间共享信息波道频谱，该频谱具有预先设置好的N个不同的频率波道，为方便区分，分别标号为f1、fi+l、......fi+N，N为整数。
[0064]PC机上的显示控制软件主要用于实现软件控制二次跳频及自适应扩频。在控制过程中，PC机向短波电台发送电台控制命令、报文及模式控制信息。
[0065]所述电台控制命令用于控制短波电台的收发切换、在PC机上显示控制过程及相关信息，还控制作为发送端的短波电台及接收端的短波电台的时隙同步、跳频同步、发送同步字符(一般由14个固定字符组成)、业务信息(一般由14个业务字符组成)的频率波道选择以实现二次跳频。电台控制命令通过抗干扰处理模块传输到短波电台。所述报文及模式控制信息用于控制抗干扰模块中业务信息的类型选择及业务信息的扩频方式选择。
[0066]电台遥控命令信息、报文及模式控制信息的数据格式的如图1所示。
[0067]电台遥控命令信息的字符串包括起始位、包含遥控信息的数据位、校验位、结束位置。报文及模式控制信息的字符串包括起始位、包含扩频模式信息(2个字符)和报文内容信息(14个字符)的数据位、校验位、结束位。报文及模式控制信息为两组互相关性低的16bit的伪随机序列，两组序列区分不同模式的扩频处理，主要控制扩频方式的选择和业务信息的类型选择，并通过组帧模块加载到帧同步头中(占用帧同步头最后的16bit)。
[0068]电台遥控命令信息的校验位与报文及模式控制信息的校验位不同。本实施例中，校验位为I时，表示传送数据为遥控命令信息。校验位为O时，表示传送数据为报文及模式控制信息和报文信息。
[0069]在本实施例中，业务信息分为报文信息及音频信号两种。扩频方式分为低处理增益扩频模式及高处理增益扩频模式两种。当信道质量差或者电磁环境复杂时，采用低处理增益扩频模式(软扩频加重复编码，此时仅支持用户的报文信息)；当信道质量好时，采用高处理增益扩频模式(仅软扩频，此时既支持传输报文信息也支持音频信号)
抗干扰处理模块用于将PC机发出的电台控制命令传输到短波电台，并根据报文及模式控制信息对短波电台接收或发送的信息进行抗干扰处理，且抗干扰处理模块还向PC机反馈信道情况以使PC机根据信道的状态信息调整报文及模式控制信息，以实现自适应扩频。
[0070]下面对抗干扰处理模块的结构进行详细说明。
[0071]其包括硬件部分与软件部分。其中硬件部分构造如图2:
音频变压器与音频放大器、有源低通滤波器、第一音频AGC、音频放大器、ADC顺次连接后连接到FPGA的输入端，FPGA的输出端顺次连接DAC、有源低通滤波器、第二音频AGC、音频变压器;第一音频AGC与第二音频AGC全双工连接，且连接点与FPGA连接。
[0072]DSP/RAM与FPGA全双工连接，DSP/RAM与存储器、600bps声码化编解码器分别全双工连接，DSP/RAM设置有数据通信接口及电台控制接口。
[0073]600bps声码化编解码器用于将模拟语音转化为数字语音数据或者将语音编码数据转化为模拟语音。
[0074]DAC用于将MSK正交调制后的信号转化为音频频段内的调制信号。
[0075]ADC用于将音频信号转化为数字语音数据。
[0076]顺次连接的有源低通滤波器、第二音频AGC、音频变压器用于对调制信号进行相应的处理，所述音频变压器将处理后的音频信号送入到短波电台。
[0077]如图2，软件部分构造为:
包括业务信息选择模块、信息编码与交织模块、扩频处理模块、组帧模块、变频与滤波模块、信道估计与均衡模块、同步捕获模块、解扩模块、解交织和信道译码模块、业务信息选择模块。
[0078]业务信息选择模块用于根据外部输入的控制信息将接收到的数据以音频信号或者报文信息的形式传输到信息编码与交织模块，以及将经过解交织、译码后的信息通过音频信号或者报文信息传输出去。
[0079]信息编码与交织模块用于将业务信息选择模块的输出数据进行信道编码和交织后送入扩频模式选择模块。
[0080]扩频模式选择处理模块用于根据外部输入的控制信息将交织后的数据信息进行高处理增益扩频处理或低处理增益扩频处理，并将处理后的数据送入组帧模块。
[0081]组帧模块用于将扩频处理后的数据与外部输入的控制信息、帧同步头组合在一起形成数据帧。
[0082]MSK调制模块用于将数据帧进行MSK调整后送入DAC。
[0083]变频与滤波模块用于对数据帧进行变频及滤波，并输出给信道估计与均衡模块。
[0084]信道估计与均衡模块根据数据帧进行信道状态的评估，进而控制外部输入的控制信息。如:将信道状态信息送入外部输入的控制信息PC机中，PC机根据信道的状态信息调整控制信息，以增强干扰控制能力。
[0085]同步捕获模块用于运用相关运算，完成对数据帧同步头的同步和捕获。
[0086]解扩模块用于根据数据帧同步头中的外部输入的控制信息对数据信息进行低处理增益扩频解扩或者高处理增益扩频解扩。
[0087]解交织和信道译码模块用于对数据帧中的数据信息进行解交织和信道译码，译码后的信息传输到业务信息选择模块。
[0088]抗干扰处理模块的工作机理与其所属短波电台的功能有关。当其所属短波电台为发送端时，抗干扰处理模块将模拟话音被600bps声码化编解码器转化得到的数字语音数据或者外部PC送入的报文进行扩频和纠错编码，然后将编码后的数据通过MSK正交调制和DAC变换生成音频频段内的调制信号，并通过有源滤波、AGC增益控制和音频变压器等处理，最后将处理后的音频信号通过电台音频接口送入到普通短波电台，利用普通短波电台将信号上变频到某个短波信道上并发送出去。当其所属短波电台为接收端时，普通短波电台从对应的短波信道上接收信号，并下变频恢复到语音频段，然后从电台的音频输出接口送入抗干扰处理模块，抗干扰处理模块通过MSK正交解调从音频信号中解调出携带的信息，然后送入通信编解码器对这些数据进行解扩和纠错处理，最终恢复出报文数据或者语音编码数据。报文通过串口送入PC，语音编码数据直接送入抗干扰处理模块的600bps声码化编解码器即可恢复出模拟语音。
[0089]下面对本系统的工作方法进行详细说明。
[0090]所述控制方法包括二次跳频控制流程、自适应扩频控制流程。[0091 ] 二次跳频控制流程包括如下步骤:
步骤一:选择首先发送同步字符的电台为主机，接收同步字符的为从机，主机与从机之间预先约定好信息收发时隙Ts、信息波道频谱，所述信息波道频谱具有若干个不同的频率，分别^f1、f1+1、……f1+N，N为整数，可根据需要设置O
[0092]步骤二:主机、从机开始进行信息传输，在同一信息收发时隙Ts内分别执行如下流程:
主机:
Stepl.1:主机的显示控制软件控制主机发送同步字符(发送14个固定字符)，频率固定为f i，定时器控制发送时隙长度Ts，达到Ts则进入Stepl.2，如果未到，则继续等待。
[0093]Stepl.2:显示控制软件控制主机电台接收从机发送的同步确认字符，定时器控制发送时隙长度Ts，达到Ts则进入Step1.3，如果未到，则继续等待。
[0094]Stepl.3:显示控制软件判断主机是否收到从机发送来的同步确认字符，如果收至丨J，主机确认同步建立，进入Step4，如果未收到，贝Ij进入Stepl.1。
[0095]Stepl.4:主机在Ts内发送用户的业务信息，频率固定为f1+1，定时器控制发送时隙长度Ts，达到Ts则进入Stepl.5，如果未到，则继续等待。
[0096]Stepl.5:主机在Ts内接收从机发送的业务信息，频率固定为fi+2,定时器控制接收时隙长度Ts，达到Ts则进入Stepl.6，如果未到，则继续等待。
[0097]Stepl.6:fi+2作为fi，主机重复执行stepl.4和Stepl.5，直到遍历完信息波道频谱的所有频率波道。本实施例采用五个不同的频点，当重复四次后，进入Step4。
[0098]从机:
Step2.1:从机的显示控制软件控制从机一直处于接收时隙内，频率固定为fi，并判断是否收到主机发来的同步字符，如果收到，进入Step2.2，如果未收到，循环进入Step2.1。[00"] Step2.2:从机同步建立，频率固定为f i，显示控制软件控制从机发送同步确认字符;定时器控制发送时隙为Ts，达到Ts则进入Step2.3，如果未到，则继续等待。
[0?00] Step2.3:显示控制软件控制从机接收业务信息，频率固定为fi+i，定时器控制接收时隙为Ts，达到Ts则进入Step2.4，如果未到，则继续等待。
[°101 ] Step2.4:控制从机发送业务信息，频率固定为fi+2，定时器控制发送时隙为Ts，达到Ts则进入Step2.5，如果未到，则继续等待。
[0102]Step2.5: f i+2作为f i，重复step2.3和ste2.4，直到遍历完信息波道频谱的所有频率波道。
[0103]自适应扩频控制流程包括如下步骤:
步骤一:作为发送端的短波电台及作为接收端的短波电台之间预先约定好共享信息波道频谱，所述信息波道频谱具有若干个不同的频率，分别为fnfw、……f1+N，N为整数。(本处所说的信息波道频谱和二次跳频中所建立的信息波道频谱为同一频谱，在此分开说明仅仅是为了表述方便)
步骤二:将准备发送信息的短波电台作为发送端，准备接收信息的短波电台作为接收端，分别执行如下流程:
发送端的工作流程为:
步骤3.1:显示控制软件根据信道情况进行报文及模式控制信息的设置。
[0104]步骤3.2:显示控制软件将电台遥控命令信息、报文及模式控制信息同时传送到抗干扰模块。
[0105]步骤3.3:业务信息选择模块根据报文及模式控制信息选择向信息编码与交织模块输出报文信息或者600bps语音编码信息。
[0106]步骤3.4:信道编码和交织模块对传输来的信息进行信道编码和交织处理，处理后的输入送入扩频处理模块模块。
[0107]步骤3.5:扩频处理模块根据报文及模式控制信息对数据进行高增益扩频模式处理或者低增益扩频处理模式处理，并将处理后的信息传送到组帧模块。
[0108]步骤3.6:组帧模块将扩频后的码片信息、报文及模式控制信息与帧同步头组合在一起形成数据帧。
[0109]步骤3.7:数据帧经过MSK调制和DAC变换成模拟音频信号。
[0110]步骤3.8:所述模拟音频信号经过音频滤波器、AGC增益控制和音频变压器的相关处理后送入到短波电台。
[0111]步骤3.9:短波电台将模拟音频信号上变频到信息波道频谱中的某个波道频率进行发送。
[0112]接收端的工作流程为:
步骤4.1: ADC对短波电台接收到的音频进行采样，转化为数字音频信号，传输到变频与滤波模块。
[0113]步骤4.2:变频与滤波模块对数字音频信号进行相关处理后，将其传输到信道估计与均衡模块。
[0114]步骤4.3:信道估计与均衡模块计算得到信道状态信息，信道状态信息发送给PC机器，PC机的显示控制软件根据信道的状态信息调整扩频处理方式。
[0115]步骤4.4:同步捕获t旲块运用相关运算，完成对帧同步头的同步和捕获，确定解扩方式和业务信息类型。
[0116]步骤4.5:解扩模块根据确定的解扩模式和业务信息类型对信息进行扩频处理。
[0117]步骤4.6:解交织和信道译码模块对解扩后的信息进行解交织和信道译码后将其送入到业务信息选择模块。
[0118]步骤4.7:业务信息选择模块根据报文及模式控制信息选择输出报文信息或者600bps语音编码信息，报文信息被送入显示控制软件，600bps语音编码信息被送入600bps声码化编解码器以恢复成模拟语音。
[0119]本发明的有益效果为:
本发明利用用户装备的现有电台，通过增加抗干扰处理模块，经过测试，在信噪比低于-13dB(多音干扰)以下的短波通信信道条件下，由于采用了抗干扰模块，从而有效的克服了信噪比极低、信号的衰落、多径等短波干扰，进而可实现在信噪比低于-13dB (多音干扰)的条件下极低速率(一般速率在70?100bps)的信息传输。在信道条件较好时，可实现600bps语音通信，这样能保证短波通信系统的连通性，实现重要信息的及时传达。
【主权项】
1.一种用于短波电台的抗干扰处理系统，其特征在于，包含若干短波电台，各个短波电台均设置有抗干扰处理模块及与抗干扰处理模块通信连接的PC机，各个PC机上运行有显示控制软件；作为发送端的短波电台及作为接收端的短波电台之间共享预先设定的信息波道频谱，该信息波道频谱具有若干个不同的频率波道； PC机上的显示控制软件用于实现PC机向短波电台发送电台控制命令、报文及模式控制信息，在PC机上显示控制过程及相关信息;其中，电台控制命令用于控制短波电台的收发切换、业务信息的频率波道选择，还控制作为发送端的短波电台及接收端的短波电台的时隙同步、跳频同步、发送同步字符以实现二次跳频;所述报文及模式控制信息用于控制抗干扰模块中业务信息的类型选择及业务信息的扩频方式选择； 抗干扰处理模块用于将PC机发出的电台控制命令传输到短波电台，并根据报文及模式控制信息对短波电台接收或发送的信息进行抗干扰处理，且抗干扰处理模块还向PC机反馈信道情况以使PC机根据信道的状态信息调整报文及模式控制信息，以实现自适应扩频。2.如权利要求1所述的用于短波电台的抗干扰处理系统，其特征在于，构成电台遥控命令的字符串包括起始位、包含遥控信息的数据位、校验位、结束位置;构成报文及模式控制信息的字符串包括起始位、包含报文内容信息和扩频模式信息的数据位、校验位、结束位；电台遥控命令的校验位与报文及模式控制信息的校验位不同。3.如权利要求2所述的软件控制的短波电台自动扩频系统的自动扩频方法，其特征在于，报文及模式控制信息的数据位为两组16bit的伪随机序列。4.如权利要求1?3任一项所述的用于短波电台的抗干扰处理系统，其特征在于，抗干扰处理模块包括硬件部分与软件部分，其中硬件部分构造为: 音频变压器与音频放大器、有源低通滤波器、第一音频AGC、音频放大器、ADC顺次连接后连接到FPGA的输入端，FPGA的输出端顺次连接DAC、有源低通滤波器、第二音频AGC、音频变压器;第一音频AGC与第二音频AGC全双工连接，且连接点与FPGA连接； DSP/RAM与FPGA全双工连接，DSP/RAM与存储器、600bps声码化编解码器分别全双工连接，DSP/RAM设置有数据通信接口及电台控制接口 ； 600bps声码化编解码器用于将模拟语音转化为数字语音数据或者将语音编码数据转化为t吴拟语首； DAC用于将MSK正交调制后的信号转化为音频频段内的调制信号； ADC用于将音频信号转化为数字语音数据； 顺次连接的有源低通滤波器、第二音频AGC、音频变压器用于对调制信号进行相应的处理，所述音频变压器将处理后的音频信号送入到短波电台； 软件部分构造为: 包括业务信息选择模块、信息编码与交织模块、扩频处理模块、组帧模块、变频与滤波模块、信道估计与均衡模块、同步捕获模块、解扩模块、解交织和信道译码模块、业务信息选择模块； 业务信息选择模块用于根据外部输入的控制信息将接收到的数据以音频信号或者报文信息的形式传输到信息编码与交织模块，以及将经过解交织、译码后的信息通过音频信号或者报文信息传输出去； 信息编码与交织模块用于将业务信息选择模块的输出数据进行信道编码和交织后送入扩频模式选择模块； 扩频模式选择处理模块用于根据外部输入的控制信息将交织后的数据信息进行高处理增益扩频处理或低处理增益扩频处理，并将处理后的数据送入组帧模块； 组帧模块用于将扩频处理后的数据与外部输入的控制信息、帧同步头组合在一起形成数据帧； MSK调制模块用于将数据帧进行MSK调整后送入DAC; 变频与滤波模块用于对数据帧进行变频及滤波，并输出给信道估计与均衡模块； 信道估计与均衡模块根据数据帧进行信道状态的评估，进而控制外部输入的控制信息; 同步捕获模块用于运用相关运算，完成对数据帧同步头的同步和捕获； 解扩模块用于根据数据帧同步头中的外部输入的控制信息对数据信息进行低处理增益扩频解扩或者高处理增益扩频解扩； 解交织和信道译码模块用于对数据帧中的数据信息进行解交织和信道译码，译码后的信息传输到业务信息选择模块。5.如权利要求4所述的用于短波电台的抗干扰处理系统的工作方法，其特征在于，所述工作方法包括二次跳频控制流程、自适应扩频控制流程，其中二次跳频控制流程包括如下步骤: 步骤一:选择首先发送同步字符的电台为主机，接收同步字符的为从机，主机与从机之间预先约定好信息收发时隙Ts、信息波道频谱，所述信息波道频谱具有若干个不同的频率，分别为f1、fi+l、......fi+N，N为整数。 步骤二:主机、从机开始进行信息传输，在同一信息收发时隙Ts内分别执行如下流程: 主机: Stepl.1:主机的显示控制软件控制主机发送同步字符，频率固定为fi，定时器控制发送时隙长度Ts，达到Ts则进入Stepl.2，如果未到，则继续等待； Stepl.2:显示控制软件控制主机电台接收从机发送的同步确认字符，定时器控制发送时隙长度Ts，达到Ts则进入Stepl.3，如果未到，则继续等待； Stepl.3:显示控制软件判断主机是否收到从机发送来的同步确认字符，如果收到，主机确认同步建立，进入Step4，如果未收到，则进入Stepl.1 ； Stepl.4:主机在Ts内发送用户的业务信息，频率固定为f1+1，定时器控制发送时隙长度Ts，达到Ts则进入Stepl.5，如果未到，则继续等待； Stepl.5:主机在Ts内接收从机发送的业务信息，频率固定为fi+2,定时器控制接收时隙长度Ts，达到Ts则进入Stepl.6，如果未到，则继续等待； Stepl.6:fi+2作为fi，主机重复执行stepl.4和Stepl.5，直到遍历完信息波道频谱的所有频率波道； 从机: Step2.1:从机的显示控制软件控制从机一直处于接收时隙内，频率固定为A，并判断是否收到主机发来的同步字符，如果收到，进入Step2.2，如果未收到，循环进入Step2.1; Step2.2:从机同步建立，频率固定为f i，显示控制软件控制从机发送同步确认字符;定时器控制发送时隙为Ts，达到Ts则进入Step2.3，如果未到，则继续等待； Step2.3:显示控制软件控制从机接收业务信息，频率固定为fi+i，定时器控制接收时隙为Ts，达到Ts则进入Step2.4，如果未到，则继续等待； Step2.4:控制从机发送业务信息，频率固定为fi+2，定时器控制发送时隙为Ts，达到Ts则进入Step2.5，如果未到，则继续等待； Step2.5: fi+2作为fi，重复step2.3和ste2.4，直到遍历完信息波道频谱的所有频率波道； 自适应扩频控制流程包括如下步骤: 步骤一:作为发送端的短波电台及作为接收端的短波电台之间预先约定好共享信息波道频谱，所述信息波道频谱具有若干个不同的频率，分别为fnfw、……f1+N，N为整数；步骤二:将准备发送信息的短波电台作为发送端，准备接收信息的短波电台作为接收端，分别执行如下流程: 发送端的工作流程为: 步骤3.1:显示控制软件根据信道情况进行报文及模式控制信息的设置； 步骤3.2:显示控制软件将电台遥控命令信息、报文及模式控制信息同时传送到抗干扰丰旲块; 步骤3.3:业务信息选择模块根据报文及模式控制信息选择向信息编码与交织模块输出报文信息或者600bps语音编码信息； 步骤3.4:信道编码和交织模块对传输来的信息进行信道编码和交织处理，处理后的输入送入扩频处理模块模块； 步骤3.5:扩频处理模块根据报文及模式控制信息对数据进行高增益扩频模式处理或者低增益扩频处理模式处理，并将处理后的信息传送到组帧模块； 步骤3.6:组帧模块将扩频后的码片信息、报文及模式控制信息与帧同步头组合在一起形成数据帧； 步骤3.7:数据帧经过MSK调制和DAC变换成模拟音频信号； 步骤3.8:所述模拟音频信号经过音频滤波器、AGC增益控制和音频变压器的相关处理后送入到短波电台； 步骤3.9:短波电台将模拟音频信号上变频到信息波道频谱中的某个波道频率进行发送； 接收端的工作流程为: 步骤4.1:ADC对短波电台接收到的音频进行采样，转化为数字音频信号，传输到变频与滤波模块； 步骤4.2:变频与滤波模块对数字音频信号进行相关处理后，将其传输到信道估计与均衡丰吴块； 步骤4.3:信道估计与均衡模块计算得到信道状态信息，信道状态信息发送给PC机器，PC机的显示控制软件根据信道的状态信息调整扩频处理方式； 步骤4.4:同步捕获模块运用相关运算，完成对帧同步头的同步和捕获，确定解扩方式和业务信息类型； 步骤4.5:解扩模块根据确定的解扩模式和业务信息类型对信息进行扩频处理； 步骤4.6:解交织和信道译码模块对解扩后的信息进行解交织和信道译码后将其送入到业务信息选择模块； 步骤4.7:业务信息选择模块根据报文及模式控制信息选择输出报文信息或者600bps语音编码信息，报文信息被送入显示控制软件，600bps语音编码信息被送入600bps声码化编解码器以恢复成模拟语音。6.如权利要求1所述的用于短波电台的抗干扰处理系统的工作方法，其特征在于，同步字符由14个固定字符组成。7.如权利要求1所述的用于短波电台的抗干扰处理系统的工作方法，其特征在于，业务信息由14个业务字符组成。
【文档编号】H04L1/00GK105933031SQ201610238864
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】杨志强, 李君惠
【申请人】四川九洲空管科技有限责任公司