变换域迭代极低速收发装置的制作方法

本发明涉及散射通信领域，特别是公开了一种变换域迭代极低速收发装置，该装置特别适用于电离层散射信道下的极低速信号检测。

背景技术：

散射通信凭借具有信道资源可靠且长期存在、无需付费、三抗能力强、传输可靠度高等优势，在复杂战场中占有非常重要的地位。针对超远距离对流层散射通信及电离层散射通信，由于通信距离远，传输速率低，超远距离极低速通信主要面临干扰严重含收发干扰、信号微弱、同步困难以及频偏严重等问题。本发明公开了一种变换域迭代极低速收发装置，采用自适应陷波器、双域周期恢复与收发校准算法，解决了收发双向自同步问题，无须依赖外部同步信号，并支持fdd和tdd两种通信模式；采用变换域迭代技术消除接收信号中的窄带、宽带干扰，并利用滑动匹配及变带宽梳齿滤波器的迭代运算降低噪底、自适应补偿频偏，提升了系统的接收门限，降低了对高稳参考钟的依赖；支持tdd通信模式，有效避免收发干扰，降低系统复杂度，扩展系统应用场景。

技术实现要素：

本发明的目的是实现电离层和超远距离对流层散射极低速通信。本发明采用双域周期恢复与收发校准算法进行收发双向自同步，采用变换域迭代消除信号干扰，使得接收信号电平检测门限降低10db，并降低对高稳参考钟的依赖。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种变换域迭代极低速收发装置，包括信号缓冲器1、发送脉冲发生器2、成形发送器3、d/a变换器4、发送中频放大器5、接收中频放大器6和a/d变换器7，还包括双域周期恢复与收发校准器8和变换域迭代极低速解调器9；

信号缓冲器1接收发送信息，存储一段时间的发送信息后按照帧或组发送至成形发送器3；发送脉冲发生器2依据帧结构设计以及本地解析出的收发信息校准信号，产生本地时钟信息，将本地时钟信息分别发送至成形发送器3以及双域周期恢复与收发校准器8；成形发送器3依据本地时钟信息，将发送信息转换成恒包络的调制信号，并发送至d/a变换器4；d/a变换器4将调制信号转换为模拟信号后发送至发送中频放大器5；发送中频放大器5将模拟信号进行放大，并调制到中频上，得到中频输出信号并输出；

接收中频放大器6通过本端天线接收中频输入信号，将中频输入信号转换为基带信号后发送至a/d变换器7；a/d变换器7将基带信号转换为数字基带信号，将数字基带信号分别发送至双域周期恢复与收发校准器8以及变换域迭代极低速解调器9；双域周期恢复与收发校准器8从数字基带信号中提取出对端时钟信息，依据本地时钟信息以及对端时钟信息进行两端自适应互调，产生收发信息校准信号以及恢复后的时钟信号，并将收发信息校准信号发送至发送脉冲发生器2，将恢复后的时钟信号发送至变换域迭代极低速解调器9；变换域迭代极低速解调器9依据恢复后的时钟信号对数字基带信号进行解调，即采用变换域迭代积分消除信号干扰，利用滑动匹配及变带宽梳齿滤波器的迭代算法降低噪底，自适应补偿频偏，实现极低速微弱信号检测，并将解调后的信息输出。

其中，所述的双域周期恢复与收发校准器8包括时域自适应陷波器81、周期信号发生器82、变换域积分器83、平衡比较器84、收发周期校准器85和时钟周期内插器86；时域自适应陷波器81收到数字基带信号后，进行过滤干扰，获取信号包络，并将信号包络分别发送至周期信号发生器82以及变换域积分器83；周期信号发生器82依据信号包络以及本地时钟信息产生积分周期信息，并将积分周期信息发送至变换域积分器83；变换域积分器83依据积分周期信息，对信号包络进行变换域积分处理，得到积分后的包络信息，并发送至平衡比较器84；平衡比较器84通过积分后的包络信息提取定时信息，并将定时信息分别发送至收发周期校准器85以及时钟周期内插器86；收发周期校准器85对定时信息进行校准处理，得到收发信息校准信号，并发送至发送脉冲发生器2；时钟周期内插器86对定时信息进行内插处理，得到恢复后的时钟信号，并发送至变换域迭代极低速解调器9。

其中，所述的变换域迭代极低速解调器9包括变换域积分滤波器91、积分周期发生器92、信号缓冲区模块93、滑动匹配滤波器94、迭代信号产生器95和变带宽梳齿滤波器96；恢复后的时钟信号进入积分周期发生器92，产生积分周期信息，积分周期发生器92将积分周期信息分别发送至变换域积分滤波器91以及迭代信号产生器95；迭代信号发生器95依据积分周期信息产生迭代指令，将迭代指令分别发送至滑动匹配滤波器94和变带宽梳齿滤波器96；变换域积分滤波器91依据积分周期信息，对数字基带信号进行积分、滤波处理，产生去干扰信号，将去干扰信号发送至信号缓冲区模块93；信号缓冲区模块93对去干扰信号进行缓存以及快速突发读出，并将突发读出的数据输入滑动匹配滤波器94；滑动匹配滤波器94利用迭代指令对突发读出的数据进行滑动匹配滤波，并将匹配信息发送至变带宽梳齿滤波器96；变带宽梳齿滤波器96根据迭代指令将匹配信号进行梳齿滤波，完成解调，输出解调后的信息。

本发明与背景技术相比，具有如下优点：

1、本发明采用了变换域迭代技术消除信号干扰，利用滑动匹配及变带宽梳齿滤波器降低噪底，自适应补偿频偏，使得极低速信号检测门限降低10db。

2、本发明采用了双域周期恢复与收发校准算法可产生校准信号，完成收发双向的自同步，在tdd通信中极其实用，使得该系统适用于fdd/tdd两种通信体制。

附图说明

图1是本发明的信息传输的电原理方框图；

图2是本发明的双域周期恢复与收发校准器的电原理图；

图3是本发明的变换域迭代极低速解调器的电原理图。

具体实施方式

下面结合附图1、附图2和附图3对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的信息传输的电原理方框图，包括信号缓冲器1、发送脉冲发生器2、成形发送器3、d/a变换器4、发送中频放大器5、接收中频放大器6、a/d变换器7、双域周期恢复与收发校准器8、变换域迭代极低速解调器9、电源10以及时钟单元11；

信号缓冲器1接收发送信息，存储一段时间的发送信息后按照帧或组发送至成形发送器3；发送脉冲发生器2依据帧结构设计以及本地解析出的收发信息校准信号，产生本地时钟信息，将本地时钟信息分别发送至成形发送器3以及双域周期恢复与收发校准器8；成形发送器3依据本地时钟信息，将发送信息转换成恒包络的调制信号，并发送至d/a变换器4；d/a变换器4将调制信号转换为模拟信号后发送至发送中频放大器5；发送中频放大器5将模拟信号进行放大，并调制到中频上，得到中频输出信号，中频输出信息经过上变频、功放、天线等后发送至对端。

本端接收天线接收到对端的信号，经过低噪放、下变频等后得到中频输入信号，接收中频放大器6接收中频输入信号，将中频输入信号转换为基带信号后发送至a/d变换器7；a/d变换器7将基带信号转换为数字基带信号，将数字基带信号分别发送至双域周期恢复与收发校准器8以及变换域迭代极低速解调器9；双域周期恢复与收发校准器8从数字基带信号中提取出对端时钟信息，依据本地时钟信息以及对端时钟信息进行两端自适应互调，产生收发信息校准信号以及恢复后的时钟信号，并将收发信息校准信号发送至发送脉冲发生器2，将恢复后的时钟信号发送至变换域迭代极低速解调器9；变换域迭代极低速解调器9依据恢复后的时钟信号对数字基带信号进行解调，即采用变换域迭代积分消除信号干扰，利用滑动匹配及变带宽梳齿滤波器的迭代算法降低噪底，自适应补偿频偏，实现极低速微弱信号检测，并将解调后的信息输出。

电源10为装置中的其他所有模块提供电源；时钟单元11为装置中其他模块提供时钟参考。

信号缓冲器1、发送脉冲发生器2、成形发送器3、d/a变换器4、a/d变换器7、双域周期恢复与收发校准器8、变换域迭代极低速解调器9由fpga构成；发送中频放大器5包含两级数控衰减器、多级放大器和滤波器等部分；接收中频放大器6包含可变放大器、中频滤波器等部分。

图2是本发明的双域周期恢复与收发校准器8的电原理图。双域周期恢复与收发校准器8包括时域自适应陷波器81、周期信号发生器82、变换域积分器83、平衡比较器84、收发周期校准器85和时钟周期内插器86；时域自适应陷波器81收到数字基带信号后，进行过滤干扰，获取信号包络，并将信号包络分别发送至周期信号发生器82以及变换域积分器83；周期信号发生器82依据信号包络以及本地时钟信息产生积分周期信息，并将积分周期信息发送至变换域积分器83；变换域积分器83依据积分周期信息，对信号包络进行变换域积分处理，得到积分后的包络信息，并发送至平衡比较器84；平衡比较器84通过积分后的包络信息提取定时信息，并将定时信息分别发送至收发周期校准器85以及时钟周期内插器86；收发周期校准器85对定时信息进行校准处理，得到收发信息校准信号，并发送至发送脉冲发生器2；时钟周期内插器86对定时信息进行内插处理，得到恢复后的时钟信号，并发送至变换域迭代极低速解调器9。

图3是本发明的变换域迭代极低速解调器9的电原理图。变换域迭代极低速解调器9包括变换域积分滤波器91、积分周期发生器92、信号缓冲区模块93、滑动匹配滤波器94、迭代信号产生器95、变带宽梳齿滤波器96；恢复后的时钟信号进入积分周期发生器92，产生积分周期信息，积分周期发生器92将积分周期信息分别发送至变换域积分滤波器91以及迭代信号产生器95；迭代信号发生器95依据积分周期信息产生迭代指令，将迭代指令分别发送至滑动匹配滤波器94和变带宽梳齿滤波器96；变换域积分滤波器91依据积分周期信息，对数字基带信号进行积分、滤波处理，产生去干扰信号，将去干扰信号发送至信号缓冲区模块93；信号缓冲区模块93对去干扰信号进行缓存以及快速突发读出，并将突发读出的数据输入滑动匹配滤波器94；滑动匹配滤波器94利用迭代指令对突发读出的数据进行滑动匹配滤波，并将匹配信息发送至变带宽梳齿滤波器96；变带宽梳齿滤波器96根据迭代指令将匹配信号进行梳齿滤波，完成解调，输出解调后的信息。

本发明简要原理：采用双域周期恢复与收发校准算法可产生校准信号，完成收发双向的自同步，在tdd通信中尤其实用；采用变换域迭代积分技术消除信号干扰，利用滑动匹配及变带宽梳齿滤波器的迭代运算降低噪底，自适应补偿频偏，降低对高稳参考钟的依赖，特别适用于极低速通信中微弱信号的检测。