一种基于带内跳频体制的调制解调装置的制作方法

1.本发明公开了一种基于带内跳频体制的调制解调装置，涉及对流层散射通信技术领域。


背景技术：

2.衰落是对流层散射信号最典型的特征。快衰落是散射信号在秒至分钟时间间隔内信号的强度变化，其特性与工作频率、通信距离等因素有关。快衰落使得对流层散射信号的接收电平不断发生大幅波动，如不采取有效措施予以抑制，瞬时信噪比的降低将导致通信断链或误码性能严重恶化。
3.为了克服信号的快速衰落，利用空间、频率、时间各个维度的分集措施都被提出、研究和采用。空间分集是在系统发射端和接收端分别架设两副以上天线，同时接收来自不同路径上的信号然后进行合并处理。另外也可以使用一面天线、多个馈源形成多个不同方向的波束，通过不同的电波传播路径获得不相干信号，这是角分集。空间分集和角分集虽然性能稳定，但都是通过增加通信系统中某个设备或模块的个数来抵抗信道衰落的影响，这种方式大大提高了通信系统的设备复杂度和设计制造成本。时间分集是将发射信号延迟重发多次，从而获得多个与衰落无关的信号副本。时间分集有效性有限且会造成功率分散，适合低速率的轻便站型。频率分集是在不同频率上同时发送多个信号副本，根据是否处于同一个发射机带宽之内又分为带内和带外频率分集。常见的带内频率分集方式为带内两频或者带内四频，常用的带内频率分集载波频点在一个系统是固定不变的，因而无法避开窃听、人为干扰和信道堵塞。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种基于带内跳频体制的调制解调装置，其能够在不改变收发信机、天线和双工器结构和数量的基础上，实现跳频传输功能，从而有效降低信道衰落对信号传输的影响，提高传输可靠性和有效性。
5.本发明采用的技术方案为：
6.一种基于带内跳频体制的调制解调装置，分为主站和从站，配套使用，应用于发送端和接收端，包括d/a变换器3、带通滤波器4、a/d变换器8、增益放大器9和fpga，所述fpga包括跳频控制模块1、编码调制模块2、发送控制模块5、接收控制模块6、帧头检测模块7、解调译码模块10和跳频控制模块11；
7.发送端处理过程为：
8.发送控制模块5用于对整个发送端的时序进行控制，分别发送开始信号至跳频控制模块1和编码调制模块2；
9.跳频控制模块1用于在收到开始信号后将预先设定好的跳频图案发送至编码调制模块2；
10.编码调制模块2用于将输入的业务信息按照发送控制模块5送来的开始信号中的
时序进行编码调制后与控制信息进行成帧处理，并按照跳频图案对成帧信息进行上变频处理，将处理后的调制信号发送至d/a变换器3；
11.d/a变换器3用于将调制信号转换为模拟信号后输出至带通滤波器4；
12.带通滤波器4用于将输入的模拟信号进行滤波后对外输出；
13.接收端处理过程为：
14.增益放大器9用于接收中频信号，将接收到的中频信号进行增益控制，使输出信号稳定后发送至a/d变换器8；
15.a/d变换器8用于将输入信号由模拟信号转换为数字信号，并发送至帧头检测模块7和解调译码模块10；
16.帧头检测模块7用于对输入的数字信号进行下变频和检测，将帧头位置确定后发送至接收控制模块6；
17.接收控制模块6用于对接收端解调的时序进行控制，利用帧头检测模块7检测出的帧头位置确定解调端的开始信号，分别将开始信号发送至跳频控制模块11和解调译码模块10和发送控制模块5；
18.跳频控制模块11用于收到开始信号后将预设的跳频图案发送至解调译码模块10；
19.解调译码模块10用于根据收到的时序和跳频图案对接收的中频信号进行发送端的逆操作，包括下变频、滤波、相干解调及译码，译码后的数据输出。
20.进一步的，本站发送端开始信号与对站接收端开始信号处于同一时刻。
21.进一步的，主站中发送控制模块5根据设计的复帧固定帧长，循环获得开始信号后进行输出；
22.从站中接收控制模块(6)将确定的开始信号发送至本站的发送控制模块5，在发送控制模块5中进行固定延时后获得本站发送端开始信号。
23.进一步的，主站和从站中接收控制模块6均利用帧头检测模块7检测出的帧头位置，进行固定延时得到解调端的开始信号，发送至跳频控制模块11和解调译码模块10。
24.本发明相比背景技术具有如下优点：
25.1.本发明可在不增加系统设计制造成本和复杂度的基础上实现带内跳频，获得频率分集增益，有效抵抗信道衰落对散射通信的影响，提高系统的传输可靠度。
26.2.本发明可预设跳频图案，收发双方按照跳频图案进行跳变，跳频通信具有隐蔽性和很强的抗干扰能力，即使部分频点被干扰，仍能在其他未被干扰的频点上进行通信。
27.总之，本发明可通过在通信带宽内实现跳频通信，不增加系统的制造成本和复杂度，提高系统的抗干扰能力和传输可靠性，特别适用于衰落明显的对流层散射通信。
附图说明
28.图1是本发明实施例中基于带内跳频体制的调制解调装置的电原理方框图。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
30.如图1所示，一种基于带内跳频体制的调制解调装置，分为主站和从站，配套使用，应用于发送端和接收端，包括d/a变换器3、带通滤波器4、a/d变换器8、增益放大器9和fpga，
所述fpga用于实现带内跳频调制解调，包括跳频控制模块1、编码调制模块2、发送控制模块5、接收控制模块6、帧头检测模块7、解调译码模块10和跳频控制模块11；
31.其中，发送控制模块5用于对整个发送端的时序进行控制，分别发送开始信号给跳频控制模块1和编码控制模块2；跳频控制模块1用于收到开始信号后将预先设定好的跳频图案送给编码调制模块2；编码调制模块2用于将输入端口a输入的业务信息按照发送控制模块5送来的开始信号中的时序进行编码后和控制信息进行成帧处理，并按照跳频图案进行上变频处理，将处理后的调制信号送入d/a变换器3；d/a变换器3用于将调制信号转换为模拟信号后输出至带通滤波器4；带通滤波器4用于将输入信号滤波后通过输出端口b对外输出；增益放大器9通过外部的输入端口c接收中频信号，将接收到的信号进行增益控制，使输出信号稳定后送入a/d变换器8；a/d变换器8用于将模拟信号转换为数字信号后送入帧头检测模块7和解调译码模块10；帧头检测模块7对信号进行下变频和检测，将帧头位置确定后送给接收控制模块6；接收控制模块6用于对接收端解调的时序进行控制，利用帧头检测模块7检测出的帧头位置确定解调端的开始信号，分别将开始信号送给跳频控制模块11、解调译码模块10和发送控制模块5；跳频控制模块11用于收到开始信号后将预设的跳频图案送给解调译码模块10；解调译码模块10用于根据收到的时序和跳频图案对接收的中频信号进行发送端的逆操作，包括下变频、滤波、相干解调及译码，译码后的数据送到输出端口d。
32.该基于带内跳频体制的调制解调方法的简要工作原理如下：
33.发送端在发送业务信息的情况下，编码调制模块2在发送控制模块5的控制下将来自输入端口a的输入信号进行编码调制后成帧处理，然后按照跳频控制模块1的跳频图案进行上变频处理后输出给d/a变换器3；d/a变换器3完成数模转换后送给带通滤波器4进行滤波后送给输出端口b。其中，主站中发送控制模块5根据设计的复帧固定帧长，循环获得开始信号后进行输出；
34.接收端将输入端口c的信号输入增益放大器9进行增益放大后送给a/d变换器8，完成数模转换后送给帧头检测模块7和解调译码模块10，帧头检测模块7将帧头位置确定后送给接收控制模块6，接收控制模块6对接收端解调的时序进行控制，利用帧头检测模块7检测出的帧头位置确定解调端的开始信号，分别将开始信号发送至跳频控制模块11和解调译码模块10；跳频控制模块11收到开始信号后将预设的跳频图案发送至解调译码模块10，解调译码模块10在接收控制模块6的控制下，按照跳频控制模块11的跳频图案对输入信号进行下变频、滤波、相干解调及译码，完成译码后将信息送给输出端口d。从站中接收控制模块6将确定的开始信号发送至本站的发送控制模块5，在发送控制模块5中进行固定延时后获得本站发送端开始信号。
35.主站和从站中接收控制模块6均利用帧头检测模块7检测出的帧头位置，进行固定延时得到解调端的开始信号。
36.其中，本站发送端开始信号与对站接收端开始信号处于同一时刻。
37.本发明可在不增加系统设计制造成本和复杂度的基础上实现带内跳频，获得频率分集增益，有效抵抗信道衰落对散射通信的影响，提高系统的传输可靠度。系统可预设跳频图案，收发双方按照跳频图案进行跳变，跳频通信具有隐蔽性和很强的抗干扰能力，即使部分频点被干扰，仍能在其他未被干扰的频点上进行通信。
38.总之，本发明可通过在通信带宽内实现跳频通信，不增加系统的制造成本和复杂
度，提高系统的抗干扰能力和传输可靠性，特别适用于衰落明显的对流层散射通信。

技术特征：
1.一种基于带内跳频体制的调制解调装置，分为主站和从站，配套使用，应用于发送端和接收端，其特征在于，包括d/a变换器(3)、带通滤波器(4)、a/d变换器(8)、增益放大器(9)和fpga，所述fpga包括跳频控制模块(1)、编码调制模块(2)、发送控制模块(5)、接收控制模块(6)、帧头检测模块(7)、解调译码模块(10)和跳频控制模块(11)；发送端处理过程为：发送控制模块(5)用于对整个发送端的时序进行控制，分别发送开始信号至跳频控制模块(1)和编码调制模块(2)；跳频控制模块(1)用于在收到开始信号后将预先设定好的跳频图案发送至编码调制模块(2)；编码调制模块(2)用于将输入的业务信息按照发送控制模块(5)送来的开始信号中的时序进行编码调制后与控制信息进行成帧处理，并按照跳频图案对成帧信息进行上变频处理，将处理后的调制信号发送至d/a变换器(3)；d/a变换器(3)用于将调制信号转换为模拟信号后输出至带通滤波器(4)；带通滤波器(4)用于将输入的模拟信号进行滤波后对外输出；接收端处理过程为：增益放大器(9)用于接收中频信号，将接收到的中频信号进行增益控制，使输出信号稳定后发送至a/d变换器(8)；a/d变换器(8)用于将输入信号由模拟信号转换为数字信号，并发送至帧头检测模块(7)和解调译码模块(10)；帧头检测模块(7)用于对输入的数字信号进行下变频和检测，将帧头位置确定后发送至接收控制模块(6)；接收控制模块(6)用于对接收端解调的时序进行控制，利用帧头检测模块(7)检测出的帧头位置确定解调端的开始信号，分别将开始信号发送至跳频控制模块(11)、解调译码模块(10)和发送控制模块(5)；跳频控制模块(11)用于收到开始信号后将预设的跳频图案发送至解调译码模块(10)；解调译码模块(10)用于根据收到的时序和跳频图案对接收的中频信号进行发送端的逆操作，包括下变频、滤波、相干解调及译码，将译码后的数据输出。2.根据权利要求1所述的一种基于带内跳频体制的调制解调装置，其特征在于，本站发送端开始信号与对站接收端开始信号处于同一时刻。3.根据权利要求1所述的一种基于带内跳频体制的调制解调装置，其特征在于，主站中发送控制模块(5)根据设计的复帧固定帧长，循环获得开始信号后进行输出；从站中接收控制模块(6)将确定的开始信号发送至本站的发送控制模块(5)，在发送控制模块(5)中进行固定延时后获得本站发送端开始信号。4.根据权利要求1所述的一种基于带内跳频体制的调制解调装置，其特征在于，主站和从站中接收控制模块(6)均利用帧头检测模块(7)检测出的帧头位置，进行固定延时得到解调端的开始信号，发送至跳频控制模块(11)和解调译码模块(10)。

技术总结
本发明公开了一种基于带内跳频体制的调制解调装置，涉及对流层散射通信技术领域。该装置在发送端增加发送控制模块和跳频控制模块来对编码调制后的信号按照跳频图案进行上变频处理，在接收端通过帧头检测模块、接收控制模块和跳频控制模块进行信号的帧头检测、下变频和解调译码处理，从而在不增加系统设计制造成本和复杂度的基础上实现带内跳频，获得频率分集增益，有效抵抗信道衰落对散射通信的影响，提高系统的传输可靠度。提高系统的传输可靠度。提高系统的传输可靠度。


技术研发人员：李雪姣 全亮 宋海燕 毕会春 张君 薛伦生 郑新宏 莫畅峰 张会珂 韩燕杰
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十四研究所
技术研发日：2023.02.07
技术公布日：2023/7/13