一種基于信道化頻譜感知的信道監測系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及航空無線通信技術領域，尤其設及無線通信中的信道監測技術，是一 種基于頻譜感知配合數字信道化結構方式的信道監測系統。 技術背景
[0002] 在無線通信中，信道監測技術是該領域的關鍵技術之一，信道質量的好壞是信息 能否可靠傳輸的關鍵。
[0003] 為了應對復雜的電磁環境，視距機載鏈路數據終端設計了多個可用頻道。高靈敏 度寬帶射頻接收機容易受到有意或無意的頻段壓制干擾，在此情況下會出現射頻接收機靈 敏度大幅度降低的問題。基于頻譜感知技術設計的信道監測設備能夠感知周圍的頻譜環 境，通過對接收機所處電磁頻譜環境實時監測，找到"干凈"的工作頻段作為測控鏈路工作 頻道選擇的依據。據信道檢測模塊對所有可用信道特性的估計值，主動避開或切換掉被干 擾的頻率，選擇質量較好的工作頻率，在無干擾或弱干擾的頻點上完成通信。有效的抑制人 為干擾和自然干擾。
[0004] 信道監測模塊的核屯、是獲取時變的信道狀態信息，其方法是通過跟蹤和測量可用 信道內的噪聲功率值來達到信道質量估計。
[0005] 信道監測分為模擬監測和數字監測，模擬監測采用窄帶濾波配合通道功率檢測在 模擬域實現，需針對每一個待監測信道配備對應的窄帶濾波器和功率檢波器等設備，硬件 設計復雜且成本較大；數字監測通過對射頻信號下變頻后進行采樣，將其轉換為數字信號， 在數字域實現對各頻道的性能估計，其優點是硬件設計簡單，但利用高速AD采集下來的數 據必須進行實時處理，否則數據容易丟失，該對后面FPGA或DSP等器件性能要求較高。

【發明內容】

[0006] 為了簡化信道監測設備硬件電路設計復雜度，降低數字監測方法對FPGA、DSP等 器件性能的高要求，本發明的發明目的在于提供一種基于信道化頻譜感知的信道監測系 統，采用基于多相濾波設計數字信道化實現結構，配合采樣頻率選擇及信道劃分個數優選 設計，可將每一個待監測頻道一一對應到與之匹配的信道化分支，實現對所有可用信道的 實時監測；利用基于頻譜感知的均勻化迭代能量檢測方法，對經過信道化后的信道進行能 量檢測，算法實現簡單，而且準確度高，可靠性好；基于軟件無線電，采用塊處理思想，通過 數字信號處理，可W根據實際需求實現對不同通信系統靈活配置。此信道監測方法實現簡 單、對硬件設施要求低、信道監測可靠性高、魯椿性好，適用于各種體制的通信系統。
[0007] 本發明的發明目的通過W下技術方案實現：
[0008] -種基于信道化頻譜感知的信道監測系統，包含依次連接的高速ADC采樣模塊、 信道化結構、均勻化迭代能量檢測模塊；
[0009] 所述高速ADC采樣模塊用于根據信道化結構反饋的采樣頻率Fs對經過射頻前端 下變頻的信號進行AD抽樣并模數轉換，獲得數字復基帶信號；
[0010] 所述信道化結構用于根據頻道個數H、頻道間隔AF進行分析，確定AD采樣頻率Fs 并將采樣頻率Fs反饋給高速ADC采樣模塊；還用于通過多相濾波技術，采用傳統傅里葉域 低通原型濾波器hu(n)將信道劃分為D個信道化分支，并將數字復基帶信號的每一個待監 測頻道信息送入對應的信道化分支進行監測輸出；其中信道化分支個數D由頻道個數H確 定；
[0011] 所述均勻化迭代能量檢測模塊用于根據均勻化迭代能量檢測算法對信道化結構 輸出結果進行能量檢測，實現對每個信道化分支的噪聲功率值估計。
[0012] 依據上述特征，所述采樣頻率Fs為；Fs=D.AF，
[0013] 其中AF為頻道間隔。
[0014] 依據上述特征，所述低通原型濾波器hu(n)的多相分支濾波器的系數為：
[00巧]hp(m) =h。(mD+p)，
[001引其中，p= 0, 1，2...D-1，D為信道個數。
[0017] 依據上述特征，所述低通原型濾波器hu(n)的抽取因子M等于信道個數D，M為2的 暴次方。
[0018] 依據上述特征，所述數字復基帶信號S(n)經過信道化結構后第k路的信道輸出 為：
[0019]
[0020] 其中，種(m)二卻(m)0/ip(m)，Sp(m) =SOnD-p)，P= 0, 1，2 ? ? ?D-1。
[0021] 依據上述特征，所述低通原型濾波器hu(n)的每個多相分支濾波器的階數大于等 于8,當信道化個數D小于等于32時，低通原型濾波器的階數統一為255階，當信道化個數 D大于32時，低通原型濾波器的階數為D*8-l階。
[0022] 依據上述特征，所述均勻化迭代能量檢測模塊通過對每個信道化輸出的結果進行 頻譜檢測，經過FFT變換后在頻域對頻譜進行能量累積，輸出的結果即為當前被檢測頻道 內的噪聲功率值。
[0023] 依據上述特征，所述均勻化迭代能量檢測模塊W信道化后每個通道的時間帶寬積 TB=U為一固定值作為參考依據，對FFT變換后頻譜能量累積點數的取值為N=^，其 中，Fs為AD采樣頻率，AF為頻道間隔，同時Wf點數長度為間隔進行立路迭代能量累積。
[0024] 與現有技術相比，本發明的有益效果為：
[0025] 1、實現簡單，不需要復雜硬件設備和高昂的成本，工程實現復雜度底，滿足機載設 備小型化和高可靠性基本要求，兼顧設備功耗、可擴展性和靈活性，滿足不同航空無線傳輸 系統數據差異化需求及性能升級需求。
[0026] 2、適用范圍廣泛，該信道監測方案適用于設計了多個可用頻道且頻道等間隔的無 線傳輸系統。
[0027] 3、實現性能優異，采樣率選擇和信道劃分優選策略配合信道化高效實現結構，將 每一個待監測頻道與多相濾波器分支一一映射，實現所有頻道同步高精度監測；同時，基于 頻譜感知的均勻化迭代能量檢測方法，利用S路迭代檢測同時對信道監測結果進行更新， 提升信道監測的實時性和可靠性。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發明一種基于信道化頻譜感知的信道監測系統的結構示意圖；
[0029] 圖2為本發明中信道化結構的結構示意圖；
[0030] 圖3為本發明中多相濾波器組與待監測頻道對應結構示意圖；
[0031] 圖4為本發明中均勻化迭代能量檢測模塊的結構示意圖；
【具體實施方式】
[0032] 下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明：
[003引如圖1所示，本發明主要包括高速ADC采樣模塊、基于多相濾波器的信道化結構、 基于頻譜感知的均勻化迭代能量檢測等。根據通信系統需求，通過對可用通信頻道個數H、 頻道間隔AF進行分析，確定AD采樣頻率FsW及信道劃分個數D;用已選定的采樣頻率FS 對經過射頻前端下變頻的信號進行AD抽樣并模數轉換，獲得數字復基帶信號；將數字復基 帶信號通過基于多相濾波的信道化模塊進行處理，使每一個待監測頻道信息從對應的信道 化結構分支輸出；根據均勻化迭代能量檢測算法對信道化輸出結果進行能量檢測，實現對 每個信道的噪聲功率值估計。具體為：
[0034] (1)高速ADC采樣模塊
[003引高速ADC采樣模塊的作用是對經過下變頻的待監測帶寬內的信號進行AD抽樣，獲 得復基帶信號；將模擬信號轉換為數字信號，在數字域進行后續的數字信號處理，W簡單有 效的方式實現對各頻道的性能估計。
[0036] ADC采樣頻率過高會給系統實時處理帶來較大壓力，采樣率過低會丟失掉一些必 要的監測信息，使后續信道監測結果可靠性降低。因此，對應不同的通信系統需根據實際情 況選擇合適的采樣頻率，W達到監測性能和信號處理壓力的平衡，采樣頻率由信道化結構 提供。
[0037] (2)基于多相濾波器的信道化結構
[0038] 本部分主要完成二方面內容，一是采樣頻率選擇，二是信道劃分優選。AD采樣頻率 和信道劃分個數的選擇是整個信道監測系統實現性能的關鍵。
[0039] 本方案中，基于多相濾波的信道化采用復信道劃分結構，抽取因子M等于信道個 數D，M-般為