一種在強電磁干擾環境下實現跳頻通信的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種跳頻通信的方法，尤其涉及一種在強電磁干擾環境下實現跳頻通 信的方法，主要提高通信的抗干擾能力，提高通信傳輸的可靠性。
【背景技術】
[0002] 由于我國經濟持續快速穩定的發展，導致城市建設以及生活對電力的需求迅猛增 長，大量高電壓等級的變電站以及電網已經建設完成或者正在建設中，使得目前電磁環境 越來越復雜。21世紀戰爭的焦點將集中在如何準確快速地獲取所需信息，以及如何剝奪敵 方的有用信息，信息優勢已成為決定戰爭對峙雙方勝負的關鍵因素，而保證高效、順暢的信 息傳遞是綜合各種作戰要素、發揮整體作戰能力的中心環節。這樣就形成了有別于傳統戰 場的新要素一一戰場復雜電磁環境。在這樣的戰場環境下，信息化與聯合作戰已經發展成 為一種全新的作戰方式。信息化條件下的聯合作戰，要求將分布在陸海空天戰場上的各種 偵察探測系統、指揮控制系統和攻擊武器系統（包括進攻性電子戰系統）有機地結合在一 起，形成一個統一、高效的作戰體系，通過奪取信息優勢達到決策優勢和作戰行動優勢，實 現戰場態勢感知的高度共享、作戰行動的高度協調與協同，才能極大地提高作戰效能。然 而，有矛必有盾，在爭奪信息優勢的過程中，由于大量電子信息裝備的使用，它們不僅數量 龐大、體制復雜、種類多樣，而且功率大，使得戰場空間中的電磁信號非常密集，形成了極為 復雜的電磁環境。
[0003] 所謂復雜電磁環境，是指信息化戰場上在交戰雙方激烈對抗條件下所產生的多類 型、全頻譜、高密度的電磁輻射信號，以及己方大量使用電子設備引起的相互影響和干擾， 從而造成在時域上突發多變、空域上縱橫交錯、頻域上擁擠重疊，嚴重影響武器裝備效能、 作戰指揮和部隊作戰行動的無形戰場環境。
[0004] 為了提高在復雜電磁環境下的生存能力，研究如何利用先進的數字信號處理技 術，提高或增強現有通信系統的抗干擾能力、尤其提高那些常規抗干擾技術措施不能對抗 的干擾模式顯然具有其必要性、重要性和迫切性。
[0005] 隨著通信技術的飛速發展，在業務需求上也不斷增加。這樣就導致了通信業務需 求的增長與有限的頻譜資源之間的矛盾，使得頻譜資源越來越緊張。從通信對抗角度來說， 頻帶的擁擠意味著每個通信系統的可用帶寬受限，這樣一來必然導致對抗通信干擾的難度 加大。尤其是對于擴頻通信而言，其為提高信噪比所展寬的頻帶還存在著如下的缺點：其 一，它不能充分利用加寬頻帶帶來的抗干擾潛力，在信噪比很低的時候實際上在"浪費"寶 貴的頻譜資源；其二，占用了過寬的頻帶后，同一個小區間同時通信的用戶不是一個而是多 個，在多徑衰落的環境下，不可避免地要造成嚴重的碼間干擾。在有限的頻譜資源內實現 抗干擾通信，就對頻譜資源利用，窄帶抗干擾技術提出了新的更高的要求。第二個需要解決 的問題是高斯白噪聲干擾信號對信道的影響比較大，而且在一般情況下不容易去除。所謂 高斯白噪聲干擾信號，就是干擾信號的幅度分布服從高斯分布，而它的功率譜密度又是均 勻分布的。由于高斯白噪聲干擾信號的頻帶很寬幾乎占據了整個領域，它與通信信號重疊 無法區分有用信號和干擾信號，使用上述的跳頻技術和擴頻技術就不能達到令人滿意的效 果。

【發明內容】

[0006] 為了解決上述技術問題本發明提供一種在強電磁干擾環境下實現跳頻通信及組 網的方法，目的是提高通信系統的可靠性和有效性使其適應強電磁復雜環境。
[0007] 為達上述目的本發明一種在強電磁干擾環境下實現跳頻通信的方法，步驟如下：
[0008] (1)跳頻系統數學模型的建立，通過對輸入信息碼序列進行基帶調制，然后通過跳 頻序列控制器的控制使得收方與發方同步，完成跳頻信號的接收與發送；
[0009] (2)跳頻同步的建立，讓跳頻接收機和跳頻發射機在相同的時刻使用相同的頻率， 得到正確的中頻頻率；
[0010] ⑶跳頻圖案的確定，通過基于RS碼的跳頻圖案設計，在伽羅華域中選擇系數，再 進tx變換；
[0011] (4)跳頻通信的組網，進而擴展電臺的覆蓋范圍進行組網。
[0012] 步驟（1)中，發送端信息數據被波形轉換后，進入載波調制，載波由跳頻序列發生 器控制可變頻率合成器產生，跳頻序列值改變一次，載波頻率改變一次，跳頻序列的碼元寬 T。，則每間隔時間T。，載波頻率跳變一次；這樣由跳頻序列發生器控制頻率合成器產生的載 波與信息數據進行載波調制，然后再經過高通濾波器去掉低頻信號，信號從高通濾波器出 來以后再經過射頻濾波器進行發射出去被接收端接收，在接收端，接收到的信號首先經過 一個寬帶濾波器，為了保證收方與發方信號的同步，接收機的本振信號也是一個頻率跳變 信號，跳變規律受接收端的偽隨機碼的控制，而接收端產生的偽隨機碼與發送端的相同，控 制頻率變化的規律是相同的，兩個頻率合成器產生的頻率相對應，但對應的頻率有一頻差 ^，正好為接收機的中頻；只要收發雙方的偽隨機碼同步，就可使收發雙方的頻率合成器產 生的跳變頻率同步，經過一個帶通濾波器后，就可得到一固定不變的中頻信號，然后該中頻 信號經過一個數據解調器進行解調，就可以恢復發送的信息，至此完成跳頻信號的發送與 接收。
[0013] 步驟（2)中，在收方進行同步的過程中，接收方一開機就處于慢掃描狀態，以低于 調頻速率的速率進行跳頻，以捕捉前導序列中的同步信息，如果沒有捕捉到同步信息則繼 續進行慢掃描再重復上述步驟，如果捕捉到同步信息，則進一步判斷是否為前導序列，如果 是前導序列則校對同步時間并進行跟跳，否則進入遲入網狀態，校對完同步時間以后則再 次確認前導序列，如果是前導序列則進行接收網號與時間信息，如果還不是前導序列則回 到最初的慢掃描狀態，最后完成同步的建立。
[0014] 步驟（3)中，對跳頻圖案的設計過程是：（1)輸入伽羅華域生成多項式系數，域的 冪次m，以及cl，cO的值；伽羅華域中的元素有三種表示方法，對于GF (23)上，生成的多項式 為f(x) = x3+x+l a = 2 = (010)，對于伽羅華域a = 2 = (010)，這樣將域中23= 8個元 素用三種不同的方法表示出來，而且得到αη即為α η1進行左移一位，并且當矢量的左邊最 高位為1時，再把左移之后的向量前m-Ι項，與生成多項式對應的冪次的系數模二加，這樣 得到伽羅華的系數；（2)計算序列的周期p ; (3)調用子函數，將cl的值由十進制轉換成冪 次表示，然后再將cl的冪次表示與域中的元素相乘輸出相乘結果的冪矩陣cxm ; (4)判定系 數cO是否為0,如果為O則將矩陣cxm中的冪轉換成十進制數，最后進行輸出，如果系數不 為0,則將CO和矩陣cxm轉換成m位2元矢量c〇-w，CXW，再將c〇-w，CXW的各分量相加并轉 換成十進制；（5)碼生成多項式的改進，為了解決異步組網，任意兩個序列之間漢明互相關 旁瓣激增的問題，下面對生成多項式進行改進，將序列{ P]}的各碼位元素加上一個固定量 得到
多項式；如果另一個序列{q,}的多項式通