[发明专利]混合跳频无线收发系统及其运行方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及无线通信技术的无线跳频通信领域，具体为一种综合采用两种跳频方式和两级跳频结构，通过混合方式实现高速无线跳频通信的混合跳频无线收发系统及其运行方法。

(二)背景技术

不同于传统的常规跳频技术，差分跳频(DFH，Differential Frequency Hopping)技术代表了现代跳频通信技术的新发展，甚至在短波频段上可实现高速跳频(跳频速率可达5000Hop/s)和高速数据传输(传输速率可达19.2kbit/s)，极大地提高了抗跟踪干扰和侦查的能力，数据传输的有效性大为提高。

不同常规跳频系统编码、调制和跳频的顺序实现方式，差分跳频系统中，编码、调制和跳频采用网格编码调制(TCM，Trellis Coded Modulation)一体化实现方式。发送端，信息数据经过信道编码后，再经G函数映射为跳频序列控制数控振荡器(DDS，Direct Digital Synthesizer)产生相应的跳频载波；在接收端，对A/D采样信号进行数字正交下变频后产生两路正交的信号，随后对其进行快速傅立叶变换(FFT，Fast Fourier Transformation)，变换结果经跳频检测单元判决得到有效的跳频信号，再经频率序列译码模块根据事先定义好的规则解调出发送的数据信息。

跳频系统若能实现实时全频段跳频，对系统的抗干扰能力的提升将大有裨益。但是，由于受到数字信号处理单元的软硬件资源的限制，差分跳频方式难以实现较宽的频率范围跳变。例如，若要实现短波全频段(3～30MHz)跳频，根据带通采样定理，ADC的采样速率为f_s≥60Msps。若直接以如此高的速率采样，其后续的快速傅立叶变换(FFT，Fast Fourier Transformation)数据运算等信号处理将极难实现。现有相关增强型跳频系统(CHESS，Correlated Hopping Enhanced Spread Spectrumd)采用“分段跳频”解决，即将短波段划分为若干个频段，取其中一个频段作为工作频段，采用正交下变频的方法，将信号变为一定速率的复采样信号，随后再对此信号进行快速傅立叶变换(FFT，Fast Fourier Transformation)处理。这种方法有效缓解了快速傅立叶变换(FFT，Fast Fourier Transformation)的实现难度，降低了信号处理对硬件的要求，但是却大大减少了频率跳变范围(一般为2MHz左右)，也大大降低了抗干扰和抗侦查的能力。

此外，差分跳频系统正交组网性能较差。对于单用户的通信，差分跳频系统可以提供较高的数据传输率，由于不存在异频干扰，其可靠性也非常高。当网内有多个用户时，若采用异步正交组网，其后果是频谱利用率急剧下降。若采用异步非正交组网，由于存在子网间的异频干扰，差分跳频系统的性能则完全依赖于系统本身的差错纠正能力，受与最大似然频率序列检测相关的编码特性制约。若提高系统的差错纠正能力，实现的复杂度将相应提高。

R-S序列有良好的正交性，在同步组网时可实现“无碰撞”组网，在异步组网时性能也非常优良，若常规跳频序列采用R-S码，系统可较易实现正交组网。但常规跳系统可实现的跳速较低，数据传输率也较低。

(三)发明内容

本发明的目的是设计一种混合跳频无线收发系统，包括常规跳频和差分跳频两大结构，实现实时全频段跳频，有效增强了抗干扰和抗侦查能力。

本发明的另一目的是设计一种混合跳频无线收发系统的运行方法，发射端通过常规跳频和差分跳频，实时全频段跳频，生成待发送的跳频信号；接收端按相反顺序完成对接收信号的解跳，还原出数据信息。

本发明设计的混合跳频无线收发系统包括发射机和接收机两大部分。