[发明专利]超短波跳频信号参数盲估计方法

说明书

本发明公开的一种超短波跳频信号参数盲估计方法，信号检测概率高，抗噪声能力强，参数估计精度高。本发明通过下述技术方案实现：天线输出的信号进入超短波信道进行混频、滤波、放大，输出的中频模拟信号通过模数转换模块，按采样定理进行带通AD采样，在FPGA内对中频采样信号进行数字下变频、抽取、滤波预处理，将得到的一路宽带基带IQ信号分为两路，分别通过具有50％采样重叠的两路变换通道对IQ信号进行加窗处理，并分别送入两路上的FFT运算处理模块完成快速傅里叶变换运算；跳频信号检测模块对输入的频谱信号进行过门限检测，估计出符合筛选条件的跳频信号参数并形成脉冲描述字PDW，发送后端信号处理模块。

技术领域

本发明涉及一种对超短波跳频信号进行接收、采集、检测、参数估计的技术，超短波跳频信号参数盲估计方法。

背景技术

短波通信有着许多显著的优点，与卫星通信、地面微波、同轴电缆、光纤等通信手段相比，短波通信不需要建立中继站就可以实现远距离通信，具有设备简单、建设周期短、易维护的特点：既可进行固定通信，又可进行车载、机载、舰载等移动通信；临时组网方便，对自然灾害或战争的抗毁能力强；通信设备体积小，容易隐蔽，便于改变工作频率躲避干扰和窃听。短波通信一直是很重要的远距离无线电通信手段，但其弊端也越发显现出来，这主要体现在两个方面：在短波信道下，通信信号的种类愈发地多样化，各种信号在短波环境中相互交织，产生干扰；信道质量较差，传输的信号信噪比较低，传输信号的质量不高。在这种情况下，跳频信号以其独特的调制方式一经问世，就获得了“青睐”。载波频率的不断变化令其难以被侦察和捕捉，而短波信道的复杂环境更是让跳频信号“如虎添翼”，复杂的背景环境为跳频信号提供了“天然屏障”，让本身就难以被捕捉的跳频信号更是“如鱼得水”。因此在短波环境下实现跳频信号的侦察与截获是一个艰难的挑战。跳频技术的出现和应用使得短波超短波电台的抗干扰能力大大增强。随着集成电路技术、微电子技术的发展以及新型电子器件的广泛使用，跳频电台具有了抗干扰能力强、稳定性高等优点。常规的通信对抗技术已经无法对跳频电台起到有效的对抗作用。跳频(Frequency Hopping,FH)通信是扩频通信中抗干扰能力很强的一项技术，相对于其它通信抗干扰技术，跳频通信有着不可比拟的优势。跳频通信凭借其良好的抗干扰性能与抗截获能力，在通信领域中获得了广泛地应用。跳频通信能够完成快速变换频率切换，跳频信号可以使用多种机制，包括超外差接收机，信道接收器接收，接收器接收压缩的声光接收器和FFT数字接收机等。跳频通信系统中的网络功能，抗干扰特性和短波截距等特性已被广泛使用。在通信信号未知的情况下，接收机首先需要对接收到的信号进行检测，判断是否存在跳频信号，也就是说接收机需要在不具备先验信息的情况下对跳频信号进行参数估计。

跳频通信系统是一种用码序列来控制载波频率跳变的系统，跳频信号是一种典型的多分量非平稳信号，从时域上来看是一个多频率的频移键控信号，在频域上则看做是一个在很宽频带上以相等间隔或者不等间隔随机跳变的信号。根据接收设备的天线类型，可将跳频信号参数估计算法分为单天线接收和多天线接收。对于单天线接收的跳频信号参数估计，在任何先验信息都未知的情形下，仅根据单根天线接收到的信号，估计出发送的跳频信号个数，信号的跳变时刻，跳周期以及每个时刻的载频，也成为单天线接收下跳频信号参数盲估计问题。基于时频分析的高速跳频信号和低速跳频信号的参数估计算法，存在对信号跳速有依赖和低信噪比下的估计性能低等问题。如何有效的完成对跳频载波信号进行检测，并且完成参数准确估计，具有很大的挑战。为了减小低信噪比下干扰和噪声对跳频信号检测的影响，现有检测跳频的一般方法，通常采用一种基于某些先验条件的方法，或者已知跳频信号的跳频速率，或者在已经设置好宽带的情况下进行能量检测。一种是采用多频道接收机，接收器中的每个信道的中心频率，就是相应的一个跳频信号频点。这两种方法都具有优异的检测效果和策略，但缺点是成本高，实现复杂，如检测的跳频集通常数目庞大，需要接收机设备通道数量也很庞大。