本發(fā)明涉及遙測(cè)通信領(lǐng)域，特別涉及一種跳頻信號(hào)極化分集合并方法。

背景技術(shù)：

遙測(cè)系統(tǒng)是彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，在彈道式導(dǎo)彈全壽命研制過程中，遙測(cè)系統(tǒng)用于獲取飛行試驗(yàn)中各系統(tǒng)的工作狀態(tài)參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，為確定導(dǎo)彈性能或進(jìn)行故障分析提供依據(jù)。

在導(dǎo)彈遙測(cè)系統(tǒng)中，無線電信道起著彈上遙測(cè)數(shù)據(jù)采集器與地面數(shù)據(jù)處理站之間的信息傳輸作用，作為導(dǎo)彈與地面發(fā)控指揮系統(tǒng)信息互傳通信的橋梁，遙測(cè)系統(tǒng)一方面需要具有很低的時(shí)延性，一方面需要具有很強(qiáng)的魯棒性，即傳輸可靠性。特別是復(fù)雜適應(yīng)陰天、多云氣候及海面、丘陵、沙地等復(fù)雜地理環(huán)境和動(dòng)態(tài)電磁環(huán)境中，系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性能直接影響到彈道導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能的發(fā)揮。

跳頻通信體制是通過偽隨機(jī)碼控制載波的跳變，從而有效躲避干擾信號(hào)，克服了定頻通信的缺陷，具有抗干擾能力強(qiáng)、截獲率低等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)PCM-FM體制不同，遙測(cè)發(fā)射端用PCM-PM跳頻體制，具有占用頻帶較窄、頻譜滾降較快等優(yōu)勢(shì)，可以減少對(duì)臨近通信信道的干擾。在遙測(cè)接收端，為達(dá)到低仰角(0°～2°)狀態(tài)下可靠接收能力，并可適應(yīng)陰天、多云氣候及海面、丘陵、沙地等復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境，采用了分集合并技術(shù)來提高接收機(jī)的信噪比。

由于傳統(tǒng)的遙測(cè)系統(tǒng)采用定頻體制，通過鎖相環(huán)閉環(huán)方式來實(shí)現(xiàn)信號(hào)頻率和相位調(diào)整，而跳頻系統(tǒng)由于每跳信號(hào)不能再某一頻率駐留的特點(diǎn)，無法采用鎖相環(huán)方式及時(shí)消除信號(hào)的頻偏相位誤差，因此傳統(tǒng)方法不再適合跳頻信號(hào)的分集合并。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種跳頻信號(hào)極化分集合并方法，可實(shí)現(xiàn)跳頻系統(tǒng)的可靠接收，且具有很強(qiáng)的抗干擾能力和復(fù)雜的環(huán)境適應(yīng)性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種跳頻信號(hào)極化分集合并方法，步驟如下：

1)左旋極化天線和右旋極化天線分別接收信號(hào)，進(jìn)入各自支路的AD采樣，得到AD采樣后的右旋跳頻信號(hào)R_r和左旋跳頻信號(hào)R_l；

2)兩路信號(hào)分別數(shù)字下變頻，聯(lián)立式(1)～(4)，得到解跳后的右旋信號(hào)S_r和左旋信號(hào)S_l，以及左旋信號(hào)相對(duì)于右旋信號(hào)的頻偏f_d、左旋信號(hào)相對(duì)于右旋信號(hào)相偏

其中，f_c表示當(dāng)前跳頻頻率；t表示AD采樣時(shí)刻；a_l＝±1，f₀為起始頻偏，將右旋信號(hào)S_r作為參考信號(hào)，f_d為左旋信號(hào)相對(duì)于右旋信號(hào)的頻偏，為左旋信號(hào)相對(duì)于右旋信號(hào)相偏；

3)對(duì)S_r和S₁兩路信號(hào)進(jìn)行共軛相乘處理

化簡后得到

4)將左旋支路信號(hào)S₁和R_n共軛相乘，得到校正后的左旋信號(hào)

完成對(duì)左旋支路頻率和相位的開環(huán)校正；右旋支路保持不變，即校正后的右旋信號(hào)S_R＝S_r；

5)采用最大比合成器對(duì)兩支路信號(hào)進(jìn)行合并，完成極化分集合并S＝S_RC_R+S_LC_L，C_L＝1-C_R,

其中，C_R,C_L分別為右旋支路和左旋支路的加權(quán)因子；AGC_R為右旋支路增益控制系數(shù)，AGC_L為左旋支路增益控制系數(shù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

在無線信號(hào)傳輸過程中,由于傳輸路徑的多徑衰落會(huì)產(chǎn)生空間駐波,可能會(huì)形成深衰落,引起傳輸信道參數(shù)的變化,產(chǎn)生接收信號(hào)衰減現(xiàn)象,引起信號(hào)失真,嚴(yán)重情況下會(huì)產(chǎn)生信號(hào)中斷。分集合并技術(shù)是抗信號(hào)衰落提高接收可靠性的一種有效措施。它不需要訓(xùn)練序列,在不增加傳輸功率和帶寬的情況下改善無線通信的質(zhì)量,所需費(fèi)用相對(duì)較低。分集合并技術(shù)是將攜帶同一信息的信號(hào),利用不同路徑、不同極化方式進(jìn)行傳送,在接收端將各個(gè)支路信號(hào)按某種方式加以合并,然后提取信息。如果各支路的信號(hào)衰落的互相關(guān)性很小，采用合理的信號(hào)組合技術(shù)，就能提高接收機(jī)輸出的信噪比。如圖2所示，跳頻系統(tǒng)接收機(jī)采用極化合并方式提高輸出信噪比，與單路跳頻接收機(jī)相比，除了在性能上最多獲得3dB的增益外，還可以抑制多徑效應(yīng)。

極化合并時(shí)根據(jù)兩條信道的衰落情況選擇加權(quán)值C_R和C_L，當(dāng)一路信號(hào)因?yàn)樯钏ヂ浔憩F(xiàn)極差時(shí)，可以對(duì)另一路加高權(quán)重以提高增益。

現(xiàn)有極化分集合并方式如圖1所示，環(huán)路中有一個(gè)主通道和鑒相器，環(huán)路濾波放大器，VCO組成的鎖相環(huán)副通道。將右旋支路信號(hào)S2(t)作為參考信號(hào)，左旋支路信號(hào)S1(t)通過鎖相環(huán)閉環(huán)控制的方式，達(dá)到兩路信號(hào)頻率和相位參考對(duì)準(zhǔn)，進(jìn)而完成信號(hào)的同步捕獲。

左右旋支路信號(hào)合并時(shí)必須及時(shí)消除兩路之間的頻差和相差，才能獲得合并增益，否則兩路信號(hào)相互抵消，不僅帶不來增益還會(huì)影響接收性能?，F(xiàn)有技術(shù)由鑒相器、環(huán)路濾波放大器和VCO等多個(gè)環(huán)節(jié)組成，處理過程有時(shí)延，需要根據(jù)先前信號(hào)估計(jì)出頻偏和相偏對(duì)當(dāng)前信號(hào)進(jìn)行校正，這樣做的前提是兩路信號(hào)始終保持相同的頻偏和相偏。在跳頻模式下，每跳信號(hào)落在不同頻段上，上一跳信號(hào)中提取的偏差估計(jì)值并不適用于下一跳信號(hào)。跳頻信號(hào)頻點(diǎn)駐留時(shí)間短，閉環(huán)反饋的控制方式不能及時(shí)校正頻偏和相偏，無法實(shí)時(shí)完成極化信號(hào)的合并，所以現(xiàn)有技術(shù)不適合跳頻信號(hào)的極化分集合并。

本發(fā)明提出了一種跳頻信號(hào)極化分集合并處理方法，用開環(huán)控制的方式實(shí)時(shí)處理兩路信號(hào)的頻偏和相偏，相對(duì)于閉環(huán)控制方式，具有結(jié)構(gòu)簡單、處理速度快等優(yōu)勢(shì)，非常適合實(shí)現(xiàn)跳頻遙測(cè)信號(hào)的接收，以達(dá)到最佳傳輸信噪比。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)鎖相環(huán)方式分集合并原理框圖。

圖2為高斯信道等比例合并與單路性能對(duì)比示意圖；

圖3為跳頻極化合并技術(shù)功能框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖3和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述：

系統(tǒng)跳頻帶寬200MHz，碼速率10Mbps，采取了天線分集來抗多徑衰落，為了取得良好的傳輸性能，必須在分集合成以后進(jìn)行同步捕獲，同時(shí)為了保證分集合成時(shí)的信噪比，需要在解跳之后進(jìn)行分集合成，因?yàn)榻?jīng)過解跳以后，信號(hào)變成窄帶信號(hào)，信噪比提高13dB()。因此接收端信號(hào)處理流程是先解跳、濾波抽取、分集合成、再解調(diào)譯碼，這樣可以達(dá)到最佳的傳輸性能。

跳頻系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)跟一般的連續(xù)載波調(diào)制解調(diào)最大的區(qū)別在于跳頻換頻時(shí)刻會(huì)產(chǎn)生載波頻率和相位的跳變，無法采用相干解調(diào)，考慮到誤碼性能、頻帶利用率、同步時(shí)間等因素，本系統(tǒng)采用PCM-PM非相干解調(diào)作為跳頻系統(tǒng)的解調(diào)方式。

跳頻極化合成功能框圖如圖3所示：

1)左右旋極化天線1和2分別接收信號(hào)，進(jìn)入各自支路的AD采樣，得到R_r、R_l。

2)兩路信號(hào)分別數(shù)字下變頻，下變頻本振的頻率控制字來自于解調(diào)信號(hào)中提取的跳頻頻點(diǎn)信息。

3)下變頻后的信號(hào)通過抽取濾波算法，將采樣率降到4倍符號(hào)速率上。

4)兩路信號(hào)再經(jīng)過匹配濾波算法，分別得到S_l和S_r。

5)計(jì)算出頻偏f_d和相偏對(duì)左旋支路完成頻率和相位開環(huán)校正，得到S_L和S_R。再將兩路同相信號(hào)加權(quán)合并得到S。

6)采用平方時(shí)鐘誤差估計(jì)算法恢復(fù)碼時(shí)鐘，通過4倍符號(hào)速率的時(shí)鐘頻率對(duì)S信號(hào)I、Q兩路基帶信號(hào)分別進(jìn)行采樣，然后利用平方運(yùn)算消除信號(hào)中存在的調(diào)制信息，再估算出信號(hào)中包含的定時(shí)信息，其相位就是采樣時(shí)鐘與信號(hào)時(shí)鐘之間存在的相位差，然后根據(jù)此相位誤差來對(duì)恢復(fù)碼時(shí)鐘。

7)采用開環(huán)插值濾波算法獲得4倍符號(hào)速率下的最佳采樣點(diǎn)，恢復(fù)出碼元信息。

8)PCM-PM差分解調(diào)去除碼元中調(diào)制信號(hào)。并從碼元中提取跳頻頻點(diǎn)信息，反饋給兩個(gè)下變頻模塊，完成解跳環(huán)路。

以上所述跳頻體制下PCM-PM調(diào)制圓極化分集合并方法只是本發(fā)明具體實(shí)施方式的案例，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍是跳頻模式下基于開環(huán)控制的極化分集合并方法。

本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。