一種軟件控制的短波電臺自動擴(kuò)頻系統(tǒng)及其自動擴(kuò)頻方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軟件控制的短波電臺自適應(yīng)擴(kuò)頻系統(tǒng)及其自適應(yīng)擴(kuò)頻方法。所述系統(tǒng)包含若干短波電臺，各個短波電臺均對應(yīng)設(shè)置有與其通信連接的PC機(jī)及抗干擾模塊，各個PC機(jī)上運(yùn)行有顯示控制軟件；作為發(fā)送端的短波電臺及作為接收端的短波電臺之間共享信息波道頻譜，該頻譜具有預(yù)先設(shè)置好的若干個不同的頻率波道。本發(fā)明利用用戶裝備的現(xiàn)有電臺，通過增加抗干擾處理模塊及軟件的設(shè)置實現(xiàn)了自適應(yīng)擴(kuò)頻。
【專利說明】
一種軟件控制的短波電臺自動擴(kuò)頻系統(tǒng)及其自動擴(kuò)頻方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及短波通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種軟件控制的短波電臺自適應(yīng)擴(kuò)頻系統(tǒng)及其自適應(yīng)擴(kuò)頻方法。
【背景技術(shù)】
[0002]短波通信在通信系統(tǒng)中一直占據(jù)著重要地位。短波通信在通信領(lǐng)域中的頑強(qiáng)生命力主要得益于它固有的一些優(yōu)點。與衛(wèi)星通信、地面微波、同軸電纜、光纜等通信手段相比，短波通信不需要建立中繼站即可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，因而建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用低，建設(shè)周期短，設(shè)備簡單?？梢愿鶕?jù)使用要求固定設(shè)置，進(jìn)行定點固定通信，也可以背負(fù)或裝入車輛、艦船、飛行器中進(jìn)行移動通信；電路調(diào)度容易，臨時組網(wǎng)方便、迅速，具有很大的使用靈活性;對自然災(zāi)害或戰(zhàn)爭的抗毀能力強(qiáng);通信設(shè)備體積小，容易隱蔽，便于改變工作頻率以躲避敵人干擾和竊聽，破壞后容易恢復(fù)。在戰(zhàn)爭狀態(tài)下短波通信的安全可靠度比衛(wèi)星通信要高，因此各國軍事科研組織十分重視短波通信技術(shù)的研究。
[0003]另外，在短波電臺的使用上，普遍存在通信距離不足和通信抗干擾性差的問題。海用和陸地電臺要求能夠在復(fù)雜電磁環(huán)境下完成報文和語音的有效通信;機(jī)載電臺更偏重語音的有效通信，要求電臺操作簡單高效。
[0004]而且，目前還沒有使用軟件對短波電臺信息傳輸進(jìn)行自適應(yīng)擴(kuò)頻控制的技術(shù)，采用軟件控制能更好的控制擴(kuò)頻，利于信號的傳輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種軟件控制的短波電臺自適應(yīng)擴(kuò)頻系統(tǒng)，包含若干短波電臺，各個短波電臺均對應(yīng)設(shè)置有與其通信連接的PC機(jī)及抗干擾模塊，各個PC機(jī)上運(yùn)行有顯示控制軟件;作為發(fā)送端的短波電臺及作為接收端的短波電臺之間共享信息波道頻譜，該頻譜具有預(yù)先設(shè)置好的若干個不同的頻率波道。
[0006]所述顯示控制軟件用于向抗干擾模塊發(fā)送電臺遙控命令信息、報文及模式控制信息，并根據(jù)抗干擾模塊反饋的信道狀態(tài)信息調(diào)整報文及模式控制信息，以及對控制過程進(jìn)行顯示;所述電臺遙控命令信息用于控制短波電臺收發(fā)的切換、業(yè)務(wù)信息的頻率波道選擇，所述報文及模式控制信息用于控制抗干擾模塊中業(yè)務(wù)信息的類型選擇及業(yè)務(wù)信息的擴(kuò)頻方式選擇。
[0007]抗干擾模塊用于對短波電臺接收或發(fā)送的信息進(jìn)行抗干擾處理，其包括硬件部分與軟件部分，其中硬件部分構(gòu)造為:
音頻變壓器與音頻放大器、有源低通濾波器、第一音頻AGC、音頻放大器、ADC順次連接后連接到FPGA的輸入端，F(xiàn)PGA的輸出端順次連接DAC、有源低通濾波器、第二音頻AGC、音頻變壓器;第一音頻AGC與第二音頻AGC全雙工連接，且連接點與FPGA連接。
[0008]DSP/RAM與FPGA全雙工連接，DSP/RAM與存儲器、600bps聲碼化編解碼器分別全雙工連接，DSP/RAM設(shè)置有數(shù)據(jù)通信接口及電臺控制接口。
[0009]600bps聲碼化編解碼器用于將模擬語音轉(zhuǎn)化為數(shù)字語音數(shù)據(jù)或者將語音編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為模擬語音。
[0010]DAC用于將MSK正交調(diào)制后的信號轉(zhuǎn)化為音頻頻段內(nèi)的調(diào)制信號。
[0011 ] ADC用于將音頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字語音數(shù)據(jù)。
[0012]順次連接的有源低通濾波器、第二音頻AGC、音頻變壓器用于對調(diào)制信號進(jìn)行相應(yīng)的處理，所述音頻變壓器將處理后的音頻信號送入到短波電臺。
[0013]軟件部分構(gòu)造為:
包括業(yè)務(wù)信息選擇模塊、信息編碼與交織模塊、擴(kuò)頻處理模塊、組幀模塊、變頻與濾波模塊、信道估計與均衡模塊、同步捕獲模塊、解擴(kuò)模塊、解交織和信道譯碼模塊、業(yè)務(wù)信息選擇模塊。
[0014]業(yè)務(wù)信息選擇模塊用于根據(jù)報文及模式控制信息將接收到的數(shù)據(jù)以音頻信號或者報文信息的形式傳輸?shù)叫畔⒕幋a與交織模塊，以及將經(jīng)過解交織、譯碼后的信息通過音頻信號或者報文信息傳輸出去。
[0015]信息編碼與交織模塊用于將業(yè)務(wù)信息選擇模塊的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼和交織后送入擴(kuò)頻模式選擇模塊。
[0016]擴(kuò)頻模式選擇處理模塊用于根據(jù)報文及模式控制信息將交織后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行高處理增益擴(kuò)頻處理或低處理增益擴(kuò)頻處理，并將處理后的數(shù)據(jù)送入組幀模塊。
[0017]組幀模塊用于將擴(kuò)頻處理后的數(shù)據(jù)與報文及模式控制信息、幀同步頭、訓(xùn)練序列組合在一起形成數(shù)據(jù)幀。
[0018]MSK調(diào)制模塊用于將數(shù)據(jù)幀進(jìn)行MSK調(diào)整后送入DAC。
[0019]變頻與濾波模塊用于對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行變頻及濾波，并輸出給信道估計與均衡模塊。
[0020]信道估計與均衡模塊根據(jù)訓(xùn)練序列進(jìn)行信道狀態(tài)的評估(信道評估通過訓(xùn)練序列計算接受信號的信噪比)，將信道狀態(tài)信息(接受信號信噪比)送入到PC機(jī)中，PC機(jī)根據(jù)信道狀態(tài)信息調(diào)整報文及模式控制信息、信息報文及模式控制信息。
[0021 ]同步捕獲模塊用于運(yùn)用相關(guān)運(yùn)算，完成對數(shù)據(jù)幀同步頭的同步和捕獲。
[0022]解擴(kuò)模塊用于根據(jù)數(shù)據(jù)幀同步頭中的報文及模式控制信息對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行低處理增益擴(kuò)頻解擴(kuò)或者高處理增益擴(kuò)頻解擴(kuò)。
[0023]解交織和信道譯碼模塊用于對數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解交織和信道譯碼，譯碼后的信息傳輸?shù)綐I(yè)務(wù)信息選擇模塊。
[0024]進(jìn)一步的，600bps聲碼化編解碼器設(shè)置有話筒輸入接口、揚(yáng)聲器輸出接口。
[0025]上述的系統(tǒng)的自適應(yīng)擴(kuò)頻方法包括如下步驟:
步驟一:作為發(fā)送端的短波電臺及作為接收端的短波電臺之間預(yù)先約定好共享信息波道頻譜，所述信息波道頻譜具有若干個不同的頻率，分別為fnfw、……f1+N，N為整數(shù)。
[0026]步驟二:將準(zhǔn)備發(fā)送信息的短波電臺作為發(fā)送端，準(zhǔn)備接收信息的短波電臺作為接收端，分別執(zhí)行如下流程:
發(fā)送端的工作流程為:
步驟I:顯示控制軟件根據(jù)信道情況進(jìn)行報文及模式控制信息的設(shè)置。
[0027]步驟2:顯示控制軟件將電臺遙控命令信息、報文及模式控制信息同時傳送到抗干擾模塊。
[0028]步驟3:業(yè)務(wù)信息選擇模塊根據(jù)報文及模式控制信息選擇向信息編碼與交織模塊輸出報文信息或者600bps語音編碼信息。
[0029]步驟4:信道編碼和交織模塊對傳輸來的信息進(jìn)行信道編碼和交織處理，處理后的輸入送入擴(kuò)頻處理模塊模塊。
[0030]步驟5:擴(kuò)頻處理模塊根據(jù)報文及模式控制信息對數(shù)據(jù)進(jìn)行高增益擴(kuò)頻模式處理或者低增益擴(kuò)頻處理模式處理，并將處理后的信息傳送到組幀模塊。
[0031]步驟6:組幀模塊將擴(kuò)頻后的碼片信息、報文及模式控制信息與幀同步頭組合在一起形成數(shù)據(jù)幀。
[0032]步驟7:數(shù)據(jù)幀經(jīng)過MSK調(diào)制和DAC變換成模擬音頻信號。
[0033]步驟8:所述模擬音頻信號經(jīng)過音頻濾波器、AGC增益控制和音頻變壓器的相關(guān)處理后送入到短波電臺。
[0034]步驟9:短波電臺將模擬音頻信號上變頻到信息波道頻譜中的某個波道頻率進(jìn)行發(fā)送。
[0035]接收端的工作流程為:
步驟1:ADC對短波電臺接收到的音頻進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)化為數(shù)字音頻信號，傳輸?shù)阶冾l與濾波模塊。
[0036]步驟2:變頻與濾波模塊對數(shù)字音頻信號進(jìn)行相關(guān)處理后，將其傳輸?shù)叫诺拦烙嬇c均衡模塊。
[0037]步驟3:信道估計與均衡模塊計算得到信道狀態(tài)信息，信道狀態(tài)信息發(fā)送給PC機(jī)，PC機(jī)根據(jù)信道的狀態(tài)信息調(diào)整擴(kuò)頻處理方式。該調(diào)整的實現(xiàn)方式是改變報文及模式控制信息的字符串。
[0038]步驟4:同步捕獲t旲塊運(yùn)用相關(guān)運(yùn)算，完成對幀同步頭的同步和捕獲，確定解擴(kuò)方式和業(yè)務(wù)信息類型。
[0039]步驟5:解擴(kuò)模塊根據(jù)確定的解擴(kuò)模式和業(yè)務(wù)信息類型對信息進(jìn)行擴(kuò)頻處理。
[0040]步驟6:解交織和信道譯碼模塊對解擴(kuò)后的信息進(jìn)行解交織和信道譯碼后將其送入到業(yè)務(wù)信息選擇模塊。
[0041]步驟7:業(yè)務(wù)信息選擇模塊根據(jù)報文及模式控制信息選擇輸出報文信息或者600bps語音編碼信息，報文信息被送入顯示控制軟件，600bps語音編碼信息被送入600bps聲碼化編解碼器以恢復(fù)成模擬語音。
[0042]進(jìn)一步的，電臺遙控命令信息的數(shù)據(jù)串包括起始位、包含遙控信息的數(shù)據(jù)位、校驗位、結(jié)束位置;報文及模式控制信息的數(shù)據(jù)串包括起始位、包含報文內(nèi)容信息和擴(kuò)頻模式信息的數(shù)據(jù)位、校驗位、結(jié)束位;電臺遙控命令信息的校驗位與報文及模式控制信息的校驗位不同。
[0043]進(jìn)一步的，報文及模式控制信息的數(shù)據(jù)位為兩組互相關(guān)性低的16bit的偽隨機(jī)序列。
[0044]本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明利用用戶裝備的現(xiàn)有電臺，通過增加抗干擾處理模塊及軟件的設(shè)置實現(xiàn)了自適應(yīng)擴(kuò)頻。經(jīng)過測試，在信噪比低于_13dB(多音干擾)以下的短波通信信道條件下，由于采用了抗干擾模塊，從而有效的克服了信噪比極低、信號的衰落、多徑等短波干擾，進(jìn)而可實現(xiàn)在信噪比低于-13dB (多音干擾)的條件下極低速率(一般速率在70?100bps)的信息傳輸。在信道條件較好時，可實現(xiàn)600bps語音通信，這樣能保證短波通信系統(tǒng)的連通性，實現(xiàn)重要信息的及時傳達(dá)。
【附圖說明】
[0045]圖1為電臺遙控命令信息、報文及模式控制信息的數(shù)據(jù)格式圖。
[0046]圖2為抗干擾模塊的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]圖3為抗干擾模塊中的數(shù)據(jù)處理流程示意圖。
【具體實施方式】
[0048]本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思為:設(shè)計基于軟件的自適應(yīng)擴(kuò)頻技術(shù)，核心是根據(jù)信道情況系統(tǒng)自動或者用戶手動更改擴(kuò)頻方式，以此來更改擴(kuò)頻增益。當(dāng)信道質(zhì)量差或者電磁環(huán)境復(fù)雜時，采用低處理增益擴(kuò)頻模式(軟擴(kuò)頻加重復(fù)編碼，此時僅支持用戶的報文信息)；當(dāng)信道質(zhì)量好時，采用高處理增益擴(kuò)頻模式(僅軟擴(kuò)頻，此時既支持傳輸報文信息也支持語音信息)ο設(shè)計一種抗干擾模塊，該模塊能實時向軟件反饋信道基本情況，實現(xiàn)自適應(yīng)擴(kuò)頻。
[0049]本發(fā)明所述系統(tǒng)包括若干短波電臺，各個短波電臺均對應(yīng)設(shè)置有與其通信連接的PC機(jī)及抗干擾模塊。各個PC機(jī)上運(yùn)行有顯示控制軟件。作為發(fā)送端的短波電臺及作為接收端的短波電臺之間共享信息波道頻譜，該頻譜具有預(yù)先設(shè)置好的N個不同的頻率波道，為方便區(qū)分，分別標(biāo)號為……f1+N，N為整數(shù)。下面對顯示控制軟件及抗干擾模塊分別予以介紹。
[0050]一.顯示控制軟件
所述顯示控制軟件用于向抗干擾模塊發(fā)送電臺遙控命令信息、報文及模式控制信息，并根據(jù)抗干擾模塊反饋的信道狀態(tài)信息調(diào)整報文及模式控制信息，以及對控制過程進(jìn)行顯示。所述電臺遙控命令信息經(jīng)抗干擾模塊直接傳送到電臺用于控制電臺進(jìn)行收發(fā)切換或換頻等操作。所述報文及模式控制信息用于控制抗干擾模塊中業(yè)務(wù)信息的類型選擇及業(yè)務(wù)信息的擴(kuò)頻方式選擇。
[0051]電臺遙控命令信息、報文及模式控制信息的數(shù)據(jù)格式的如圖1所示。
[0052]電臺遙控命令信息的字符串包括起始位、包含遙控信息的數(shù)據(jù)位、校驗位、結(jié)束位置。報文及模式控制信息的字符串包括起始位、包含擴(kuò)頻模式信息(2個字符)和報文內(nèi)容信息(14個字符)的數(shù)據(jù)位、校驗位、結(jié)束位。
[0053]電臺遙控命令信息的校驗位與報文及模式控制信息的校驗位不同。本實施例中，校驗位為I時，表示傳送數(shù)據(jù)為遙控命令信息。校驗位為O時，表示傳送數(shù)據(jù)為報文及模式控制信息和報文信息。
[0054]報文及模式控制信息為兩組互相關(guān)性低的16bit的偽隨機(jī)序列，兩組序列區(qū)分不同模式的擴(kuò)頻處理，主要控制擴(kuò)頻方式的選擇和業(yè)務(wù)信息的類型選擇，并通過組幀模塊加載到幀同步頭中(占用幀同步頭最后的16bit)。
[0055]在本實施例中，業(yè)務(wù)信息分為報文信息及音頻信號兩種。擴(kuò)頻方式分為低處理增益擴(kuò)頻模式及高處理增益擴(kuò)頻模式兩種。當(dāng)信道質(zhì)量差或者電磁環(huán)境復(fù)雜時，采用低處理增益擴(kuò)頻模式(軟擴(kuò)頻加重復(fù)編碼，此時僅支持用戶的報文信息)；當(dāng)信道質(zhì)量好時，采用高處理增益擴(kuò)頻模式(僅軟擴(kuò)頻，此時既支持傳輸報文信息也支持音頻信號)。
[0056]二.抗干擾模塊
用于對短波電臺接收或發(fā)送的信息進(jìn)行抗干擾處理，包括硬件部分與軟件部分。
[0057]如圖2所示，硬件部分構(gòu)造為:
音頻變壓器與音頻放大器、有源低通濾波器、第一音頻AGC、音頻放大器、ADC順次連接后連接到FPGA的輸入端，F(xiàn)PGA的輸出端順次連接DAC、有源低通濾波器、第二音頻AGC、音頻變壓器，所述音頻變壓器具有音頻輸出。第一音頻AGC與第二音頻AGC全雙工連接，且連接點與FPGA連接。
[0058]DSP/RAM與FPGA全雙工連接。DSP/RAM與存儲器、600bps聲碼化編解碼器分別全雙工連接，DSP/RAM設(shè)置有數(shù)據(jù)通信接口、電臺控制接口 AOObps聲碼化編解碼器設(shè)置有話筒輸入接口、揚(yáng)聲器輸出接口。
[0059]600bps聲碼化編解碼器用于將模擬語音轉(zhuǎn)化為數(shù)字語音數(shù)據(jù)或者將語音編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為模擬語音。
[0060]DAC用于將MSK正交調(diào)制后的信號轉(zhuǎn)化為音頻頻段內(nèi)的調(diào)制信號；
ADC用于將音頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字語音數(shù)據(jù)。
[0061]順次連接的有源低通濾波器、第二音頻AGC、音頻變壓器用于對調(diào)制信號進(jìn)行相應(yīng)的處理，所述音頻變壓器將處理后的音頻信號送入到短波電臺。
[0062]如圖3所示，軟件部分的設(shè)計為:
包括業(yè)務(wù)信息選擇模塊、信息編碼與交織模塊、擴(kuò)頻處理模塊、組幀模塊、變頻與濾波模塊、信道估計與均衡模塊、同步捕獲模塊、解擴(kuò)模塊、解交織和信道譯碼模塊、業(yè)務(wù)信息選擇模塊。
[0063]業(yè)務(wù)信息選擇模塊的功能有兩個:1.根據(jù)信息報文及模式控制信息將接收到的數(shù)據(jù)以音頻信號或者報文信息的形式以傳輸?shù)叫畔⒕幋a與交織模塊。2.根據(jù)信息報文及模式控制信息將經(jīng)過解交織、譯碼后的信息通過音頻信號或者報文信息傳輸出去。在本實施例中，報文及模式控制信息一般為PC機(jī)發(fā)出，但是也并不妨礙報文及模式控制信息可以由模塊內(nèi)部產(chǎn)生。接收到音頻信號是由600bps聲碼化編解碼器傳輸過來的。
[0064]信息編碼與交織模塊用于將業(yè)務(wù)信息選擇模塊的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼和交織后送入擴(kuò)頻模式選擇模塊。
[0065]擴(kuò)頻模式選擇處理模塊用于根據(jù)報文及模式控制信息將交織后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行高處理增益擴(kuò)頻處理或低處理增益擴(kuò)頻處理，并將擴(kuò)頻處理后的數(shù)據(jù)信息送入組幀模塊。
[0066]組幀模塊用于將擴(kuò)頻處理后的數(shù)據(jù)信息與報文及模式控制信息、幀同步頭組合在一起形成數(shù)據(jù)幀。
[0067]MSK調(diào)制模塊用于將數(shù)據(jù)幀進(jìn)行MSK調(diào)整后送入DAC模塊。
[0068]變頻與濾波模塊用于對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行變頻及濾波，并輸出給信道估計與均衡模塊。
[0069]信道估計與均衡模塊根據(jù)訓(xùn)練序列進(jìn)行信道狀態(tài)的評估(信道評估通過訓(xùn)練序列計算接受信號的信噪比)，將信道狀態(tài)信息(接受信號信噪比)送入到PC機(jī)中，PC機(jī)根據(jù)信道狀態(tài)信息調(diào)整報文及模式控制信息、信息報文及模式控制信息。
[0070]同步捕獲模塊用于運(yùn)用相關(guān)運(yùn)算，完成對數(shù)據(jù)幀同步頭的同步和捕獲，確定解擴(kuò)方式和業(yè)務(wù)信息類型。
[0071]解擴(kuò)模塊用于根據(jù)數(shù)據(jù)幀同步頭中的報文及模式控制信息對數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行低處理增益擴(kuò)頻解擴(kuò)或者高處理增益擴(kuò)頻解擴(kuò)。
[0072]解交織和信道譯碼模塊用于對數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解交織和信道譯碼，譯碼后的信息傳輸?shù)綐I(yè)務(wù)信息選擇模塊。
[0073]抗干擾模塊的工作機(jī)理在其所屬短波電臺的功能有關(guān)。當(dāng)其所屬短波電臺為發(fā)送端時，抗干擾通信模塊將模擬話音被600bps聲碼化編解碼器轉(zhuǎn)化得到的數(shù)字語音數(shù)據(jù)或者外部PC送入的報文進(jìn)行擴(kuò)頻和糾錯編碼，然后將編碼后的數(shù)據(jù)通過MSK正交調(diào)制和DAC變換生成音頻頻段內(nèi)的調(diào)制信號，并通過有源濾波、AGC增益控制和音頻變壓器等處理，最后將處理后的音頻信號通過電臺音頻接口送入到普通短波電臺，利用普通短波電臺將信號上變頻到某個短波信道上并發(fā)送出去。當(dāng)其所屬短波電臺為接收端時，普通短波電臺從對應(yīng)的短波信道上接收信號，并下變頻恢復(fù)到語音頻段，然后從電臺的音頻輸出接口送入抗干擾通信模塊，抗干擾通信模塊通過MSK正交解調(diào)從音頻信號中解調(diào)出攜帶的信息，然后送入通信編解碼器對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解擴(kuò)和糾錯處理，最終恢復(fù)出報文數(shù)據(jù)或者語音編碼數(shù)據(jù)。報文通過串口送入PC，語音編碼數(shù)據(jù)直接送入抗干擾模塊的600bps聲碼化編解碼器即可恢復(fù)出模擬語音。
[0074]下面對上述系統(tǒng)的自適應(yīng)擴(kuò)頻方法進(jìn)行說明。
[0075]步驟一:作為發(fā)送端的短波電臺及作為接收端的短波電臺之間共享信息波道頻譜，所述信息波道頻譜具有若干個不同的頻率，分別為fnfw、……f1+N，N為整數(shù)。
[0076]步驟二:將準(zhǔn)備發(fā)送信息的短波電臺作為發(fā)送端，準(zhǔn)備接收信息的短波電臺作為接收端。
[0077]其中，發(fā)送端的工作流程為:
步驟I:顯示控制軟件根據(jù)信道情況進(jìn)行報文及模式控制信息的設(shè)置。
[0078]步驟2:顯示控制軟件將電臺遙控命令信息、報文及模式控制信息同時傳送到抗干擾模塊。
[0079]步驟3:業(yè)務(wù)信息選擇模塊根據(jù)報文及模式控制信息選擇向信息編碼與交織模塊輸出報文信息或者600bps語音編碼信息。
[0080]步驟4:信道編碼和交織模塊對傳輸來的信息進(jìn)行信道編碼和交織處理，處理后的輸入送入擴(kuò)頻處理模塊模塊。
[0081]步驟5:擴(kuò)頻處理模塊根據(jù)報文及模式控制信息對數(shù)據(jù)進(jìn)行高處理增益擴(kuò)頻模式或者低增益的擴(kuò)頻處理模式處理，并將處理后的信息傳送到組幀模塊。
[0082]步驟6:組幀模塊將擴(kuò)頻后的碼片信息、報文及模式控制信息與幀同步頭組合在一起形成數(shù)據(jù)幀。
[0083]步驟7:數(shù)據(jù)幀經(jīng)過MSK調(diào)制和DAC變換成模擬音頻信號。
[0084]步驟8:所述模擬音頻信號經(jīng)過音頻濾波器、AGC增益控制和音頻變壓器的相關(guān)處理后送入到短波電臺。
[0085]步驟9:短波電臺將模擬音頻信號上變頻到信息波道頻譜中的某個波道頻率進(jìn)行發(fā)送。
[0086]接收端的工作流程為:
步驟1:ADC對短波電臺接收到的音頻進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)化為數(shù)字音頻信號，傳輸?shù)阶冾l與濾波模塊。
[0087]步驟2:變頻與濾波模塊對數(shù)字音頻信號進(jìn)行相關(guān)處理后，將其傳輸?shù)叫诺拦烙嬇c均衡模塊。
[0088]步驟3:信道估計與均衡模塊計算得到信道狀態(tài)信息，信道狀態(tài)信息發(fā)送給PC，PC機(jī)的顯示控制軟件根據(jù)信道的狀態(tài)信息調(diào)整擴(kuò)頻處理方式。
[0089]步驟4:同步捕獲t旲塊運(yùn)用相關(guān)運(yùn)算，完成對幀同步頭的同步和捕獲，確定解擴(kuò)方式和業(yè)務(wù)信息類型。
[0090]步驟5:解擴(kuò)模塊根據(jù)確定的解擴(kuò)模式和業(yè)務(wù)信息類型對信息進(jìn)行擴(kuò)頻處理。
[0091]步驟6:解交織和信道譯碼模塊對解擴(kuò)后的信息進(jìn)行解交織和信道譯碼后將其送入到業(yè)務(wù)信息選擇模塊。
[0092]步驟7:業(yè)務(wù)信息選擇模塊根據(jù)報文及模式控制信息選擇輸出報文信息或者600bps語音編碼信息，當(dāng)為報文信息時直接通過串口送入顯示控制軟件，當(dāng)為600bps語音編碼信息時直接送入語音解碼器恢復(fù)模擬語音。
【主權(quán)項】
1.一種軟件控制的短波電臺自適應(yīng)擴(kuò)頻系統(tǒng)，其特征在于，包含若干短波電臺，各個短波電臺均對應(yīng)設(shè)置有與其通信連接的PC機(jī)及抗干擾模塊，各個PC機(jī)上運(yùn)行有顯示控制軟件;作為發(fā)送端的短波電臺及作為接收端的短波電臺之間共享信息波道頻譜，該頻譜具有預(yù)先設(shè)置好的若干個不同的頻率波道。 所述顯示控制軟件用于向抗干擾模塊發(fā)送電臺遙控命令信息、報文及模式控制信息，根據(jù)抗干擾模塊反饋的信道狀態(tài)信息調(diào)整報文及模式控制信息，并對自適應(yīng)擴(kuò)頻控制過程進(jìn)行顯示;所述電臺遙控命令信息用于控制短波電臺收發(fā)的切換、業(yè)務(wù)信息的頻率波道選擇，所述報文及模式控制信息用于控制抗干擾模塊中業(yè)務(wù)信息的類型選擇及業(yè)務(wù)信息的擴(kuò)頻方式選擇。 抗干擾模塊用于對短波電臺接收或發(fā)送的信息進(jìn)行抗干擾處理，其包括硬件部分與軟件部分，其中硬件部分構(gòu)造為: 音頻變壓器與音頻放大器、有源低通濾波器、第一音頻AGC、音頻放大器、ADC順次連接后連接到FPGA的輸入端，F(xiàn)PGA的輸出端順次連接DAC、有源低通濾波器、第二音頻AGC、音頻變壓器;第一音頻AGC與第二音頻AGC全雙工連接，且連接點與FPGA連接； DSP/RAM與FPGA全雙工連接，DSP/RAM與存儲器、600bps聲碼化編解碼器分別全雙工連接，DSP/RAM設(shè)置有數(shù)據(jù)通信接口及電臺控制接口 ； 600bps聲碼化編解碼器用于將模擬語音轉(zhuǎn)化為數(shù)字語音數(shù)據(jù)或者將語音編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為t吳擬語首； DAC用于將MSK正交調(diào)制后的信號轉(zhuǎn)化為音頻頻段內(nèi)的調(diào)制信號； ADC用于將音頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字語音數(shù)據(jù)； 順次連接的有源低通濾波器、第二音頻AGC、音頻變壓器用于對調(diào)制信號進(jìn)行相應(yīng)的處理，所述音頻變壓器將處理后的音頻信號送入到短波電臺； 軟件部分構(gòu)造為: 包括業(yè)務(wù)信息選擇模塊、信息編碼與交織模塊、擴(kuò)頻處理模塊、組幀模塊、變頻與濾波模塊、信道估計與均衡模塊、同步捕獲模塊、解擴(kuò)模塊、解交織和信道譯碼模塊、業(yè)務(wù)信息選擇模塊； 業(yè)務(wù)信息選擇模塊用于根據(jù)報文及模式控制信息將接收到的數(shù)據(jù)以音頻信號或者報文信息的形式傳輸?shù)叫畔⒕幋a與交織模塊，以及將經(jīng)過解交織、譯碼后的信息通過音頻信號或者報文信息傳輸出去； 信息編碼與交織模塊用于將業(yè)務(wù)信息選擇模塊的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼和交織后送入擴(kuò)頻模式選擇模塊； 擴(kuò)頻模式選擇處理模塊用于根據(jù)報文及模式控制信息將交織后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行高處理增益擴(kuò)頻處理或低處理增益擴(kuò)頻處理，并將處理后的數(shù)據(jù)送入組幀模塊； 組幀模塊用于將擴(kuò)頻處理后的數(shù)據(jù)與報文及模式控制信息、幀同步頭、訓(xùn)練序列組合在一起形成數(shù)據(jù)幀； MSK調(diào)制模塊用于將數(shù)據(jù)幀進(jìn)行MSK調(diào)整后送入DAC; 變頻與濾波模塊用于對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行變頻及濾波，并輸出給信道估計與均衡模塊； 信道估計與均衡模塊根據(jù)訓(xùn)練序列進(jìn)行信道狀態(tài)的評估，將信道狀態(tài)信息送入到PC機(jī)中，PC機(jī)根據(jù)信道狀態(tài)信息調(diào)整報文及模式控制信息； 同步捕獲模塊用于運(yùn)用相關(guān)運(yùn)算，完成對數(shù)據(jù)幀同步頭的同步和捕獲； 解擴(kuò)模塊用于根據(jù)數(shù)據(jù)幀同步頭中的報文及模式控制信息對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行低處理增益擴(kuò)頻解擴(kuò)或者高處理增益擴(kuò)頻解擴(kuò)； 解交織和信道譯碼模塊用于對數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解交織和信道譯碼，譯碼后的信息傳輸?shù)綐I(yè)務(wù)信息選擇模塊。2.如權(quán)利要求1所述的軟件控制的短波電臺自適應(yīng)擴(kuò)頻系統(tǒng)，其特征在于，600bps聲碼化編解碼器設(shè)置有話筒輸入接口、揚(yáng)聲器輸出接口。3.如權(quán)利要求1所述的軟件控制的短波電臺自適應(yīng)擴(kuò)頻系統(tǒng)的自適應(yīng)擴(kuò)頻方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:作為發(fā)送端的短波電臺及作為接收端的短波電臺之間預(yù)先約定好共享的信息波道頻譜，所述信息波道頻譜具有若干個不同的頻率，分別為^41+1、……f1+N，N為整數(shù)；步驟二:將準(zhǔn)備發(fā)送信息的短波電臺作為發(fā)送端，準(zhǔn)備接收信息的短波電臺作為接收端，分別執(zhí)行如下流程: 發(fā)送端的工作流程為: 步驟1:顯示控制軟件根據(jù)信道情況進(jìn)行報文及模式控制信息的設(shè)置； 步驟2:顯示控制軟件將電臺遙控命令信息、報文及模式控制信息同時傳送到抗干擾模塊； 步驟3:業(yè)務(wù)信息選擇模塊根據(jù)報文及模式控制信息選擇向信息編碼與交織模塊輸出報文信息或者600bps語音編碼信息； 步驟4:信道編碼和交織模塊對傳輸來的信息進(jìn)行信道編碼和交織處理，處理后的輸入送入擴(kuò)頻處理模塊模塊； 步驟5:擴(kuò)頻處理模塊根據(jù)報文及模式控制信息對數(shù)據(jù)進(jìn)行高增益擴(kuò)頻模式處理或者低增益擴(kuò)頻處理模式處理，并將處理后的信息傳送到組幀模塊； 步驟6:組幀模塊將擴(kuò)頻后的碼片信息、報文及模式控制信息與幀同步頭組合在一起形成數(shù)據(jù)幀； 步驟7:數(shù)據(jù)幀經(jīng)過MSK調(diào)制和DAC變換成模擬音頻信號； 步驟8:所述模擬音頻信號經(jīng)過音頻濾波器、AGC增益控制和音頻變壓器的相關(guān)處理后送入到短波電臺； 步驟9:短波電臺將模擬音頻信號上變頻到信息波道頻譜中的某個波道頻率進(jìn)行發(fā)送； 接收端的工作流程為: 步驟1:ADC對短波電臺接收到的音頻進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)化為數(shù)字音頻信號，傳輸?shù)阶冾l與濾波豐吳塊； 步驟2:變頻與濾波模塊對數(shù)字音頻信號進(jìn)行相關(guān)處理后，將其傳輸?shù)叫诺拦烙嬇c均衡豐旲塊; 步驟3:信道估計與均衡模塊計算得到信道狀態(tài)信息，信道狀態(tài)信息發(fā)送給PC機(jī)器，PC機(jī)的顯示控制軟件根據(jù)信道的狀態(tài)信息調(diào)整擴(kuò)頻處理方式； 步驟4:同步捕獲模塊運(yùn)用相關(guān)運(yùn)算，完成對幀同步頭的同步和捕獲，確定解擴(kuò)方式和業(yè)務(wù)信息類型； 步驟5:解擴(kuò)模塊根據(jù)確定的解擴(kuò)模式和業(yè)務(wù)信息類型對信息進(jìn)行擴(kuò)頻處理； 步驟6:解交織和信道譯碼模塊對解擴(kuò)后的信息進(jìn)行解交織和信道譯碼后將其送入到業(yè)務(wù)信息選擇模塊； 步驟7:業(yè)務(wù)信息選擇模塊根據(jù)報文及模式控制信息選擇輸出報文信息或者600bps語音編碼信息，報文信息被送入顯示控制軟件，600bps語音編碼信息被送入600bps聲碼化編解碼器以恢復(fù)成模擬語音。4.如權(quán)利要求3所述的軟件控制的短波電臺自適應(yīng)擴(kuò)頻系統(tǒng)，其特征在于，電臺遙控命令信息的數(shù)據(jù)串包括起始位、包含遙控信息的數(shù)據(jù)位、校驗位、結(jié)束位置;報文及模式控制信息的數(shù)據(jù)串包括起始位、包含報文內(nèi)容信息和擴(kuò)頻模式信息的數(shù)據(jù)位、校驗位、結(jié)束位；電臺遙控命令信息的校驗位與報文及模式控制信息的校驗位不同。5.如權(quán)利要求1所述的軟件控制的短波電臺自適應(yīng)擴(kuò)頻系統(tǒng)，其特征在于，報文及模式控制信息的數(shù)據(jù)位為兩組16bit的偽隨機(jī)序列。
【文檔編號】H04L1/00GK105959036SQ201610238964
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】楊志強(qiáng), 李君惠
【申請人】四川九洲空管科技有限責(zé)任公司