一種雷達(dá)站間低抖動(dòng)、抗干擾信號(hào)通信鏈路技術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雷達(dá)站間低抖動(dòng)、抗干擾信號(hào)通信鏈路技術(shù)，尤其涉及一種基于 OFDM技術(shù)和LMS算法的雷達(dá)站間低抖動(dòng)、抗干擾的鏈路通訊技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的特點(diǎn)是全方位、多層次和大縱深立體化戰(zhàn)爭(zhēng)，運(yùn)用單一的雷達(dá)很難滿 足現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的需求。于是出現(xiàn)了多基地雷達(dá)、分布式雷達(dá)等探測(cè)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)結(jié)合多雷達(dá)的信 息，采用數(shù)據(jù)融合的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤與探測(cè)，可以大大提高探測(cè)的準(zhǔn)確性。
[0003] 基于多雷達(dá)的協(xié)同工作，需要雷達(dá)站點(diǎn)間進(jìn)行實(shí)時(shí)的高效的通訊。與一般通訊相 比，對(duì)于雷達(dá)站間通訊的實(shí)時(shí)性和完整性提出了更高的要求。由于信號(hào)在信道中傳播，要受 到多徑衰退與各類噪聲的影響，會(huì)引起接收信號(hào)產(chǎn)生誤碼和接收在一定范圍內(nèi)的抖動(dòng)，會(huì) 影響后端的信號(hào)處理。目前對(duì)于無(wú)線通訊系統(tǒng)的研究都是基于誤碼率這一衡量標(biāo)準(zhǔn)。但信 號(hào)的抖動(dòng)現(xiàn)象也是影響信號(hào)質(zhì)量的一個(gè)重要因素，信號(hào)的抖動(dòng)會(huì)造成接收數(shù)據(jù)的失真和信 號(hào)誤碼率的上升，影響多雷達(dá)站點(diǎn)信息數(shù)據(jù)融合的效果。
[0004] 目前針對(duì)信道中普遍存在的多徑衰退和噪聲干擾，有0FDM、信道均衡、分集、擴(kuò)頻 等技術(shù)。但單一的技術(shù)不能夠完全滿足雷達(dá)站間通訊的要求，如OFDM雖然可以有效抑制多 徑衰退的影響，但是由于頻帶間的正交性決定了 OFDM對(duì)傳輸過(guò)程中的干擾容忍度低，需要 通過(guò)插入導(dǎo)頻的方法進(jìn)行信道估計(jì)，目前有MMSE和LS等算法，MMSE信道估計(jì)的效果好，但 復(fù)雜度高，硬件實(shí)現(xiàn)困難。LS算法復(fù)雜度低，易于實(shí)現(xiàn)，但在信噪比較低的環(huán)境中傳輸，LS 算法估計(jì)效果不理想。
[0005] 信道均衡技術(shù)通過(guò)發(fā)送訓(xùn)練序列對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)。但是對(duì)于時(shí)變信道，信道均衡 技術(shù)的效果不理想。分集技術(shù)利用多個(gè)獨(dú)立的頻帶同時(shí)發(fā)送信號(hào)，雖然可以有效的降低干 擾，但是會(huì)占用大量的頻帶資源，降低頻譜的利用率。擴(kuò)頻技術(shù)通過(guò)用偽隨機(jī)序列進(jìn)行擴(kuò) 頻，提高了信號(hào)抗干擾的能力，但是增加了帶寬，降低頻帶的利用率。
[0006] 由上面可以看出，單一的技術(shù)無(wú)法滿足本應(yīng)用的需求，需要綜合多種技術(shù)綜合多 種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種雷達(dá)站間低抖動(dòng)、抗干擾信號(hào)通信鏈路 技術(shù)，該方法結(jié)合OFDM技術(shù)抗多徑干擾能力強(qiáng)和LMS在抑制噪聲的能力強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠?qū)?現(xiàn)雷達(dá)站間低抖動(dòng)、抗干擾。
[0008] -種雷達(dá)站間低抖動(dòng)、抗干擾信號(hào)通信鏈路技術(shù)，具體步驟如下：
[0009] Sl、在發(fā)射端對(duì)信號(hào)X進(jìn)行卷積編碼，交織，QPSK，得到頻域復(fù)信號(hào)X GO '，其中，Ic1 =0, 1，2, . . .，N1-I, &為發(fā)送信號(hào)數(shù)；
[0010] S2、在Sl所述X GO '中插入塊狀導(dǎo)頻，并進(jìn)行將PAPR變換，得到頻域復(fù)信號(hào)信號(hào) X(k2)，k2= 0, 1，2, · · ·，N2-l，隊(duì)為 OFDM 的符號(hào)周期；
[0011] S3、根據(jù)DFT的共輒對(duì)稱性，對(duì)S2所述X (k2)按照公式
進(jìn)行排布和添〇處理，其中，Xn (·)表示進(jìn)行信號(hào)排布和 添0處理以后的信號(hào)，· $表示求共輒；
[0012] S4、對(duì)S3進(jìn)行信號(hào)排布和添零后的信號(hào)進(jìn)行IFFT，得到時(shí)域?qū)嵭盘?hào)χ(η)，η = 0，1，2，...，隊(duì)-1，對(duì)所述以11)添加循環(huán)前綴和循環(huán)后綴，得到1'（11)，對(duì)所述1'（11)和本地 訓(xùn)練序列D (η)進(jìn)行上采樣得到上采樣信號(hào)s (m)和上采樣訓(xùn)練序列d(m)，利用平方根升余 弦滾降數(shù)字濾波器對(duì)所述s (m)進(jìn)行低通濾波，同時(shí)，利用平方根升余弦滾降數(shù)字濾波器對(duì) d(m)進(jìn)行低通濾波，其中，m = 0, 1，2,. . .，（N2-I) XC，C為上采樣系數(shù)；
[0013] S5、將S4所述低通濾波后的s (m)和訓(xùn)練序列d(m)進(jìn)彳丁 IQ調(diào)制，將IQ調(diào)制后的 信號(hào)s(m)和訓(xùn)練序列d(m)并行發(fā)送，具體為：將S4所述低通濾波后的s(m)調(diào)制到同相 分量I上，將S4所述低通濾波后的訓(xùn)練序列d(m)調(diào)制到正交分量Q上；
[0014] S6、接收端進(jìn)行IQ解調(diào)，對(duì)解調(diào)得到的信號(hào)s'（m)和訓(xùn)練序列u(m)進(jìn)行匹配濾 波；
[0015] S7、利用S6所述u(m)對(duì)s'（m)進(jìn)行信號(hào)同步，去除循環(huán)前綴和循環(huán)后綴；
[0016] S8、利用改進(jìn)的LMS算法對(duì)S7所述去除循環(huán)前綴和循環(huán)后綴的信號(hào)進(jìn)行信道均 衡；
[0017] S9、對(duì)S8所述進(jìn)行信號(hào)均衡后的信號(hào)進(jìn)行FFT，解調(diào)出各正交載波上的信號(hào)A，對(duì) 所述信號(hào)A進(jìn)行降PAPR逆變換；
[0018] S10、根據(jù)公式身=4 ?r利用S2所述插入的塊狀導(dǎo)頻對(duì)S9所述經(jīng)過(guò)降PAPR逆變 換的信號(hào)A進(jìn)行LS信道估計(jì)，其中，Lr為接收到的導(dǎo)頻，L τ為發(fā)送的導(dǎo)頻，#表示對(duì)信道的 估計(jì)；
[0019] S12、解交織，進(jìn)行viterbi譯碼，得到最終信號(hào)。
[0020] 進(jìn)一步地，S8所述信道均衡具體步驟為：
[0021] S81、初始化，令 η = 0,》'(0) = 0:，: e(〇) = D(O)，輸入訓(xùn)練序列 U(O) = [u(0),...... ，u (M) ]τ，其中，《表示改進(jìn)的LMS算法中使用的濾波器的權(quán)向量《(*)的第0列，e (·)為估 計(jì)誤差，D( ·)為本地訓(xùn)練序列，M為L(zhǎng)MS算法中使用的濾波器系統(tǒng)的階數(shù)；
[0022] S82、更新數(shù)據(jù)，十l) = 'Av(")+//DF('!)e*⑷，辦+ = ，咖十 1) = β(?}-??(?)，[ · ]τ 表示轉(zhuǎn)置，μ為步長(zhǎng)參數(shù)，0 <Κ ^，λ _為S7所述u (m)的自相關(guān)矩陣的最大特征值；
[0023] S83、迭代更新，令η = n+1，若η < N2-I則轉(zhuǎn)到S82,否則轉(zhuǎn)到S84 ;
[0024] S84、初始化，令η = 0, LMS算法中使用的濾波器輸入信號(hào)Sin(n) = [s(n*C),… …，s((n+l)*C-l)]T，
[0025] S85、輸出信號(hào)足(》卜驢㈧)叫《)，;
[0026] S86、迭代更新，令η = η+1，若η < N2-I,則轉(zhuǎn)到S84,否則轉(zhuǎn)入S9。
[0027] 進(jìn)一步地，S4所述上采樣次數(shù)C等于S81所述LMS濾波器系統(tǒng)的階數(shù)Μ。
[0028] 本發(fā)明的有益效果是：
[0029] 本發(fā)明在接收端首先采用LMS算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行估計(jì)，然后對(duì)經(jīng)過(guò)FFT變換以后的 信號(hào)基于導(dǎo)頻進(jìn)行LS算法的信道估計(jì)，與現(xiàn)存基于MMSE算法相比，其性能接近，但運(yùn)算量 小，比MMSE算法更易于實(shí)現(xiàn)，并且與現(xiàn)存基于DFT的信道估計(jì)算法相比，在接收端信道估計(jì) 中，不需要進(jìn)行額外的IFFT運(yùn)算，減小了硬件消耗，
[0030] 本發(fā)明的信號(hào)和訓(xùn)練序列通過(guò)IQ調(diào)制同時(shí)同頻發(fā)送，與現(xiàn)有技術(shù)通常采用的塊 狀導(dǎo)頻和梳狀導(dǎo)頻進(jìn)行信道估計(jì)相比更能適應(yīng)于快變和定頻干擾的信道。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1為本發(fā)明流程圖。
[0032] 圖2為誤碼率隨信噪比變化的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0034] 如圖1所示：
[0035] -種雷達(dá)站間低抖動(dòng)、抗干擾信號(hào)通信鏈路技術(shù)，具體步驟如下：
[0036] Sl、在發(fā)射端對(duì)信號(hào)X進(jìn)行卷積編碼，交織，QPSK，得到頻域復(fù)信號(hào)X GO '，其中，Ic1 =0, 1，2, . . .，N1-I, &為發(fā)送信號(hào)數(shù)；
[0037] S2、在Sl所述X GO '中插入塊狀導(dǎo)頻，并進(jìn)行將PAPR變換，得到頻域復(fù)信號(hào)信號(hào) X(k2)，k2= 0, 1，2, · · ·，N2-l，隊(duì)為 OFDM 的符號(hào)周期；
[0038] S3、根據(jù)DFT的共輒對(duì)稱性對(duì)S2所述X (k2)進(jìn)行排布和插0 :
[0039] 根據(jù)傅里葉變換的性質(zhì)，DFT以（0, N-1)為變換空間，以為對(duì)稱中心，有
號(hào)，η = 0, 1，2,...，N2-1，DFT為離散傅里葉變換，xr (η)為X (η)的實(shí)部，Xi (η)為X (η)的虛 部，j為虛數(shù)單位，XJk)為Xn(k)的圓周共輒對(duì)稱分量，XcipGO為Xn(k)的圓周共輒反對(duì)稱 分量。
[0040] 據(jù)此可以看出，要使經(jīng)過(guò)IFFT以后的信號(hào)為實(shí)信號(hào)，必須滿足XcipGO = 0。 Xn(k) = X：(N-k)
[0041] 即Xn(k)滿足以下條件夂(f) = 0 ^
[0042] 又由于在OFDM系統(tǒng)中需要在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中使用低通濾波器進(jìn)行限頻，將會(huì) 濾除掉加載在高頻正交載波上的信號(hào)，因此實(shí)際的OFDM系統(tǒng)中，在一個(gè)OFDM符號(hào)周期內(nèi)， 數(shù)據(jù)只能調(diào)制到低頻正交子載波上，高頻正交子載波上不調(diào)制信號(hào)，做置〇處理，
[0043]
[0044] S4、對(duì)S3添零后的信號(hào)進(jìn)行IFFT，根據(jù)IFFT把信號(hào)調(diào)制到相互正交的載波上， 得到時(shí)域?qū)嵭盘?hào)x(n)，對(duì)所述x(n)添加循環(huán)前綴和循環(huán)后綴，防止由于多徑衰弱產(chǎn)生的 碼間干擾（ISI)，得到X'（η)，對(duì)所述X'（η)和本地訓(xùn)練序列D(n)進(jìn)行上采樣得到上采 樣信號(hào)s(m)和上采樣訓(xùn)練序列d(m)，利用平方根升余弦滾降數(shù)字濾波器對(duì)所述s(m)進(jìn) 行低通濾波，同時(shí)，利用平方根升余弦滾降數(shù)字濾波器對(duì)d(m)進(jìn)行低通濾波，其中，m = 0, 1，2, ···，（N2-I) XC，C 為上采樣系數(shù)。
[0045] S5、將S4所述低通濾波后的s (m)和訓(xùn)練序列d(m)進(jìn)行IQ調(diào)制，將IQ調(diào)制后的 信號(hào)s(m)和訓(xùn)練序列d(m)并行發(fā)送，具體為：將S4所述低通濾波后的s(m)調(diào)制到同相 分量I上，將S4所述低通濾波后的訓(xùn)練序列d(m)調(diào)制到正交分量Q上。用同相分量I來(lái) 調(diào)制有用數(shù)據(jù)，用正交分量Q來(lái)調(diào)制訓(xùn)練序列。這種有用信號(hào)和訓(xùn)練序列同頻發(fā)送的方式， 可以在接收端實(shí)時(shí)的對(duì)信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)的信號(hào)估計(jì)，能夠有效的適應(yīng)多徑快衰信道。
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