[发明专利]可变增益自适应带宽的航空无线电抗干扰宽带传输方法

说明书

技术领域

本发明属于航空无线电领域的数据链技术，是一种基于FPGA硬件平台的航空无线电抗干扰宽带传输实现方法。

技术背景

航空无线传输技术一直是航空无线电数据链领域的关键技术之一。虽然民用商用领域的无线数据链技术已经较为成熟，但大多针对以城区环境为代表的Reighly信道设计，且多为地面移动平台，对航空飞行器平台大动态、大尺度特点的应对手段不够，尤其针对航空无人飞行器的遥测遥控数据链，该问题则显得更为突出。在传统的航空无线电数据链系统中，也往往面临着抗干扰能力不够，系统鲁棒性欠缺、降额处理能力缺乏等问题，这对于以Ricean信道为典型模型的航空无线数据链系统而言是亟待解决的重要问题，而对于无人机遥测遥控和通信数据链系统，提高宽带传输性能、增强系统抗干扰能力和降额设计能力对提升无人机系统的可靠性而言则显得更为重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种可变增益自适应带宽的航空无线电抗干扰宽带传输方法，该方法以软件无线电为核心设计思想，通过精心设计帧格式、选用合适的码型，结合了信道估计技术、抗干扰同步技术、扩频通信技术、数字宽带传输及信道均衡技术，使之具备了较强的抗毁和容错能力、较大的降额设计能力和较高的宽带传输性能，具有可变抗干扰增益、自适应传输带宽、链路可靠性高等特点。

本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：

一种可变增益自适应带宽的航空无线电抗干扰宽带传输方法，包含以下步骤：

A、在发射端对待发射数据进行编码和组帧，形成I、Q两路数据后进行成型滤波、调制映射；

其中通信帧的格式为：同步头与训练字段、解模糊与信道估计字段、工作模式字段以及数据包字段；

所述同步头与训练字段用于提供高增益的定时同步和帧同步、判决反馈信道均衡的时域训练、以及误码统计；

所述解模糊与信道估计字段用于解相位模糊，以及频域信道估计；

所述工作模式字段用于根据系统降额策略的输出来表征当前链路的工作模式；

所述数据包字段包含若干个数据包，每个数据包包含CAZAC复正交序列表征的包头和数据域，数据域中的数据根据工作模式字段的表征，采用TPC编码方式形成信道编码后的数据包或者采用Walsh序列扩频的数据包；

B、在接收端首先完成模拟中频信号的AD变换、数字下变频、频率跟踪以及匹配滤波，输出经过频率跟踪和未经过频率跟踪的二路数据。

C、通过对通信帧中的解模糊与信道估计字段的处理完成频域信道估计；

D、根据频域信道估计和上一帧的误码统计结果，决定工作模式字段中的内容，从而完成系统降额切换，并将结果反馈给发射端以确定下一帧通信帧中工作模式字段中的内容；

E、将经过频率跟踪的数据完成基于内插Gardner的定时环路以及扩频相关峰选点的定时同步，将未经过频率跟踪的数据根据内插Gardner的定时环路完成基于叉积载波环路的载波同步；

F、根据基于内插Gardner定时环路和扩频相关峰选点的定时同步分别完成基于改进恒模盲均衡的信道均衡；根据叉积载波环路的载波同步以及通信帧中的同步头与训练字段完成基于判决反馈均衡的信道均衡；

G、依据通信帧中的解模糊与信道估计字段分别完成步骤F中的三路信道均衡后的数据解相位模糊功能并根据通信帧的同步头与训练字段进行误码统计，根据误码统计分别用于支路优选和步骤D中的系统降额切换策略；

H、根据支路优选的结果对宽带业务数据进行TPC译码；

I、根据步骤D中的系统降额切换策略的结果以及步骤E中的叉积载波环路的载波同步完成扩频支路的相关解扩和Viterbi译码；

J、多路选择器根据步骤D中的系统降额切换策略对TPC译码和Viterbi译码进行选择输出。

优选地，所述步骤A前还包括接口适配环节，将64K～16Mbps或256K～64Mbps两种自适应传输带宽模式下不同速率的信源通过控制读写双口RAM将不同速率信源异步转同步，变成统一的波特率后进入编码和组帧环节。

依据上述特征，所述同步头与训练字段采用自相关性能好的PN码序列，序列长度大于数据包最大相关扩频增益的3dB以上；

所述解模糊与信道估计字段采用CAZAC序列，长度为16bit；

所述工作模式字段采用PN码，优选长度为256bit；

所述数据包字段中的包头采用8bit CAZAC复正交序列，所述数据域的大小为I、Q各2048bit,根据工作模式字段的表征采用以下模式编码：