[發明專利]基于高速總線和GPU的快跳頻多發多收系統通信方法

無效

• 申請號: 201010606028.1
• 申請日: 2010-12-15
• 公開（公告）號: CN102082592A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 盧繼華;周榮花;李祥明;樊芳芳;黎悟淵
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04;H04B1/713
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于高速總線和GPU的快跳頻多發多收系統通信方法，屬于通信技術領域。?

背景技術

跳頻技術是當今常用的一種擴頻技術。在跳頻通信中，收發雙方都按照預定規律對傳輸信號的載波進行離散變化。跳頻技術具有優良的抗干擾性能，已成為軍用抗干擾通信技術的核心之一。根據跳頻速率與符號速率的關系，跳頻技術可以進一步分為慢跳頻技術和快跳頻技術。慢跳頻(SFH)是指跳頻速率比符號速率低，既多個符號通過一個載頻傳輸。快跳頻(FFH)是指跳頻速率比符號速率高，既一個符號內載頻多次跳變。通過在一個符號周期內進行多次頻率跳變，快跳頻可以實現頻率分集增益。?

多發多收(MIMO)技術作為未來無線通信系統的關鍵技術之一，能夠通過充分利用空間資源，獲得高空間分集，從而在不需要展寬頻譜帶寬的前提下提高信道容量。MIMO使用多個發送天線和接收天線來接收信號，可以在發送端引入波束成形、時空編碼等技術，并可在接收端將所接收信號按一定算法進行合并，提高系統可靠性。?

傳統的跳頻系統通常采用單發送天線單接收天線結構，抗信道衰落能力弱，且無法實現空間分集。而且其頻譜利用率較低，在當前頻譜資源日益緊張的情況下，極大的限制了跳頻系統的應用。?

高速總線，以PCIE總線為例，相比傳統PCI總線的共享并行架構，給系統中的每個設備都分配了專用連接，而不是對整個總線發出帶寬請求，可以以很高的速率傳輸數據。配合高速GPU，可以實現對多頻帶跳頻信號的同時解調，提高頻譜利用率，使得上述限制跳頻系統應用的若干因素在特定情況下得以適當緩解和解決。?

發明內容

本發明的目的在于改善現有跳頻技術無法實現空間分集、頻譜利用率較低的?不足，提供一種基于高速總線和GPU的快跳頻多發多收(MIMO)系統通信方法，以實現更高分集以及更高頻譜利用率，能夠提高分集階數、克服信道衰落并提高系統可靠性。?

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。?

本發明的一種基于高速總線和GPU的快跳頻MIMO系統通信方法，具體步驟如下：?

步驟1，調制準備發送的信源信號。若信源信號為單路信號，則經過串并轉換為多路信號后進行調制；若信源信號為多路信號，則直接進行調制。?

步驟2，將步驟1得到的調制后的多路信號用多個快速跳頻混頻器分別對其進行混頻，每個混頻器的跳頻圖案不同，由此得到多路混頻信號。其中，跳頻圖案的選擇原則為：同一時刻不能有多個混頻器使用同一頻率對信號進行混頻，并且每個混頻器的跳頻速度相同。?

步驟3，將步驟2得到的多路混頻信號經由多路天線發送，其中每一路信號對應一根發送天線。?

步驟4，在多根接收天線接收到步驟3發送的信號后，使用GPU并行處理和高速總線傳輸技術，采用實現快速同步的算法達到同步；然后設計與發送端各支路對應的跳頻圖案進行下變頻。?

接收端的跳頻圖案具體設計規則為：?

在接收端用一臺混頻器通過比發送端更快的跳頻速度同時對多根接收天線收到信號的跳頻圖案進行追蹤以及下變頻。混頻器跳頻圖案的跳頻變化在每一個發送端載波跳頻周期內遍歷每一路接收信號的載波頻率，在一個跳頻周期內完成對每一路接收信號的下變頻操作，以此實現接收端各個接收支路對各路發送天線所發送信號的下變頻。?

步驟5，在接收端使用最大比合并(MRC)方法對步驟4下變頻后的各路信號進行處理，再用最大似然判決器得到判決結果，最終通過逆映射還原信源所傳送的信息。?

有益效果?

1.本發明采用MIMO發送、接收分集技術與快速跳頻技術結合，使得系統能夠獲得快跳頻帶來的頻率增益的同時，還能獲得空間增益；系統總體的增益階數為L(每符號跳頻次數)×T(發送天線數量)×R(接收天線數量)；本通?信系統在對抗信道衰落以及抗干擾上表現良好。?

2.本發明在接收端采用并行處理技術，通過引入高效同步算法以及偽碼技術，并使用高速總線和GPU，在接收端對跳頻信號進行同步所需的時間能夠大大降低。在本發明采用的跳頻圖案設計規則下，可以實現用一個混頻器對多個不同跳頻圖案的信號同時跟蹤，降低了接收端的成本。?

3.本發明在相同頻譜帶寬內通過多根發送天線進行不同跳頻圖案的信號發送，能夠顯著提高頻帶利用率(理論上與發送天線數量成正比)。不同天線發送的信號由于跳頻圖案不同而大大降低了頻帶干擾。?

4.在本發明中，發送端同時發射多個使用不同跳頻圖案的信號，需要同時對多路信號進行同步才能正確得到發送信息，增加了捕獲難度，提高了信號的保密性。?

附圖說明