[0001] 本实用新型涉及通信技术领域，具体涉及一种基于频谱感知与调制识别的联合干扰系统。

[0002] 随着无线通信技术的发展，无线通信设备日益增加，对于数据的传输速率要求也越来越高，无线通信速率甚至高达数百兆每秒。然而，人们可利用的频谱资源是有限的，在无线通信技术取得突破性进展的同时也面临着频谱资源匮乏的问题。而在很多授权频段，大部分时间都处于空闲，即存在许多“频谱空洞”，如何利用这些“频谱空洞”成为了当今研究的热门问题。认知无线电技术作为一种更加智能的频谱探测与共享技术，能探测周围的电磁环境，在不干扰授权用户的条件下，充分对授权用户的空闲频段加以利用，从而提高频谱利用率。调制识别技术是非合作通信中的一项关键技术，在民用通信的频谱管理，频谱监控、通信故障检测和军用通信中的通信对抗都有着广泛的应用。通过调制识别技术，能够截获空中信号，从而进行参数分析，为后续的威胁辨识，信息破解，干扰识别等任务提供重要信息。

[0003] 在军用通信中，利用认知无线电智能的频谱检测和切换技术，可以快速占用和切换频谱资源，利用调制识别技术，可以在已经通信的链路上实现信息截取，从而实施干扰或信息的解调。目前流行对空闲频段发送干扰信号，以达到感知干扰的目的。但这种方法只能对未建立链接的认知用户产生干扰，对于已经建立的链接的用户无法实施有效干扰，并且干扰后对我方认知通信系统也造成影响，使我方认知通信系统也无法运行。而调制识别技术只能对已经建立链接的通信用户实施通信干扰，无法干扰认知通信系统的链路形成。实用新型内容

[0004] 本实用新型所要解决的是现有对空闲频段发送干扰信号的方法无法对已经建立的链接的用户无法实施有效干扰，而调制识别的方式无法干扰认知通信系统的链路形成的问题，提供一种基于频谱感知与调制识别的联合干扰系统。

[0005] 为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

[0006] 基于频谱感知与调制识别的联合干扰系统，主要由控制中心，以及与控制中心相连的射频接收模块、双通道模数转换模块、第一基带信号处理模块、第二基带信号处理模块和至少一台干扰机组成；其中干扰机的台数h与频谱感知时全频段被细分成子频段g个数相关，即h＝g-1；射频接收模块的数据输出端经双通道模数转换模块与第一基带信号处理模块的输入端相连；第一基带信号处理模块的输出端与第二基带信号处理模块的输入端相连相连；第二基带信号处理模块的输出端与各干扰机的输入端相连。

[0007] 上述方案中，射频接收模块由射频接收天线、带通滤波器、射频低噪声放大器、射频DDS、混频器、射频I路低通滤波器、射频Q路低通滤波器、射频I路自动增益控制放大器和射频Q路自动增益控制放大器组成；射频接收天线经带通滤波器连接射频低噪声放大器，射频低噪声放大器的输出端与混频器的一输入端相连；射频DDS的输入端连接控制中心，射频DDS的输出端与混频器的另一输入端相连；混频器的输出端分为I、Q两路，其中I路输出端经射频I路低通滤波器连接射频I路自动增益控制放大器的输入端，Q路输出端经射频Q路低通滤波器连接射频Q路自动增益控制放大器的输入端；射频I路自动增益控制放大器和射频Q路自动增益控制放大器的输出端的输出端同时连接双通道模数转换模块的输入端。

[0008] 上述方案中，干扰机由干扰FPGA、干扰I路数模转换器、干扰Q路数模转换器、干扰I路低通滤波器、干扰Q路低通滤波器、正交调制器、干扰DDS、功率放大器、干扰低通滤波器和射频发射天线组成；干扰FPGA的输入端连接第二基带处理模块，干扰FPGA的输出端分为I、Q两路，其中I路输出端经干扰I路数模转换器连接干扰I路低通滤波器的输入端，其中Q路输出端经干扰Q路数模转换器连接干扰Q路低通滤波器的输入端；干扰I路低通滤波器和干扰Q路低通滤波器的输出端同时连接到正交调制器的一输入端，干扰DDS的输入端连接控制中心，干扰DDS的输出端连接到正交调制器的另一输入端；正交调制器的输出端经干扰低通滤波器连接功率放大器的输入端，干扰低通滤波器的输出端连接射频发射天线。

[0009] 上述联合干扰系统，还进一步包括上位机，该上位机与第一基带处理模块和第二基带处理模块相连。

[0010] 与现有技术相比，本实用新型将认知无线电频谱感知与调制识别结合起来，运用到干扰通信中，既对外方链路的建立实施了感知干扰，又对外方已经建立链接的通信链路实施通信干扰，在干扰的同时还为我方认知通信系统传送链路信息，从而为我方实现了有效抗干扰策略。其中第一基带信号处理模块内部所运行的频谱感知方法、第二基带信号处理模块内部运行的信号特征提取和调制方式识别方法、以及干扰机内部所运行的干扰信号产生方法均为现有技术已用方法，本实用新型的重点是将三者有机结合起来，以实现对外方进行有效的干扰。

[0015] 基于上述方法所设计的基于频谱感知与调制识别的联合干扰系统，如图1所示，主要由射频接收模块、双通道模数转换模块、第一基带信号处理模块、第二基带信号处理模块、控制中心、上位机以及至少一台干扰机组成。干扰机的台数h与频谱感知时全频段被细分成子频段g个数相关，即h＝g-1。在本实用新型优选实施例中，由于全频段被细分成9个子频段，则干扰机为8台。射频接收模块的数据输出端经双通道模数转换模块与第一基带信号处理模块相连。第一基带信号处理模块与第二基带信号处理模块相连。8台干扰机以并联的方式连接在一根总线上，该总线与第二基带信号处理模块相连。控制中心分别与射频接收模块、双通道模数转换模块、第一基带信号处理模块、第二基带信号处理模块以及8台干扰机相连。上位机与第一基带处理模块和第二基带处理模块相连。

[0016] 控制中心以ARM为主控芯片，负责控制整个系统运行的命令接收和发送。上位机为PC机，负责信号处理结果的显示。第一基带信号处理模块以FPGA为处理器，主要负责频谱的感知和与上位机的通信。第二基带信号处理模块以DSP为处理器，负责信号调制方式的识别和与上位机通信。频谱感知装置与调制识别装置结合使用，即能干扰外方认知用户通信链接的建立又能干扰外方主用户的通信。FPGA与DSP结合使用，依靠FPGA强大的并行处理能力与DSP高性能的数据处理能力，既保证了复杂信号处理的准确性又缩短了程序运行的时间，同时开发周期也大大缩减。第一基带信号处理模块和第二基带信号处理模块具体框图，参见图2。

[0017] 射频接收模块采用零中频接收机，如图3所示，主要由射频接收天线、带通滤波器、射频低噪声放大器、射频DDS、混频器、射频I路低通滤波器、射频Q路低通滤波器、射频I路自动增益控制放大器和射频Q路自动增益控制放大器组成。射频接收天线经带通滤波器连接射频低噪声放大器，射频低噪声放大器的输出端与混频器的一输入端相连。射频DDS的输入端连接控制中心，射频DDS的输出端与混频器的另一输入端相连。混频器的输出端分为I、Q两路，其中I路输出端经射频I路低通滤波器连接射频I路自动增益控制放大器的输入端，Q路输出端经射频Q路低通滤波器连接射频Q路自动增益控制放大器的输入端。射频I路自动增益控制放大器和射频Q路自动增益控制放大器的输出端同时连接双通道模数转换模块的输入端。射频信号通过射频接收天线接收，经过带宽为3～30M后的带通滤波器后，经低噪声放大器线性放大后，进入混频器的一输入端。混频器另一输入端连接由控制中心控制的DDS的输出端。混频器的输出端分为I、Q两路，I、Q两路输出各经一1.5M的低通滤波器滤波后，分别进入自动增益控制放大器，经过稳定增益后，I、Q两路信号进入一双通道模数转换模块进行模数转换，然后进入第一基带信号处理模块进行信息处理。在本实用新型优选实施例中，低噪声放大器采用MWLA-000050M20，工作范围为100K～50Mhz，能覆盖3～30M全频段。DDS采用AD9834，输出频率最高为37.5M，通过控制中心处理器向AD9834发送寄存器控制字便可随意切换所需频率。混频器采用RF2713，其工作频率范围为
100K～250M，可直接下变频将信号分为I、Q两路搬移到基带。接收机采用零中频结构，并采用DDS作为频率输出模块，控制中心只需要改变DDS输出频率即可将不同频点混频到基带，相比二次变频结构简单，并有效抑制了镜像频率干扰。

[0018] 干扰机负责伪随机噪声序列和ASK、2ASK、FSK、2FSK、PSK、2PSK、QAM等调制信号的产生和发送，如图4所示，主要由干扰FPGA、干扰I路数模转换器、干扰Q路数模转换器、干扰I路低通滤波器、干扰Q路低通滤波器、正交调制器、干扰DDS、功率放大器、干扰低通滤波器和射频发射天线组成。干扰FPGA的输入端连接第二基带处理模块，干扰FPGA的输出端分为I、Q两路，其中I路输出端经干扰I路数模转换器连接干扰I路低通滤波器的输入端，其中Q路输出端经干扰Q路数模转换器连接干扰Q路低通滤波器的输入端。干扰I路低通滤波器和干扰Q路低通滤波器的输出端同时连接到正交调制器的一输入端，干扰DDS的输入端连接控制中心，干扰DDS的输出端连接到正交调制器的另一输入端。正交调制器的输出端经干扰低通滤波器连接功率放大器的输入端，干扰低通滤波器的输出端连接射频发射天线。FPGA内置两个信号产生模块，一个伪随机噪声序列产生模块，一个数字基带信号产生模块，同时此FPGA还和第二基带信号处理模块相连，负责信号特征参数的传输。当FPGA收到相应的指令时，对应的信号产生模块工作。如FPGA收到指令0000，则000号干扰机向此时检测频段发送伪随机噪声信号，当FPGA收到指令0001时，则000号干扰机向此频段发送第二基带信号处理模块检测出来的相似调制信号。FPGA产生的基带信号分为I、Q两路，I、Q两路分别经过DA变为模拟信号，再分别经过低通滤波器后，送入正交调制器的I、Q路。正交调制器另一端接由控制中心控制的DDS的输出端，DDS产生此时检测频段的中心频率，输入到正交调制器。正交调制器将基带信号搬移到此时检测的频段，并经过功率放大器放大和低通滤波器滤波后，通过射频发射天线发射到空中，完成干扰信号的发射。干扰机在所有空闲频段上发射的干扰信号为伪随机噪声信号，能被我方认知用户所识别，即干扰机又可用作认知通信发射机，发送频段使用信息给我方认知用户。每台干扰机都自带DDS模块并有对应的编码序号，能干扰全频段并随意切换干扰频段，使干扰能变得准确，灵活。

[0019] 该系统能在规定频段内对电磁环境进行实时扫描监视，实时准确的检测空闲频段和占用频段，对于空闲频段，则发送我方伪随机噪声信号快速占用该空闲频段，并能随时分配给我方认知用户，对于繁忙频段，则通过信号调制识别，分析出信号特征和调制方式，从而判断是否为敌方信号，若为敌方信号，则根据信号特征和调制方式进行波形设计，发送与敌方相似的波形信号，从而达到全方位干扰敌方通信的目的。