【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統及方法，屬于無線電傳輸。
技術介紹
1、隨著現代電子戰通信對抗技術的持續發展，越來越多先進的通信偵察截獲竊聽技術與設備涌現，無線通信系統信號存在被截獲、被竊聽的風險。傳統的抗截獲、防竊聽通信技術主要有多天線定向窄波束通信、低功率發射技術以及抗截獲波形設計技術等。多天線定向窄波束通信與低功率發射技術主要通過控制信號輻射距離與范圍實現隱身通信。抗截獲波形設計主要采用擴跳頻通信技術、變換域通信技術以及非平穩信號處理技術等，抵抗對方通信偵察設備偵測我方通信信號的典型特征，從而使得通信系統具備一定的抗截獲、防竊聽能力。但隨著對方通信對抗技術的不斷發展，上述的抗截獲、防竊聽通信技術越來越來難以應對未來對方越來越先進的高靈敏度、智能化通信偵察設備。雖然通過全數字大規模天線陣列進行極窄波束定向通信可以進一步提升系統的抗截獲、防竊聽性能，但會導致產品成本急劇升高。
2、另一方面，利用無線通信系統本身的物理特征來設計相應安全機制的物理層安全技術手段逐漸成為了無線通信系統中的安全新范式。方向調制技術就是物理層安全研究領域其中的一項技術。方向調制技術以傳統相控陣為基礎，通過優化陣列波束加權矢量，可實現在期望方向處的信息安全傳輸，非期望方向處信號嚴重失真。但方向調制技術無法實現距離維度的安全傳輸，無法達到精準空間定點安全傳輸的目的。頻控陣列是近年來提出的一種新體制陣列技術。通過在不同通道附加很小的頻偏，使其波束圖在遠場成為隨距離、角度和時間變化的函數。根據同時具有距離和方位依賴性的波束方向圖
技術實現思路
1、本申請解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種新型的空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統及方法，實現通信信息空間定點、可控的隱蔽安全傳輸，提升高動態通信的抗截獲、防竊聽性能。
2、本申請提供的技術方案如下：
3、一種空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統，包括頻控陣列通信機與單天線通信機，頻控陣列通信機包括基帶接收部分、基帶發射部分和射頻收發通道；
4、單天線通信機，用于發起通信請求及發送數據傳輸請求，并將通信請求及發送數據傳輸請求發送給射頻收發通道，數據傳輸請求帶成功接收與否標識；
5、射頻收發通道，接收上述通信請求或數據傳輸請求，并將通信請求或數據傳輸請求發送至基帶接收部分；
6、基帶接收部分，根據所述通信請求或數據傳輸請求，并根據所述通信請求或數據傳輸請求對單天線通信機的距離和角度進行估計，獲取該單天線通信機的位置信息，并將該單天線通信機的位置信息發送給基帶發射部分，根據數據傳輸請求獲得成功接收與否信息，并將通信請求或成功接收與否信息發送給基帶發射部分；
7、基帶發射部分，根據通信請求或成功接收與否信息形成下行鏈路空間定點隱蔽傳輸幀，基帶發射部分根據上述單天線通信機的位置信息控制下行鏈路空間定點隱蔽傳輸幀在發射過程中的載波頻率和相位，下行鏈路空間定點隱蔽傳輸幀通過射頻收發通道發送至單天線通信機。
8、所述基帶接收部分多天線信號處理模塊、同步與頻偏補償模塊、基帶解調模塊、信道譯碼模塊與定位感知模塊，射頻收發通道將接收到的通信請求或數據傳輸請求發送給多天線信號處理模塊和定位感知模塊，定位感知模塊根據數據傳輸請求信號對單天線通信機的角度和距離進行估計，獲得單天線通信機的位置信息；定位感知模塊將估計出的單天線通信機的位置信息一方面送至多天線信號處理模塊進行波束成形，另一方面送至基帶發射部分用于產生下行鏈路空間定點隱蔽傳輸所需的各通道載頻值和移相值；多天線信號處理模塊使用波束成形得到的各個通道加權值對多天線接收的信號進行加權合并后，使用同步與載波頻偏補償模塊計算載波頻偏，并進行補償以消除通信節點高速運動多普勒效應引起的載波頻偏；然后通過基帶解調模塊和信道譯碼模塊進行解調、解碼得到上行鏈路反饋的數據信息，上行鏈路反饋的數據信息包括上一幀數據成功接收與否信息。
9、所述基帶發射部分包括信道編碼模塊、基帶調制模塊、成型濾波模塊以及組幀模塊，傳輸比特流通過信道編碼模塊進行信道編碼，獲得編碼后傳輸數據，然后編碼后傳輸數據通過基帶調制模塊進行數字調制，獲得傳輸符號，傳輸符號經過成型濾波模塊將傳輸比特流映射為基帶傳輸信號，基帶傳輸信號通過組幀模塊在基帶傳輸信號數據基礎上添加信號捕獲與同步序列，形成下行鏈路空間定點隱蔽傳輸幀。
10、所述基帶發射部分還包括距離-角度維度聯合預編碼模塊，距離-角度維度聯合預編碼模塊根據基帶接收部分估計出的單天線通信機的位置信息產生下行鏈路空間定點隱蔽傳輸所需的各通道載頻值和移相值，并根據各通道載頻值和移相值控制下行鏈路空間定點隱蔽傳輸幀通過射頻收發通道在發射過程中的載波頻率和相位。
11、所述射頻收發通道包括發射通道、接收通道以及開關矩陣，開關矩陣包括多個開關，每個開關連接一個天線，且每個開關連接一個接收通道和發射通道，接收通道的另一端連接于多天線信號處理模塊和定位感知模塊，發射通道另一端連接組幀模塊，通過切換開關以切換頻控陣通信機的收發模式。
12、所述發射通道包括混頻器、移相器和pa，基帶發射部分形成的下行鏈路空間定點隱蔽傳輸幀經過dac器件形成模擬基帶信號，然后傳輸至每個天線對應的發射通道，不同的發射通道中通過混頻器和移相器加載不同的載頻值和相位值，經過pa發送出去。
13、所述單天線通信機的位置信息包括距離信息和角度信息。
14、所述數據傳輸請求形成上行鏈路反饋信號數據幀，下行鏈路空間定點隱蔽傳輸幀與上行鏈路反饋信號數據幀結構相同，均包括信號捕獲序列、同步序列、傳輸數據部分以及保護間隔，信號捕獲序列主要用于信號捕獲，同步序列用于估計多普勒效應引起的載波頻偏并進行載波頻偏補償，在下行鏈路空間定點隱蔽傳輸幀中傳輸數據部分為隱蔽傳輸數據，在上行鏈路反饋信號傳輸幀中傳輸數據部分為單天線通信機反饋數據，保護間隔主要用于傳輸時延與處理時延保護。
15、基于上述任一所述的一種空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統的傳輸方法，包括：
16、頻控陣通信機和單天線通信機開機后，頻控陣通信機處于接收模式，等待接收單天線通信機發起通信請求；
17、單天線通信機發送通信請求后進入接收模式，頻控陣通信機接收到單天線通信機發起的通信請求后，根據從單天線通信機接收到的通信請求估計單天線通信機的角度和距離信息，根據估計的距離與角度信息，生成距離-角度聯合預編碼向量，然后頻控陣通信機進入發送模式，加載頻控陣頻偏值與移相值傳輸下行鏈路空間定點隱蔽傳輸幀，傳輸完成后切換為接收模式；
18、單天線通信機捕獲到頻控陣通信機發送的下行鏈路空間定點隱蔽傳輸幀后，進行頻偏補償與解調和解碼，反本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統，其特征在于：包括頻控陣列通信機與單天線通信機，頻控陣列通信機包括基帶接收部分、基帶發射部分和射頻收發通道；
2.根據權利要求1所述的一種空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統，其特征在于：所述基帶接收部分包含多天線信號處理模塊、同步與頻偏補償模塊、基帶解調模塊、信道譯碼模塊與定位感知模塊；
3.根據權利要求1或2所述的一種空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統，其特征在于：所述基帶發射部分包括信道編碼模塊、基帶調制模塊、成型濾波模塊以及組幀模塊；
4.根據權利要求3所述的一種空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統，其特征在于：所述基帶發射部分還包括距離-角度維度聯合預編碼模塊，距離-角度維度聯合預編碼模塊根據基帶接收部分估計出的單天線通信機的位置信息產生下行鏈路空間定點隱蔽傳輸所需的各通道載頻值和移相值，并根據各通道載頻值和移相值控制下行鏈路空間定點隱蔽傳輸幀通過射頻收發通道在發射過程中的載波頻率和相位。
5.根據權利要求3所述的一種空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統，其特征在于：所述射頻收發通道包括
6.根據權利要求5所述的一種空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統，其特征在于：所述發射通道包括混頻器、移相器和PA，基帶發射部分形成的下行鏈路空間定點隱蔽傳輸幀經過DAC器件形成模擬基帶信號，然后傳輸至每個天線對應的發射通道，不同的發射通道中通過混頻器和移相器加載不同的載頻值和相位值，經過PA發送出去。
7.根據權利要求1所述的一種空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統，其特征在于：所述單天線通信機的位置信息包括距離信息和角度信息。
8.根據權利要求1所述的一種空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統，其特征在于：所述基帶接收部分根據數據傳輸請求獲得上行鏈路反饋的數據信息，上行鏈路反饋的數據信息為上行鏈路反饋信號數據幀，下行鏈路空間定點隱蔽傳輸幀與上行鏈路反饋信號數據幀結構相同，均包括信號捕獲序列、同步序列、傳輸數據部分以及保護間隔，信號捕獲序列主要用于信號捕獲，同步序列用于估計多普勒效應引起的載波頻偏并進行載波頻偏補償，在下行鏈路空間定點隱蔽傳輸幀中傳輸數據部分為隱蔽傳輸數據，在上行鏈路反饋信號傳輸幀中傳輸數據部分為單天線通信機反饋數據，保護間隔主要用于傳輸時延與處理時延保護。
9.基于權利要求1-8任一所述的一種空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統的傳輸方法，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統，其特征在于：包括頻控陣列通信機與單天線通信機，頻控陣列通信機包括基帶接收部分、基帶發射部分和射頻收發通道；
2.根據權利要求1所述的一種空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統，其特征在于：所述基帶接收部分包含多天線信號處理模塊、同步與頻偏補償模塊、基帶解調模塊、信道譯碼模塊與定位感知模塊；
3.根據權利要求1或2所述的一種空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統，其特征在于：所述基帶發射部分包括信道編碼模塊、基帶調制模塊、成型濾波模塊以及組幀模塊；
4.根據權利要求3所述的一種空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統，其特征在于：所述基帶發射部分還包括距離-角度維度聯合預編碼模塊，距離-角度維度聯合預編碼模塊根據基帶接收部分估計出的單天線通信機的位置信息產生下行鏈路空間定點隱蔽傳輸所需的各通道載頻值和移相值，并根據各通道載頻值和移相值控制下行鏈路空間定點隱蔽傳輸幀通過射頻收發通道在發射過程中的載波頻率和相位。
5.根據權利要求3所述的一種空間傳輸位置精準可控的無線傳輸系統，其特征在于：所述射頻收發通道包括發射通道、接收通道以及開關矩陣，開關矩陣包括多個開關，每個開關連接一個天線，且每個開關連接一個接收通道和發射通道，接收通道的另一端連接于多天線信號處理模塊和定位感知模塊，發射通道另一端連接組...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王志強，石定元，高思宇，趙陽，孫芳，王德昊，楊樂，張鳳，夏耘，顧鑫，
申請(專利權)人：中國運載火箭技術研究院，
類型：發明
國別省市：
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