專利名稱：一種窄帶高速跳頻同步實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線抗干擾數(shù)字通信領(lǐng)域，特別是在電子對抗條件下窄帶高速 跳頻通信系統(tǒng)中收、發(fā)信機之間的跳頻同步實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
跳頻通信是一種擴頻通信，收、發(fā)信機之間傳輸信號所采用的載波頻率按 照預(yù)定的規(guī)律進行離散變化，要想截獲其中的通信內(nèi)容則必須要清楚載波頻率 的跳變規(guī)律，因而具有抗干擾、抗截獲的能力，并能作到頻譜資源共享。由于 跳頻本身就是一種擴頻通信，通常跳頻技術(shù)都用在窄帶通信中。
對于跳速小于300跳的慢速跳頻或者寬帶跳頻通信系統(tǒng)中，每跳中含有的 符號數(shù)比較多，可以在一跳中包含跳頻同步序列和發(fā)信機的同步信息。收、發(fā) 信機之間只需要一次頻率碰上之后，即可以完成跳頻同步過程。而在窄帶跳頻 通信系統(tǒng)中，為了對抗跟蹤干擾，必須將跳速提高到1000跳以上。因此窄帶高 速跳頻系統(tǒng)每跳中含有非常有限的符號，必須將跳頻同步序列(以下稱為相關(guān) 序列)和發(fā)信機的同步信息(通常稱為時間信息)分成不同跳來傳輸；這樣發(fā) 信機和收信機之間就需要多次頻率碰上。通常發(fā)信機和收信機開始一次通信之 前各自以自己的時間信息進行隨機頻率跳變；因而在收、發(fā)信機開始通信之前， 需要實現(xiàn)收、發(fā)機同時進行頻率跳變和同時結(jié)束一次頻率跳變(即跳對齊)，以 及每次跳變的頻率均一樣(即頻率同步)，這也就是跳頻通信系統(tǒng)所要建立的跳 頻同步過程。
如果收、發(fā)信機之間的時間信息完全一致，收、發(fā)信機可以在同一時刻載 波頻率跳到經(jīng)過時間信息換算出來的同一頻率上。但是收、發(fā)信機之間需要跳 對齊，要精確到一個樣點周期(采樣率通常為幾百kHz);需要頻率一致，要精 確到一個跳周期(1000跳/秒的跳頻系統(tǒng)，跳周期為lms)。如果收、發(fā)信機的 時間比較接近，跳頻同步用的頻率可以將雙方的時間為參數(shù)進行計算，同步比 較容易實現(xiàn)?，F(xiàn)在就有人提出一種基于這種收、發(fā)信機時間比較接近的跳頻同 歩實現(xiàn)方式在發(fā)信機的跳頻同步幀中既包括前導(dǎo)序列又包括跳頻同步信息，收信機采用慢搜索進行跳頻截獲后，再檢測出含有同步信息的跳頻同步信號， 最后根據(jù)同步信息來建立正確的跳頻同步；該方法也能夠獲得高可靠性的跳頻 同步，但是只能應(yīng)用在收、發(fā)信機時間比較接近的慢速跳頻或者寬帶跳頻通信 系統(tǒng)；由于在窄帶高速跳頻通信系統(tǒng)中，收、發(fā)信之間時間差是完全隨機的， 尤其是在電子對抗和惡劣的自然條件下很難保證收、發(fā)信機雙發(fā)獲得比較精確 的時間信息，因此上面所述的現(xiàn)有跳頻同步實現(xiàn)方式并不能解決窄帶高速跳頻 通信系統(tǒng)中的跳頻同歩問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的就在于提供一種窄帶 高速跳頻同步實現(xiàn)方法，該方法在窄帶高速跳頻通信條件下，既沒有中心站也 沒有衛(wèi)星授時的情況下，實現(xiàn)窄帶高速跳頻通信過程中快速、可靠的跳頻同步， 并且這種跳頻同步算法對收、發(fā)信機之間無時差要求，擺脫了傳統(tǒng)跳頻通信中 對時間信息的要求。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 一種窄帶高速跳頻同步實現(xiàn)方 法，包括以下步驟
歩驟(1)、產(chǎn)生n個跳頻同步頻率，n個頻率中部分頻率是根據(jù)發(fā)信機的時 間信息產(chǎn)生的可變頻率，剩余部分頻率是根據(jù)一串固定的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的固定頻率；
步驟(2)、發(fā)信機采用n個頻率向收信機循環(huán)發(fā)送相關(guān)序列， 一共發(fā)送n+l 個循環(huán)；收信機采用與發(fā)信機相同的n個頻率進行同步慢搜索，每次搜索周期 為(n+l)t，搜索n次；收信機如果同步時的頻率是fi，則收信機退出慢搜索， 緊接著以頻率fi+l接收相關(guān)序列，其中1《i《n-l;
步驟(3)、發(fā)信機發(fā)送完相關(guān)序列后，再向收信機發(fā)送n跳的定標跳；當(dāng) 收信機收到n跳的定標跳后，準備接收勤務(wù)信息；
步驟(4)、發(fā)信機將發(fā)信機的時間信息和勤務(wù)信息進行信道編碼成交織幀 后，按跳傳輸給收信機；
步驟(5)、收信機在收到完整的交織幀之后，進行解交織和信道解碼，還 原出時間信息和勤務(wù)信息。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點及有益效果.-
1、跳頻同步方法中使用的同步頻率， 一部分是隨時間變化的頻率， 一部分 是收、發(fā)信機雙方約定的頻率。這樣，同歩頻率中既有變化的頻率，又有固定 的頻率，保證了雙方無時差要求的條件下同歩的可靠性，同時也具有更強的隱
4蔽性。
2、 本發(fā)明將跳頻同步的建立主要分成三個階段跳同步的慢搜索階段、定 標跳階段及勤務(wù)信息傳輸階段。在跳同步慢搜索階段，發(fā)信機采用一組頻率循 環(huán)發(fā)送，收信機采用同樣一組頻率進行慢搜索，收信機同時靠相關(guān)器不斷檢測 發(fā)信機發(fā)送過來的相關(guān)序列， 一旦相關(guān)器同步上了，即完成了跳對齊和采樣點 對齊。在定標跳階段，發(fā)信機發(fā)送數(shù)據(jù)所采用的頻率與跳同步慢搜索階段的一 致；并采用與發(fā)信機一致的頻率進行快搜索，仍然靠相關(guān)器來進行定標跳搜索。
在勤務(wù)傳輸階段，發(fā)信機將本終端的時間信息及其它勤務(wù)信息進行信道編碼之
后，組成交織幀進行發(fā)送；收信機收到勤務(wù)信息后，將對方的時間信息取代本 終端的時間信息。因而本發(fā)明可以實現(xiàn)窄帶高速跳頻通信過程中快速、可靠的 跳頻同步，并且這種跳頻同步算法對收、發(fā)信機之間無時差要求，擺脫了傳統(tǒng) 跳頻通信中對時間信息的要求。
3、 本發(fā)明將相關(guān)跳(相當(dāng)于寬帶跳頻中的前導(dǎo)字)和時間、勤務(wù)等同步信 息分開在不同的跳中發(fā)送。減少了窄帶高速跳頻系統(tǒng)每跳中含有的符號數(shù)量， 解決了窄帶高速跳頻系統(tǒng)每跳時間短、符號數(shù)少的問題。


圖1是本發(fā)明相關(guān)序列跳的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明慢搜索過程示意圖3是本發(fā)明TOD及其它勤務(wù)信息交織幀方式示意圖4是本發(fā)明的發(fā)信機發(fā)送實現(xiàn)的流程圖5是本發(fā)明的收信機接收實現(xiàn)的流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方 式不限于此實施例。
如圖1 圖5所示，本發(fā)明所述的窄帶高速跳頻同步實現(xiàn)方法，其實施過程 具體包括以下步驟
步驟(1)、產(chǎn)生n個跳頻同步頻率，n個頻率中部分頻率是根據(jù)發(fā)信機的時 間信息(T0D， Time Of Data)和原始密鑰送入偽碼發(fā)生器進而控制頻率合成器 產(chǎn)生的可變頻率，剩余部分頻率是根據(jù)一串固定的數(shù)據(jù)和原始密鑰送入偽碼發(fā) 生器進而控制頻率合成器產(chǎn)生的固定頻率。這樣可以保證跳頻同步與時間無關(guān)。與時間相關(guān)的頻率隨著時間的變化在不斷的變化，可以根據(jù)頻率變化快慢
的需要決定選擇TOD高位還是TOD低位。為了獲得比較隨機的頻率，優(yōu)選采用 TOD較低的位來產(chǎn)生跳頻同步頻率的可變頻率部分。而跳頻同步頻率的固定頻率 部分，其產(chǎn)生原理與現(xiàn)有技術(shù)中利用偽碼發(fā)生器控制頻率合成器產(chǎn)生頻率的原 理一致，故不贅述。如對于50位表示的T0D，則將T0D39 T0D8位送入偽碼發(fā) 生器來控制頻率合成器產(chǎn)生可變頻率，送入0x7ffffff0、 0x7ffffffl、 0x7ffffff2到偽碼發(fā)生器來控制頻率合成器產(chǎn)生3個固定頻率。如果收、發(fā)時 間一致，則增加了跳同步的概率。也可以根據(jù)需要決定固定頻率和可變頻率的 數(shù)量比例。
步驟(2)、跳同步的慢搜索過程如圖2所示。發(fā)信機采用n個頻率向收信 機循環(huán)發(fā)送相關(guān)序列， 一共發(fā)送n+l個循環(huán)；收信機采用與發(fā)信機相同的n個 頻率進行同步慢搜索，每次搜索周期為(n+l)t，搜索n次；收信機如果同步時 的頻率是fi，則收信機退出慢搜索，緊接著以頻率fi+l接收相關(guān)序列，其中l(wèi) 《i《n-l。這樣，慢搜索過程共有n(n+l)跳，其中有n次跳同步的概率。根據(jù) 對抗干擾和同步概率的要求，可以選擇多個循環(huán)的慢搜索。
在圖2中采用了 8個頻率循環(huán)發(fā)送9次。8個循環(huán)頻率中fl f5為與T0D 有關(guān)的可變頻率，f6 f8為與T0D無關(guān)的固定頻率，固定頻率和可變頻率的數(shù) 量比例為3: 5。收信機更換頻率搜索8次，在8次搜索中使用固定頻率有三次。 也就是說整個搜索過程有3次機會可以用固定頻率同步，5次機會使用可變頻率 同步。
發(fā)信機向收信機所發(fā)送的相關(guān)序列，其內(nèi)容是收、發(fā)信機都預(yù)知的；相關(guān) 序列跳的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。收信機預(yù)置相關(guān)序列到相關(guān)器中作為基準序 列；然后每收到一個樣點都要將所收到的前面一跳長度的樣點與相關(guān)器基準序 列進行相關(guān)運算。
在經(jīng)過步驟(2)所述的一個循環(huán)發(fā)送之后，收、發(fā)信機雙方之間在完整一 跳的時間內(nèi)有n次頻率是對齊的；頻率對齊后，發(fā)信機發(fā)送的相關(guān)序列和收信 機相關(guān)器中的基準序列逐個樣點完全對齊，相關(guān)器相關(guān)成功，收、發(fā)信機雙方 完成采樣點對齊，即完成了跳對齊。
步驟(3)、發(fā)信機發(fā)送完相關(guān)序列后，再向收信機發(fā)送n跳的定標跳；當(dāng) 收信機收到n跳的定標跳后，準備接收勤務(wù)信息。
在完成步驟(2)所述的跳對齊之后，收信機仍然不知道發(fā)信機何時發(fā)送完 同步頭，開始進入勤務(wù)信息的傳輸。所以發(fā)信機在發(fā)送完n(n+l)跳之后，需要發(fā)送n跳定標跳。定標跳作為跳對齊和時間信息發(fā)送過程轉(zhuǎn)換的標志跳；當(dāng)收 信機在定標跳階段收到一跳定標跳之后，完成這個循環(huán)接收后才開始準備接收 勤務(wù)信息。
步驟(4)、發(fā)信機將發(fā)信機的時間信息和勤務(wù)信息進行信道編碼成交織幀 后，按跳傳輸給收信機。將勤務(wù)信息以數(shù)據(jù)的形式傳輸，跳同步只完成跳對齊 和采樣點對齊的功能。這樣便于實現(xiàn)窄帶高速跳頻同步。
在前面的跳同步和定標跳期間雖然己經(jīng)完成了跳頻同步，但是收、發(fā)信機 雙方的頻率圖案還不夠隨機。收、發(fā)信機雙方只有在完全使用各自的T0D最低
位進行頻率計算時，頻率才比較隨機。發(fā)信機以傳數(shù)據(jù)的方式將發(fā)信機的T0D 和必要的勤務(wù)信息進行信道編碼(如RS編碼)、交織成交織幀后傳輸給收信機， 當(dāng)收、發(fā)信機雙方的T0D完全一致之后，跳頻同步才真正建立起來。勤務(wù)信息 的傳遞由于不能出錯，必須抗阻塞干擾和隨機干擾。所以勤務(wù)信息釆用信道編 碼方式進行將一跳T0D信息用多跳來傳輸，并且組成一個完成的交織幀。交織 幀的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
步驟(5)、收信機在收到完整的交織幀之后，進行解交織和信道解碼，還 原出時間信息和勤務(wù)信息。對恢復(fù)出來的原始數(shù)據(jù)進行校驗，如果正確，將發(fā) 信機的T0D作為本終端的T0D。當(dāng)收、發(fā)雙方TOD取得一致后，雙方就各自以 T0D送入頻率合成器中進行下面數(shù)據(jù)傳輸過程中的頻率運算了。在下一次通信過 程中，由于剛剛互通后TOD比較一致，n個同步頻率可以達到完全一致，同步概 率可以大大提高。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實 施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、 替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種窄帶高速跳頻同步實現(xiàn)方法，其特征在于包括以下步驟步驟(1)、產(chǎn)生n個跳頻同步頻率，n個頻率中部分頻率是根據(jù)發(fā)信機的時間信息產(chǎn)生的可變頻率，剩余部分頻率是根據(jù)一串固定的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的固定頻率；步驟(2)、發(fā)信機采用n個頻率向收信機循環(huán)發(fā)送相關(guān)序列，一共發(fā)送n+1個循環(huán)；收信機采用與發(fā)信機相同的n個頻率進行同步慢搜索，每次搜索周期為(n+1)t，搜索n次；收信機如果同步時的頻率是fi，則收信機退出慢搜索，緊接著以頻率fi+1接收相關(guān)序列，其中1≤i≤n-1；步驟(3)、發(fā)信機發(fā)送完相關(guān)序列后，再向收信機發(fā)送n跳的定標跳；當(dāng)收信機收到n跳的定標跳后，準備接收勤務(wù)信息；步驟(4)、發(fā)信機將發(fā)信機的時間信息和勤務(wù)信息進行信道編碼成交織幀后，按跳傳輸給收信機；步驟(5)、收信機在收到完整的交織幀之后，進行解交織和信道解碼，還原出時間信息和勤務(wù)信息。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄帶高速跳頻同歩實現(xiàn)方法，其特征在于所述 步驟(1)中可變頻率根據(jù)發(fā)信機的時間信息低位產(chǎn)生。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄帶高速跳頻同歩實現(xiàn)方法，其特征在于所述 步驟(1)中固定頻率和可變頻率的數(shù)量比例為3:5。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的窄帶高速跳頻同步實現(xiàn)方法，其特征 在于所述步驟(1)中可變頻率根據(jù)發(fā)信機的時間信息和原始密鑰送入偽碼發(fā) 生器進而控制頻率合成器產(chǎn)生，固定頻率根據(jù)一串固定的數(shù)據(jù)和原始密鑰送入 偽碼發(fā)生器進而控制頻率合成器產(chǎn)生。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄帶高速跳頻同步實現(xiàn)方法，其特征在于所述步驟(4)中所采用的信道編碼為RS編碼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種窄帶高速跳頻同步實現(xiàn)方法，包括步驟產(chǎn)生n個頻率，其中部分頻率是根據(jù)時間信息產(chǎn)生的可變頻率，剩余部分頻率是根據(jù)一串固定的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的固定頻率；發(fā)信機采用n個頻率向收信機循環(huán)發(fā)送相關(guān)序列，一共發(fā)送n+1個循環(huán)；收信機進行同步慢搜索，如果同步時退出慢搜索；發(fā)信機發(fā)送完相關(guān)序列后，再向收信機發(fā)送n跳的定標跳；當(dāng)收信機收到n跳的定標跳后，發(fā)信機將時間信息和勤務(wù)信息進行信道編碼成交織幀后發(fā)給收信機；收信機收到交織幀后，進行解交織和信道解碼，還原出時間信息和勤務(wù)信息。本方法可以實現(xiàn)窄帶高速跳頻通信過程中快速、可靠的跳頻同步，且對收、發(fā)信機之間無時差要求，擺脫了傳統(tǒng)跳頻通信中對時間信息的要求。
文檔編號H04B7/26GK101626268SQ200910041818
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者靖 弋, 李勝峰, 林家群, 健 王, 胡漢武, 葛金鵬 申請人:廣州海格通信集團股份有限公司