用于快速跳頻系統(tǒng)的跳頻圖案同步方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及擴展頻譜通信領域。
【背景技術】
[0002]跳頻通信因為具有強抗干擾性和保密性的優(yōu)點最早應用于軍用通信中。在20世紀50年代，各國就已經(jīng)開始進行理論研宄了。跳速變快，數(shù)據(jù)傳輸速率變高是跳頻通信系統(tǒng)的必然發(fā)展趨勢，有了數(shù)字信號處理技術(DSP)和微電子的快速進步，以及不斷提出的各種新的跳頻方法，例如自適應跳頻、混沌跳頻等，跳頻通信的發(fā)展勢必會迎來一個高潮。
[0003]作為跳頻的關鍵技術的跳頻同步的發(fā)展也非?？?。跳頻同步十分復雜，不僅包括了傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的載波同步、幀同步、位同步還包括了跳頻圖案同步。同步的主要難點就是跳頻圖案的同步，只有在此基礎上，進行解跳，把信息從載波上分離出來，得到基帶信號，才能進行位同步和幀同步，保證數(shù)據(jù)正確的解調(diào)和譯碼。同時，設計者要考慮到跳頻系統(tǒng)工作時遇到的各種困難，例如高跳速工作時，低信噪比條件，系統(tǒng)時鐘誤差很大時，同步在這些惡劣的情況下如何完成。只有跳頻系統(tǒng)的同步技術更加可靠，快速時，跳頻系統(tǒng)的整體性能才能上升。現(xiàn)在對于跳頻系統(tǒng)的研宄主要集中在超高速跳頻上，相應的對跳頻同步提出了更高的要求，同步成功率越來越高，同步時間越來越短，為了滿足這些要求，跳頻同步也出現(xiàn)了新的方法和思路。
[0004]跳頻圖案同步常用的方法有四種，可以分為獨立信道法，自同步法，同步字頭法和參考時鐘法。下面分別介紹:
[0005]I)獨立信道法利用一個專門的信道來傳送同步信息，以此同步信息實現(xiàn)同步的方法。
[0006]2)參考時鐘法通過某種方法向網(wǎng)內(nèi)所有電臺分配一個公共時基(如衛(wèi)星授時)，依次實現(xiàn)同步。
[0007]3)自同步法發(fā)送機發(fā)送的信息序列，跳頻頻率中隱含同步信息，之后在接收機中將同步信息提取出來，從而實現(xiàn)同步的方法。
[0008]4)同步字頭法在發(fā)送數(shù)據(jù)信息之前，先發(fā)送一個同步字頭，該同步字頭中含有生成跳頻圖案所需的全部信息以及本地時鐘信息，接收機按照同步字頭提供的信息實現(xiàn)跳頻同步。
[0009]綜上所述，快速跳頻系統(tǒng)的跳頻圖案同步方案應該具有如下特征:
[0010]I)同步的可靠性包括同步建立時間、同步保持時間等多項指標。同步時間即指從同步建立開始到同步建立完成所用的時間，是衡量同步性能好壞的重要指標。同步保持時間是指收發(fā)雙方的同步以跳對跳方式保持的持續(xù)時間。同步保持時間與時鐘穩(wěn)定度有密切關系O
[0011]2)同步的抗偵查性為抗偵查，需進行同步頻率的掩蓋保護，同步頻率應盡可能在整個跳頻頻率表上偽隨機地變化。同時應該使同步信號在空中的時間縮短，在多個同步頻率上傳送同步信息，采用大量非同步頻率的無用傳輸來混雜掩蓋有用傳輸，也可以將同步信息加密。
[0012]3)同步的抗干擾性包括抗人為干擾和抗噪聲干擾的性能。在惡劣干擾環(huán)境下，為了能保證通信正常，可以采取同步信息本身的差錯控制技術，應用同步認定的算法控制策略和同步狀態(tài)下地失步算法控制策略，都可以使同步概率盡可能高，假同步概率(即虛檢概率)盡可能小。
[0013]4)同步的抗假冒性假冒同步信息干擾是指干擾方使用通信方的同步頻率，向空間發(fā)射出速率、格式及信息結構等都合法的假冒同步信息，對通信方實施干擾。
[0014]現(xiàn)有的方案及優(yōu)缺點:跳頻同步的重要性不言而喻，所以也一直是跳頻研宄的熱點，上述四種基本同步方案的優(yōu)缺點都很明顯。獨立信道法需要專門的信道來傳送同步信息，有的通信系統(tǒng)難以提供專門的信道，因此獨立信道法的應用受到限制，另外同步信息的傳送方式不隱蔽，易于被敵方發(fā)現(xiàn)和干擾。優(yōu)點是同步建立時間短，能不斷地傳送同步信息，保持系統(tǒng)的長時間同步。參考時鐘法對時基的精度、穩(wěn)定度的要求極高，而設計這樣的時基難度極大，成本很高同時對時基的依賴性太大，不得到準確的時基就完全無法同步。自同步法具有節(jié)省信道、節(jié)省信號功率和同步信息隱蔽的優(yōu)點。缺點是初始同步所需時間長，只適用于簡單跳頻序列的跳頻系統(tǒng)。同步字頭法具有快速同步的優(yōu)點，但同步字頭易遭到干擾，須加同步保護措施，浪費了頻率資源和信號功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明為了解決在高跳頻速率的情況下，難以快速準確實現(xiàn)跳頻圖案的同步的問題，從而提供一種用于快速跳頻系統(tǒng)的跳頻圖案同步方法。
[0016]用于快速跳頻系統(tǒng)的跳頻圖案同步方法，它由以下步驟實現(xiàn):
[0017]步驟一、接收機開機，慢掃描通信中使用的頻點，判斷是否接收到的第一個相關峰為正，如果判斷結果為是，則執(zhí)行步驟二一 ；如果判斷結果為否，則執(zhí)行步驟二二 ；
[0018]步驟二一、繼續(xù)掃描數(shù)個周期，并記錄每個頻點所捕獲成功的次數(shù)，結束掃描，執(zhí)行步驟二 ；
[0019]步驟二二、記錄捕獲相關峰次數(shù)；并判斷捕獲次數(shù)超過預設門限，如果判斷結果為是，則執(zhí)行步驟三；如果判斷結果為否，則執(zhí)行步驟二二一 ；
[0020]步驟二二一、返回執(zhí)行步驟二二 ；
[0021 ] 步驟三、駐留在捕獲成功次數(shù)最多的頻率上，接收前導序列，確定同步頻率序號，計算時鐘信息的差值，并改成正確的時鐘信息；
[0022]步驟四、用步驟三獲得的正確的時鐘信息計算同步頻率，直到接收端再一次捕獲成功駐留頻率后，執(zhí)行步驟五；
[0023]步驟五、從下一個同步頻率開始以正常的速率開始跟跳，接收完整的初始同步信息，計算跳頻圖案，直到空跳結束之后，開始正常的跳頻通信，執(zhí)行步驟六；
[0024]步驟六、接收機接收勤務跳，用勤務信息中的前導序列計算相關峰，用相關峰的位置調(diào)整跳頻的起止時刻，保證跳頻同步的跟蹤。
[0025]步驟一中所述的慢掃描的頻率為:正常跳頻速率的N分之一，N為正整數(shù)。
[0026]步驟三中所述的計算同步頻率的方法為:
[0027]步驟A、將k位的時鐘信息與一個k行、η列的隨機矩陣的每一列做與運算，得到一個新的k行、η列的矩陣，執(zhí)行步驟B ;k和η均為正整數(shù)；
[0028]步驟B、統(tǒng)計每一列的I的個數(shù)，若個數(shù)為奇數(shù)，則記為I ;若個數(shù)為偶數(shù)，則記為0，得到一個η位的二進制數(shù)，轉(zhuǎn)換為十進制，用該二進制數(shù)來挑選跳頻頻率表中的頻率作為同步頻率，執(zhí)行步驟C ;
[0029]步驟C、用比原時鐘慢一分鐘的新時鐘信息執(zhí)行步驟A和B，直到產(chǎn)生N-1個同步頻率，執(zhí)行步驟D ；
[0030]步驟D、檢驗步驟C所述的N-1個同步是否滿足寬間隔，要求每兩個頻率號之間的間隔大于m，m為實數(shù)；
[0031]如果不滿足，則改變隨機矩陣，返回執(zhí)行步驟A，若滿足，則作為產(chǎn)生的同步頻率。
[0032]步驟五中的初始同步信息包括粗同步序列、幀同步序列、時鐘信息和空跳；
[0033]其中:粗同步序列即:前導序列；粗同步序列為自相關性良好的m序列，而且不同的同步頻率發(fā)送的粗同步序列不同，粗同步序列與同步頻率--對應；
[0034]接收端通過接收到的粗同步序列判斷同步頻率序號，從而改正時鐘信息。
[0035]步驟六中的勤務信息包括粗同步序列、幀同步序列、時鐘信息和空跳；
[0036]勤務信息中的粗同步序列是與初始同步信息中的粗同步序列相反的m序列。
[0037]勤務跳均勻地在數(shù)據(jù)信息中出現(xiàn)。
[0038]本發(fā)明將自同步法、參考時鐘法、同步字頭法相結合，達到即保證了初始同步時間