基于蓝牙内核的跳频系统及跳频频点压缩方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于蓝牙内核的跳频系统及方法，其由发送端和接收端组成，其中发送端包括时钟、伪码产生器、频率合成器、调制器，接收端包括时钟、伪码产生器、频率合成器、混频器、中频放大器、调制器，其特征在于，所述伪码产生器产生伪随机序列去控制所述频率合成器生成跳频载波序列，从而生成跳频图样，其中蓝牙内核生成的频点压缩得到多个每组预定数目的频点的跳频序列，所述预定数目小于32，发射机用的跳频载波序列与接收机产生的跳频载波序列一致，同步后，经混频后得到一个固定的中频信号。通过将原来蓝牙32个频点压缩，通过蓝牙跳频算法选择跳频图样，将跳频图样映射到跳频的频率值上。映射出来的伪随机序列中，连续32个伪随机数不会重复，且有较低的相关性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及跳频通信领域，尤其是一种基于蓝牙内核的自适应跳频系统及跳频频点压缩方法。
技术介绍
跳频是最常用的扩频方式之一，其工作原理是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式，也就是说，通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变并且这些跳频讯号必须遵守FCC的要求，使用75个以上的跳频讯号、且跳频至下一个频率的最大时间间隔(Dwell Time)为400ms。采用跳频技术是为了确保通信的秘密性和抗干扰性。与定频通信相比，跳频通信比较隐蔽也难以被截获。只要对方不清楚载频跳变的规律，就很难截获我方的通信内容。从通信技术的实现方式来说，“跳频”是一种用码序列进行多频频移键控的通信方式，也是一种码控载频跳变的通信系统。通信收发双方的跳频图案是事先约好的，同步地按照跳频图案进行跳变。这种跳频方式称为常规跳频(Normal FH)。随着现代战争中的电子对抗越演越烈，在常规跳频的基础上又提出了自适应跳频。它增加了频率自适应控制和功率自适应控制两方面。在跳频通信中，跳频图案反映了通信双方的信号载波频率的规律，保证了通信方发送频率有规律可循，但又不易被对方所发现。常用的跳频码序列是基于m序列、M序列、RS码等设计的伪随机序列。这些伪随机码序列通过移位寄存器加反馈结构来实现，结构简单，性能稳定，能够较快实现同步。它们可以实现较长的周期，汉明相关特性也比较好，但是当存在人为的故意干扰(如预测码序列后进行的跟踪干扰)时，这些序列的抗干扰能力较差。现有射频遥控系统中的跳频频点压缩方法同步时间长或复杂程度高。其中 一种是，射频接收端与射频遥控器分别扫描所有频道，并依据频道质量对其已由好至差的顺序进行排序，选择其中排序最前的一定数量的频道进行标记，后续跳频时根据标记及排序进行相应跳频，若射频接收端接收到射频遥控器发来的跳频信息，则根据跳频信息进行相应跳频，而射频遥控器在同步后向射频接收端发送下一次跳频的跳频信息。另外一种是，采用两点或者三点(也有不跳的)，发射机上有开关或者按键用来对码，而且对码都比较麻烦，其跳频协议：发射机，每台发射机有一个全局唯一的ID，发射的时候每帧数据都包含这个ID，发射机每2ms，跳频一次，要跳到频率随机生成，但是选频道的范围要剔除上一次的频率。可以随机生成三个，并把这三个频点加到要发送的数据帧中，这样可以保证160ms内所有的频点都能跳到。接收机，接收机上有一个按键，按住以后进入对码模式。在对码模式下，旁边只能有一台发射机，或者可以只接收信号强度大于某个阈值的数据帧。接收机提供数据帧中的发射机ID，并存到自己的eeprom中，并从这时起，检查接受每帧的数据中的ID，只有同这个ID相同时才接受。接收机有两种跳频接收模式，快跳和慢跳。在开始跳时慢跳，每200ms跳一次。起始频率是随机从80个频道中选取的。反正200ms以后一定能收到发射机发来的数据，一旦接受到一帧以后就知道发射机下一个频点，马上转到那个频点，这样就实现跳频多址。以上只是列出了两种比较常见的跳频方案。现在的跳频系统都以缩短同步时间和降低复杂度为目标。分析以上两种方案，第一种扫描所有信道需要时间，然后选择最优的几个频点作为跳频使用，随机性强，隐秘性高，但是扫描频点需要不少时间，同步时间长。第二种其对码方式以及慢跳机制与本专利技术有点相似，但是频点只有两到三个，复杂度降低了，但是隐匿性差。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种基于蓝牙内核的自适应跳频系统及跳频频点压缩方法，根据蓝牙内核生成的32个频点压缩选出若干个频点，不改变其原来特性，依然保持良好的随机性以及相关性，且不重复。本专利技术采用的AFH技术是对原始蓝牙跳频序列的一种改进,它允许蓝牙设备缩减频点的数量,其基本原理是通过分辨出ISM频段中优良和恶化的信道,从而避免使用恶化信道,减少受干扰的程度。当蓝牙微微网进入AFH状态后,其跳频序列可使用的频点N的数量是动态变化的,但规定必须有一个最小值Nmin,即Nmin≤N≤79。Bluetooth1.2协议中将Nmin定义为20。AFH只用于连接状态,而不会改变寻呼、查询等状态时的跳频序列。结合上述所说的市面上的一些跳频方案，频点数量少导致可预测性增强，扫描所有频点选最优频点导致同步时间长。本专利技术使用的蓝牙内核跳频序列由bluetooth设备标志(主设备bluetooth地址低位部分28bit)决定，每个时隙的载频由所述时隙的相位(即时隙号)决定。Bluetooth设备标志共28位，可以区分228个跳频序列，数量非常巨大。时隙号是27位的主设备clk，一个完整的跳频序列持续时间为227*625us＝23.3h。跳频序列中任意32个连续载频覆盖的范围至少达到64MHz每个频率的访问机会是相同的。可见bluetooth跳频序列数量巨大，而且每个序列都有较好的随机性。另外，由于有了循环前缀，使得IFFT FFT操作把原来的线性卷积变成循环卷积，大大简化相应的信号处理复杂度。参考到市面上的对码方法，本专利技术中采用“四次握手”方法使发射机和接收机之间做交互，数据包中包含有ID的数据帧，作用是发射机告知接收机ID， 因为蓝牙内核的输入为ID和CLK，使两者生成相同的随机序列，第二个作用是存放到EEPROM中，不对码的时候取出内存中ID生成伪随机序列。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于蓝牙内核的跳频系统，其由发送端和接收端组成，其中发送端包括时钟、伪码产生器、频率合成器、调制器，接收端包括时钟、伪码产生器、频率合成器、混频器、中频放大器、调制器，其特征在于，所述伪码产生器产生伪随机序列去控制所述频率合成器生成跳频载波序列，从而生成跳频图样，其中蓝牙内核生成的频点压缩得到多个每组预定数目的频点的跳频序列，所述预定数目小于32，发射机用的跳频载波序列与接收机产生的跳频载波序列一致，同步后，经混频后得到一个固定的中频信号。优选的，其芯片没有蓝牙主时钟，本地时钟根据地址生成通过偏移量调整。优选的，所述载波序列按照奇偶分开，偶数在列表上半部份，奇数在列表的下半部分。优选的，本蓝牙内核产生多个每组23个的跳频序列，为在原蓝牙内核生成的32个为一组的频点中选择23个频点。优选的，在蓝牙内核生成的一组的频点中选择所述预定数目的频点的过程中，舍弃除所述预定数目的剩余频点。优选的，所述每个跳频序列组内没有重复的频点。一种基于蓝牙内核的跳频频点压缩方法，其跳频系统由发送端和接收端组成，其中发送端包括时钟、伪码产生器、频率合成器、调制器，接收端包括时钟、伪码产生器、频率合成器、混频器、中频放大器、调制器，其特征在于，所述伪码产生器产生伪随机序列去控制所述频率合成器生成跳频载波序列，从而生成跳频图样，其中蓝牙内核生成的频点压缩得到多个每组预定数目的频点 的跳频序列，所述预定数目小于32，发射机用的跳频载波序列与接收机产生的跳频载波序列一致，同步后，经混频后得到一个固定的中频信号。优选的，其芯片没有蓝牙主时钟，本地时钟根据地址生成通过偏移量调整。优选的，所述载波序列按照奇偶分开，偶数在列表上半部份，奇数在列表的下半部分。优选的，本蓝牙内核产生多个每组23个的跳频序列，为在原蓝牙内核生成的32个为一组的频点中选择23个频点。优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于蓝牙内核的跳频系统，其由发送端和接收端组成，其中发送端包括时钟、伪码产生器、频率合成器、调制器，接收端包括时钟、伪码产生器、频率合成器、混频器、中频放大器、调制器，其特征在于，所述伪码产生器产生伪随机序列去控制所述频率合成器生成跳频载波序列，从而生成跳频图样，其中蓝牙内核生成的频点压缩得到多个每组预定数目的频点的跳频序列，所述预定数目小于32，发射机用的跳频载波序列与接收机产生的跳频载波序列一致，同步后，经混频后得到一个固定的中频信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于蓝牙内核的跳频系统，其由发送端和接收端组成，其中发送端包括时钟、伪码产生器、频率合成器、调制器，接收端包括时钟、伪码产生器、频率合成器、混频器、中频放大器、调制器，其特征在于，所述伪码产生器产生伪随机序列去控制所述频率合成器生成跳频载波序列，从而生成跳频图样，其中蓝牙内核生成的频点压缩得到多个每组预定数目的频点的跳频序列，所述预定数目小于32，发射机用的跳频载波序列与接收机产生的跳频载波序列一致，同步后，经混频后得到一个固定的中频信号。2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙内核的跳频系统，其特征在于：其芯片没有蓝牙主时钟，本地时钟根据地址生成通过偏移量调整。3.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙内核的跳频系统，其特征在于：所述载波序列按照奇偶分开，偶数在列表上半部份，奇数在列表的下半部分。4.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙内核的跳频系统，其特征在于：本蓝牙内核产生多个每组23个的跳频序列，为在原蓝牙内核生成的32个为一组的频点中选择23个频点。5.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙内核的跳频系统，其特征在于：在蓝牙内核生成的一组的频点中选择所述预定数目的频点的过程中，舍弃除所述预定数目的剩余频点。6.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙内核的跳频系统，其特征在于：所述每个跳频序列组内没有重复的频点。7.一种基于蓝牙内核的跳频频点压缩方法，其跳频系统由发送端和接收端组成，其中发送端包括时钟、伪码产生器、频率合成器、调制器，接收端包括时钟、伪码产生器、频率合成器、混频器、中频放大器、调制器，其特征在于，所述伪码产生器产生伪随机序列去控制所述频率合成器生成跳频载波序列，从而生成跳频图样，其中蓝牙内核生成的频点压缩得到多个每组预定数目的频点的跳频序列，所述预定数目小于32，发射机用的跳频载波序列与接收机产生的跳...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶永信，韩国军，温嘉颖，崔福广，方毅，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44