在跳频电台网络中实现自动频率探测建网的方法及单元技术

本发明专利技术公开了一种在跳频电台网络中实现自动频率探测建网的方法，包括以下阶段：（１）搜索建网阶段，（２）信道质量反馈阶段，（３）主台决策阶段，（４）选频结果阶段。本发明专利技术还公开了一种在跳频电台网络中实现自动频率探测建网的单元。本方法，尤其在恶劣电磁环境下，自动开始频率探测，为多用户成功建网通信提供了一种有效的手段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，具体涉及一种在跳频电台网络中实现自动频率探测建 网的方法及单元。
技术介绍
在移动通信设备的所有应用和服务中，网络连接和相应的数据服务是移动用户最 迫切需求的服务。当前，大多数无线装置之间的大多数连接通过固定基础设施提供或专用 网络来实现。军事作战、地震及救灾等环境的动态特意味着这些应用不能依靠访问固定的、 预先建立的通信基础设施，这就对通信设备提出新的要求，不需要基础设施支持，能够动态 自组网以及网络必须快速展开。这就要求移动通信设备在未知的地形和复杂的电磁环境 下，能够快速探测频谱，避开通信质量较差的频点，有效保证各个节点间的可靠通信和较高 的通信率。现有的频谱探测方案主要针对基于上下行信道对称的点对点的通信，系统只是 对若干个单向信道进行搜索。这些方案并不适用于由多部移动通信设备组成的Ad hoc网 络。Ad hoc网络应用中，多个节点组成的网络覆盖范围较广，每两个节点间的可用频 点和上下行信道质量都不相同，系统在组网前就必须探明各个节点附近的信道情况，使整 个系统始终工作在可靠频点上。
技术实现思路
本专利技术为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种在跳频电台网络中实现自 动频率探测建网的方法，尤其在恶劣电磁环境下，自动开始频率探测，为多用户成功建网通 信提供了一种有效的手段。本专利技术的另一目的在于提供一种在跳频电台网络中实现自动频率探测建网的单兀。本专利技术使用设备的内部结构采用了印制板母板加单元盒的方案。电台采用基于 硬件总线的硬件体系结构和基于嵌入式实时操作系统上的软件体系结构，实现模块化、可 扩展、可继承、可移植的开放、通用的系统体系结构，在此基础上实现高速跳频、高速数据传 输、组网协议和多种业务功能。—种在跳频电台网络中实现自动频率探测建网的方法，其特征在于包括以下阶 段(1)搜索建网阶段开始自动频率探测建网，首先通过人机交互模块设置电台操 作信息，主控制子模块收到操作信息后，将信息分解成一系列内部指令，并控制数字信号处 理子模块启动接入层和物理层的相关信号处理，数字信号处理子模块按照信号处理结果控 制信道模块在设计的频点或频段上发送和探测接收信号；具体过程如下①、初始探测同步，在主台和从台之间建立统一的时钟，使跳频频率同步，使物理 层的同步接收顺利进行；主台通过信道模块在探测频段的N个频点逐跳发送同步信息，各从台进入长搜索过程，以固定的频率窗口接收主台入网同步信息；从台在捕获到主台入网 同步信息后，更新自己的系统信息，与主台保持同步，并进入逐跳接收过程；每部从台都有 各自的入网计时；主台进行64轮发送，从台从256个频点中随机的选择64个频点进行长同 步搜索，这样从台在每个频点上都有一次长同步机会；从台在每个频点上以固定的256ms 进行长同步搜索，直到同步Pn搜索成功，经过RS16 (15，11)译码后，如果CRC校验成功，则 认为收到探测同步跳，初始同步完成，否则认为是虚警，继续进行长同步搜索；②、初始同步完成后，从台要更新自身的TON信息与主台保持一致，以当前频点序 号作为TON的低8位，结合接收同步信息中TON的高M位信息，得到总的TON信息；③、初始同步成功后，在256个频点上依次接收，评估下行信道质量，以Ibit表示； 采用大数判决的方式，每个频点的信道质量初始化为0，每成功接收一次，则加1，否则减1 ； 最后一轮循环时，进行符号判决，如累计信道质量值大于0，表明该频点可用，否则该频点不 可用；以256bit来记录要反馈的下行信道质量，每个bit位对应频点的序号，取值为1表明 该频点可用，取值为0表明该频点不可用；每个从台的反馈信息共需要32个字节传输；(2)信道质量反馈阶段从台把通过信道模块接收的信号，送到数字信号处理子 模块中处理，统计出每个频点的下行质量，再将这些信息通过信道模块在各个频点上依次 发送给主台；从台的反馈时隙分为512跳，依次在2M个频点上发送，共分为两轮发送，第 一轮用于发送反馈同步跳，使主台基本与从台成功同步；第二轮发送数据跳，每个数据跳中 传递相同的33字节，包括32字节的反馈信息和1个字节的CRC校验信息；主台通过信道 模块依次在各个频点上接收反馈信道信息，同时通过数字信号处理子模块评估上行信道质 量，由于在主台进行选频决策，上行信道质量信息以4bit表示，根据信道估计过程中的信 噪比计算得到；依次将各频点的信道质量信息传到主控制子模块；从台反馈阶段结束后， 从台进入频表接收阶段，依次在256个频点上接收主台发送的频表同步跳，直到人工操作 退出探测模式，按照所接收到的频表进行跳频通信；如果没有接收到频表，则以原频表进行 跳频；(3)主台决策阶段反馈过程完成后，主台的数字模块共得到10张信道质量评估 表，包括5张1比特的下行信道质量表和5张4比特的上行信道质量表，在由人机交互模块 设置的选频决策方式，得出最终的选频结果；(4)选频结果下发阶段选频结果下发是指主台将数字模块中的选频结果通过信 道模块在全频段下发给各个从台，从台将主台决策的结果保存到数字模块中，并配置各自 的跳频频表供信道模块使用；①、主台重复发送5轮频表时隙，每时隙分为512跳，依次在256频点上发送；分为 两轮发送，第一轮用于发送频表同步跳，使从台基本与主台成功同步；第二轮发送数据跳， 每个数据跳中传递相同的33字节，包括32字节的频表信息和1个字节的CRC校验信息；主 台发送的频表数据跳的结构与从台发送的反馈数据跳结构相同；频表下发阶段结束后，主 台进入值守收状态，直到人工操作退出探测模式，以新频表进行正常的跳频通信；②、采用主台自动选频决策，决策时间为IOM跳；主台发完64轮探测同步跳后，如 未能收到从台的反馈信息，经过固定的主台决策时间和频表发送时间后，继续发送64轮探 测同步跳，直至收到从台的反馈信息；或者采用人工方式的选频决策，进入探测模式发送64轮探测同步跳，如果未能接收到从台反馈信息，再次进入探测模式发送64轮探测同步跳，直至收到从台的反馈信息。在所有步骤之后，在迟入网时隙要加入若干数据跳以传输现用的频表信息，使迟 入网的从台能够以新的跳频表进行切频。所述步骤(3)中的选频决策，为人工方式或自动方式选频人工方式选频将这十张表输出到终端，由主台操作者挑选频点，作为最终选择的 频表，决策时间不固定；自动方式选频由预定好的决策算法自动挑选出主台与各个从台之间信道质量最 好的频率子集的交集，作为最终选择的频表，决策时间固定。所述自动方式选频的决策时间设定为102%is，最终被选择的频表以32Byte = 256Bit存储，每个比特位表示该序号的频点是否被选中。在跳频电台网络中实现自动频率探测建网的单元，其特征在于包括主台探测建 网单元和从台探测建网单元，所述主台探测建网单元、从台探测建网单元都包括主板、人机 交互模块、数字模块和信道模块，人机交互模块、数字模块、信道模块与主板连接；数字模块，是整个电台的核心部分，包括相互连接的主控制子模块和数字信号处 理子模块；主控制子模块，包括相互连接的内核模块、板级支持包(BSP，BoardSupport Packet)模块，以及分别与内核模块连接的控制接口模块、数据接口模块、信道接入模块、路 由模块、网关本文档来自技高网...

【技术保护点】
在跳频电台网络中实现自动频率探测建网的方法，其特征在于包括以下阶段：（１）搜索建网阶段：开始自动频率探测建网，首先通过人机交互模块设置电台操作信息，主控制子模块收到操作信息后，将信息分解成一系列内部指令，并控制数字信号处理子模块启动接入层和物理层的相关信号处理，数字信号处理子模块按照信号处理结果控制信道模块在设计的频点或频段上发送和探测接收信号；具体过程如下：①、初始探测同步，在主台和从台之间建立统一的时钟，使跳频频率同步，使物理层的同步接收顺利进行；主台通过信道模块在探测频段的Ｎ个频点逐跳发送同步信息，各从台进入长搜索过程，以固定的频率窗口接收主台入网同步信息；从台在捕获到主台入网同步信息后，更新自己的系统信息，与主台保持同步，并进入逐跳接收过程；每部从台都有各自的入网计时；主台进行６４轮发送，从台从２５６个频点中随机的选择６４个频点进行长同步搜索，这样从台在每个频点上都有一次长同步机会；从台在每个频点上以固定的２５６ｍｓ进行长同步搜索，直到同步Ｐｎ搜索成功，经过ＲＳ１６译码后，如果ＣＲＣ校验成功，则认为收到探测同步跳，初始同步完成，否则认为是虚警，继续进行长同步搜索；②、初始同步完成后，从台要更新自身的ＴＯＮ信息与主台保持一致，以当前频点序号作为ＴＯＮ的低８位，结合接收同步信息中ＴＯＮ的高２４位信息，得到总的ＴＯＮ信息；③、初始同步成功后，在２５６个频点上依次接收，评估下行信道质量，以１ｂｉｔ表示；采用大数判决的方式，每个频点的信道质量初始化为０，每成功接收一次，则加１，否则减１；最后一轮循环时，进行符号判决，如累计信道质量值大于０，表明该频点可用，否则该频点不可用；以２５６ｂｉｔ来记录要反馈的下行信道质量，每个ｂｉｔ位对应频点的序号，取值为１表明该频点可用，取值为０表明该频点不可用；每个从台的反馈信息共需要３２个字节传输；（２）信道质量反馈阶段：从台把通过信道模块接收的信号，送到数字信号处理子模块中处理，统计出每个频点的下行质量，再将这些信息通过信道模块在各个频点上依次发送给主台；从台的反馈时隙分为５１２跳，依次在２５４个频点上发送，共分为两轮发送，第一轮用于发送反馈同步跳，使主台基本与从台成功同步；第二轮发送数据跳，每个数据跳中传递相同的３３字节，包括３２字节的反馈信息和１个字节的ＣＲＣ校验信息；主台通过信道模块依次在各个频点上接收反馈信道信息，同时通过数字信号处理子模块评估上行信道质量，由于在主台进行...

【技术特征摘要】
1.在跳频电台网络中实现自动频率探测建网的方法，其特征在于包括以下阶段(1)搜索建网阶段开始自动频率探测建网，首先通过人机交互模块设置电台操作信 息，主控制子模块收到操作信息后，将信息分解成一系列内部指令，并控制数字信号处理子 模块启动接入层和物理层的相关信号处理，数字信号处理子模块按照信号处理结果控制信 道模块在设计的频点或频段上发送和探测接收信号；具体过程如下①、初始探测同步，在主台和从台之间建立统一的时钟，使跳频频率同步，使物理层的 同步接收顺利进行；主台通过信道模块在探测频段的N个频点逐跳发送同步信息，各从台 进入长搜索过程，以固定的频率窗口接收主台入网同步信息；从台在捕获到主台入网同步 信息后，更新自己的系统信息，与主台保持同步，并进入逐跳接收过程；每部从台都有各自 的入网计时；主台进行64轮发送，从台从256个频点中随机的选择64个频点进行长同步搜 索，这样从台在每个频点上都有一次长同步机会；从台在每个频点上以固定的256ms进行 长同步搜索，直到同步Pn搜索成功，经过RS16译码后，如果CRC校验成功，则认为收到探测 同步跳，初始同步完成，否则认为是虚警，继续进行长同步搜索；②、初始同步完成后，从台要更新自身的TON信息与主台保持一致，以当前频点序号作 为TON的低8位，结合接收同步信息中TON的高M位信息，得到总的TON信息；③、初始同步成功后，在256个频点上依次接收，评估下行信道质量，以Ibit表示；采 用大数判决的方式，每个频点的信道质量初始化为0，每成功接收一次，则加1，否则减1 ；最 后一轮循环时，进行符号判决，如累计信道质量值大于0，表明该频点可用，否则该频点不可 用；以256bit来记录要反馈的下行信道质量，每个bit位对应频点的序号，取值为1表明该 频点可用，取值为0表明该频点不可用；每个从台的反馈信息共需要32个字节传输；(2)信道质量反馈阶段从台把通过信道模块接收的信号，送到数字信号处理子模块 中处理，统计出每个频点的下行质量，再将这些信息通过信道模块在各个频点上依次发送 给主台；从台的反馈时隙分为512跳，依次在2M个频点上发送，共分为两轮发送，第一轮用 于发送反馈同步跳，使主台基本与从台成功同步；第二轮发送数据跳，每个数据跳中传递相 同的33字节，包括32字节的反馈信息和1个字节的CRC校验信息；主台通过信道模块依次 在各个频点上接收反馈信道信息，同时通过数字信号处理子模块评估上行信道质量，由于 在主台进行选频决策，上行信道质量信息以4bit表示，根据信道估计过程中的信噪比计算 得到；依次将各频点的信道质量信息传到主控制子模块；从台反馈阶段结束后，从台进入 频表接收阶段，依次在256个频点上接收主台发送的频表同步跳，直到人工操作退出探测 模式，按照所接收到的频表进行跳频通信；如果没有接收到频表，则以原频表进行跳频；(3)主台决策阶段反馈过程完成后，主台的数字模块共得到10张信道质量评估表，包 括5张1比特的下行信道质量表和5张4比特的上行信道质量表，在由人机交互模块设置 的选频决策方式，得出最终的选频结果；(4)选频结果下发阶段选频结果下发是指主台将数字模块中的选频结果通过信道模 块在全频段下发给各个从台，从台将主台决策的结果保存到数字模块中，并配置各自的跳 频频表供信道模块使用；①、主台重复发送5轮频表时隙，每时隙分为512跳，依次在256频点上发送；分为两轮 发送，第一轮用于发送频表同步跳，使从台基本与主台成功同步；第二轮发送数据跳，每个 数据跳中传递相同的33字节，包括32字节的频表信息和1个字节的CRC校验信息；主台发送的频表数据跳的结构与从台发送的反馈数据跳结构相同；频表下发阶段结束后，主台进 入值守收状态，直到人工操作退出探测模式，以新频表进行正常的跳频通信；②、采用主台自动选频决策，决策时间为IOM跳；主台发完64轮探测同步跳后，如未能 收到从台的反馈信息，经过固定的主台决策时间和频表发送时间后，继续发送64轮探测同 步跳，直至收到从台的反馈信息；...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵凯，王云飞，陈锐，
申请(专利权)人：广州海格通信集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]