本發(fā)明涉及一種快速同步跳頻電臺組網(wǎng)的實現(xiàn)方法，屬于無線通信領(lǐng)域。利用跳頻電臺組網(wǎng)進行信息的傳輸，可以滿足實際應(yīng)用中對多點通信的要求，同時有效的保障通信的可靠性以及安全性，提高通信的抗干擾能力。

背景技術(shù)：

跳頻通信是指收發(fā)雙方的載波頻率根據(jù)預定規(guī)律在一定頻帶范圍內(nèi)進行隨機跳變的通信方式。相較于傳統(tǒng)的定頻通信，跳頻通信具有較強的抗干擾能力。同時跳頻技術(shù)以其頻率利用率高、組網(wǎng)方便、易于多址通信以及兼容性好等特點被廣泛的應(yīng)用于在軍事或民用領(lǐng)域。

為了滿足現(xiàn)代通信過程中多個終端之間實現(xiàn)點對點跳頻通信，需要對終端進行統(tǒng)一管理，根據(jù)預先約定好的規(guī)則進行相互通信，優(yōu)化信道資源、提高通信效率。對于跳頻通信由于其通信頻點隨跳頻圖案不斷變換，因此可以根據(jù)跳頻圖案擴展網(wǎng)絡(luò)。目前跳頻技術(shù)與TDMA時分多址技術(shù)相結(jié)合的同步正交網(wǎng)絡(luò)以其組網(wǎng)數(shù)量大、網(wǎng)間干擾小、抗偵查等優(yōu)點受到廣泛應(yīng)用。

目前很多基于TDMA技術(shù)的跳頻電臺采用獨立信道單一頻點建立同步的方式，同步建立過程雖然迅速但是易受干擾，組網(wǎng)過程相對簡單，部分終端被干擾后，無法動態(tài)調(diào)節(jié)時隙，造成資源浪費，降低通信效率。本發(fā)明提供一種基于TDMA時分多址技術(shù)的快速同步跳頻電臺組網(wǎng)方法。該方法通過中心節(jié)點建立時間基準，完成組網(wǎng)同步；同步過程中采用快跳掃描慢跳跟蹤的方式，同時通過對網(wǎng)內(nèi)電臺時隙的動態(tài)分配以及遲入網(wǎng)電臺的處理，該方法較之上述同步正交網(wǎng)絡(luò)法能夠提高同步過程的抗干擾能力、以及跳頻網(wǎng)絡(luò)的通信效率和穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種快速同步跳頻電臺的組網(wǎng)實現(xiàn)方法，能實現(xiàn)多電臺之間分時隙點對多點通信，實現(xiàn)電臺時隙的動態(tài)分配以及遲入網(wǎng)處理。具有同步穩(wěn)定、通信效率高、抗干擾能力強、抗截獲能力強等特點。

本發(fā)明是采用以下技術(shù)手段實現(xiàn)的：

一種快速同步跳頻電臺的組網(wǎng)實現(xiàn)方法，其組網(wǎng)方式如下：

1.1 網(wǎng)絡(luò)的同步過程以主機快速跳頻掃描，從機慢速跳頻跟蹤的方式建立握手通信，主從機采用一組專門用于同步的跳頻圖案；建立同步后的通信過程則采用另外一組具有良好自相關(guān)性、互相關(guān)性的跳頻圖案；

1.2 同步過程中主機根據(jù)接收到的從機的反饋信息，動態(tài)監(jiān)控網(wǎng)內(nèi)電臺數(shù)量，對通信時隙進行實時分配，去掉多余時隙；從機根據(jù)分配到的時隙，在各自時隙發(fā)送數(shù)據(jù)，整個網(wǎng)絡(luò)保持嚴格的時隙同步，并進行正常通信；

1.3 遲入網(wǎng)的電臺循環(huán)慢速跳頻跟蹤主機的掃描信息，主機調(diào)控整個網(wǎng)絡(luò)，每隔一定時間發(fā)送遲入網(wǎng)掃描信息，剔除掉網(wǎng)電臺，加入遲入網(wǎng)申請電臺，重新分配時隙，組織通信網(wǎng)絡(luò)；

前述步驟中1.1、1.2的同步建立步驟如下：

2.1主機開機后按照同步跳頻圖案快速掃描，在每個頻點發(fā)送相同的信道同步信息，同步信息包含反饋時隙信息；從機開機后按照與主機相同的跳頻圖案進行慢掃描跟蹤，在每個頻點上駐留固定時間接收主機的同步信息；

2.2 如果從機接收到主機發(fā)送的信道同步頭幀，則等待反饋時隙到來時發(fā)送反饋確認幀，每個從機根據(jù)自己的編號反饋時隙有所不同；如果從機沒有接收到主機發(fā)送的信道同步頭幀，則從機繼續(xù)慢跳跟蹤；主機循環(huán)發(fā)送完同步信息進入接收狀態(tài)，接收各從機發(fā)送的反饋確認幀；

2.3 如果主機接收到各從機的反饋確認幀，則主機根據(jù)接收到的反饋信息建立一個從機列表，記錄網(wǎng)內(nèi)從機數(shù)量以及從機號；主機轉(zhuǎn)而進入時隙分配狀態(tài)，向網(wǎng)內(nèi)從機發(fā)送時隙分配幀；從機發(fā)送完反饋確認幀后進入接收狀態(tài)，接收主機的時隙分配幀；如果主機沒有接收到任何從機的反饋確認幀，則返回2.1的主從機開機后的過程；

2.4 主機發(fā)送完時隙分配幀后進入接收狀態(tài)，接收各從機的時隙確認幀；從機接收到時隙分配幀后進入發(fā)送狀態(tài)，按分配的時隙發(fā)送時隙確認幀；如果主機沒有收到所有從機的時隙確認幀，則返回2.3的過程；如果沒有收到任何從機的時隙確認幀，則返回2.1的過程；

2.5如果主機接收到所有網(wǎng)內(nèi)從機的時隙確認幀，則建網(wǎng)同步成功，進入發(fā)送狀態(tài)；主機發(fā)送通信確認幀，從機接收到通信確認幀后進入接收狀態(tài)；整個網(wǎng)絡(luò)開始分時隙通信，每個電臺在各自時隙發(fā)送數(shù)據(jù)，在非本機時隙接收數(shù)據(jù)；

前述步驟中1.3對遲入網(wǎng)電臺和掉網(wǎng)電臺申請?zhí)幚磉^程如下：

3.1 如果遲入網(wǎng)檢測計時器計時到M（M為遲入網(wǎng)計時器的計數(shù)最大值），則由2.5返回2.1的過程，遲入網(wǎng)電臺接收主機的同步信息，網(wǎng)絡(luò)重新建立，加入遲入網(wǎng)電臺，剔除掉網(wǎng)電臺；

3.2 跳頻電臺網(wǎng)絡(luò)進入通信狀態(tài)后，掉網(wǎng)檢測計時器以及遲入網(wǎng)檢測計時器開始計時；若掉網(wǎng)檢測計時器計時到N（N為掉網(wǎng)檢測計時器的計數(shù)最大值），則由2.5返回2.4的過程，由主機再次接收從機的時隙確認幀；

前述步驟3.2中所述的掉網(wǎng)檢測計時器用于對掉網(wǎng)電臺檢測時間間隔進行計數(shù)，當網(wǎng)內(nèi)主從機循環(huán)發(fā)送完一次數(shù)據(jù)后計時器加1；

前述步驟中3.1、3.2中所述的遲入網(wǎng)檢測計時器用于對遲入網(wǎng)電臺檢測時間間隔進行計數(shù)，當網(wǎng)內(nèi)主從機循環(huán)發(fā)送完一次數(shù)據(jù)后計時器加1。

本發(fā)明一種快速同步跳頻電臺的組網(wǎng)實現(xiàn)方法，具有以下優(yōu)勢：

1.跳頻組網(wǎng)同步過程采用快跳同步掃描以及慢跳同步跟蹤的方式，結(jié)合獨立信道法、同步頭法以及精準時鐘法實現(xiàn)，組網(wǎng)同步穩(wěn)定性好、失步率低、同步過程的抗截獲能力強。

2.跳頻組網(wǎng)系統(tǒng)基于時分多址技術(shù)，實現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)電臺的精準分時隙跳頻通信。組網(wǎng)中心節(jié)點可以對電臺時隙進行動態(tài)分配，動態(tài)處理遲入網(wǎng)電臺的入網(wǎng)申請。組網(wǎng)時隙利用率高、通信效率高、抗干擾性強、抗截獲能力強。

附圖說明

圖1為組網(wǎng)方法實現(xiàn)過程圖；

圖2為快跳掃描和慢跳跟蹤過程圖；

圖3為主機通信流程圖；

圖4為從機通信流程圖；

圖5為組網(wǎng)時隙分配圖；

具體實施方式

以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的實施做進一步的說明：

組網(wǎng)方法中首先規(guī)定一個終端為主機，作為中心節(jié)點，用于發(fā)送同步信息、時隙分配信息等以建立網(wǎng)絡(luò)同步，其他終端為從機。

圖1是組網(wǎng)方法的實現(xiàn)過程圖，①過程使用快速跳頻掃描方式，采用同步過程的跳頻圖案；①②過程采用同步頭法，通過對同步頭幀的收發(fā)達到電臺之間的同步；②③④⑤過程采用固定信道法，所有電臺都是在約定信道收發(fā)數(shù)據(jù)；③④過程對電臺時隙進行動態(tài)分配；⑥⑦⑧過程組網(wǎng)電臺分時隙通信，采用另外一組用于通信過程的跳頻圖案。

圖2是建立同步過程中主機快跳掃描和從機慢跳跟蹤的過程圖。采用同步組網(wǎng)方式時，網(wǎng)內(nèi)終端建立同步是組網(wǎng)方法實現(xiàn)過程的核心之一。如圖2所示，同步過程中以采用8個頻點的跳頻圖案為例。主機的頻率切換周期為T，主機在每個周期T內(nèi)發(fā)送相同的同步信息幀，以8T為一個循環(huán)，發(fā)送8個循環(huán)，總共是64T。主機掃描發(fā)送時隙后是反饋時隙，如圖2中所示，如果有n個從機，則設(shè)置n個從機反饋時隙，用于主機接收從機反饋確認幀。從機的頻率切換周期是主機切換頻點周期的8倍為8T，接收主機的同步信息幀；若從機接收到主機的同步信息幀，則根據(jù)同步信息幀中的信息在反饋時隙發(fā)送反饋確認幀，各從機根據(jù)本機ID號依次在反饋時隙發(fā)送反饋確認幀。若主機沒有收到任何從機的反饋確認幀，則返回快跳掃描狀態(tài)，重復以上過程，直到跳頻電臺組網(wǎng)同步建立。以上過程結(jié)合了同步頭法、獨立信道法。

圖3和圖4分別詳細描述了網(wǎng)內(nèi)主機和從機的同步建立以及通信過程，如前述步驟2.1~2.5和3.1~3.2所述。組網(wǎng)過程中包括了主機快跳掃描、從機慢跳跟蹤的跳頻建立同步過程；主機根據(jù)反饋信息按需動態(tài)分配時隙的過程；定時監(jiān)測網(wǎng)內(nèi)電臺數(shù)量，以及遲入網(wǎng)處理、電臺掉網(wǎng)處理的過程；網(wǎng)內(nèi)電臺按照用于通信過程的跳頻圖案分時隙跳頻通信的過程。

主機上電后進入快跳掃描狀態(tài)，從機上電后進入慢跳跟蹤狀態(tài)，主從機按照圖2所述步驟跳頻建立同步，然后主機根據(jù)從機的反饋信息，編制從機列表，記錄反饋的從機電臺數(shù)量以及電臺ID號，制定時隙分配方案，然后發(fā)送時隙分配幀。如果主機沒有接收到任何從機的反饋確認信息，則主機返回快跳掃描狀態(tài)。從機接收時隙分配幀，提取出與本機匹配的時隙信息，然后按照順序在本機時隙向主機發(fā)送時隙確認幀。從機發(fā)送完時隙確認幀后隨即進入接收狀態(tài)，如果接收到通信確認幀，則可隨主機進入跳頻通信狀態(tài)；如果依舊接收到主機的時隙分配幀，則繼續(xù)發(fā)送時隙確認幀。在等待時隙確認過程中，主機如果沒有接收到所有從機的時隙確認幀，則會再次發(fā)送時隙分配幀，如果依舊沒有收到所有從機的時隙確認幀，則返回快跳掃描過程重新建立同步；如果主機接收到所有從機的時隙確認幀，則發(fā)送通信確認幀，組網(wǎng)系統(tǒng)進入跳頻通信狀態(tài)。

該組網(wǎng)方法基于時分多址技術(shù)，首先是主機時隙，主機發(fā)送數(shù)據(jù)，其他從機都處于接收狀態(tài)，然后依次是從機1時隙、從機2時隙、直至從機n時隙。依照此方式達到半雙工目的，網(wǎng)內(nèi)所有電臺之間都能實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。通信過程中加入了對遲入網(wǎng)電臺的處理以及對電臺掉網(wǎng)的處理。具體處理方式是分別加入遲入網(wǎng)檢測計時器M和掉網(wǎng)檢測計時器N。

設(shè)跳頻系統(tǒng)的跳速設(shè)置為500跳每秒，則每個時隙的持續(xù)時長為2毫秒，那么整個同步過程不超過120毫秒，掉網(wǎng)檢測過程需要從機反饋確認，耗時8毫秒。假設(shè)網(wǎng)內(nèi)已有1臺主機和3臺從機入網(wǎng)，則得到如下三個數(shù)據(jù)：

1）每個通信周期是4個通信時隙，即8毫秒；

2）遲入網(wǎng)時間占用率為遲入網(wǎng)處理時長與遲入網(wǎng)通信持續(xù)時長的比值，為120/8M；

3）掉網(wǎng)檢測時間占用率為掉網(wǎng)處理時長與掉網(wǎng)通信持續(xù)時長的比值，為8/8N；

為了在滿足遲入網(wǎng)電臺快速入網(wǎng)的同時能夠保證較高的通信效率，根據(jù)對多次實驗結(jié)果的分析將遲入網(wǎng)時間占用率的值設(shè)置為5，將掉網(wǎng)檢測時間占用率的值設(shè)置為10，則M取75，N取10。實際設(shè)計中可根據(jù)對通信速率以及對遲入網(wǎng)反應(yīng)速度的要求將M和N的數(shù)值進行適當修改。

主機發(fā)送完通信確認幀進入跳頻通信狀態(tài)時，兩個計時器分別加1。主機通信時隙結(jié)束后，對兩個計時器進行判別：

1、如果計時N到，計時M未到：組網(wǎng)內(nèi)電臺中斷數(shù)據(jù)通信，主機發(fā)送對時同步頭幀，從機在各自時隙反饋確認，如果反饋的電臺數(shù)與上次確認的網(wǎng)內(nèi)電臺數(shù)一致表示沒有電臺掉網(wǎng)，則繼續(xù)從機時隙通信，如果反饋的電臺數(shù)與同步過程中確認的網(wǎng)內(nèi)電臺數(shù)不一致表示有電臺掉網(wǎng)，則返回快跳掃描過程重新建立同步。

2、如果計時N未到，計時M到：組網(wǎng)內(nèi)電臺直接返回快速掃描過程重新建立同步，以處理遲入網(wǎng)電臺的入網(wǎng)工作。

3、如果計時N未到，計時M未到：進入從機時隙，從機依次發(fā)送通信數(shù)據(jù)。

圖5是對跳頻通信過程中主從機時隙分配的描述，在進入通信狀態(tài)后，主從機被依次分配為等時的時隙，各電臺在各自時隙發(fā)送數(shù)據(jù)，其他時隙接收數(shù)據(jù)。