一种多信道无线跳频通信系统的信道分配控制方法

一种多信道无线跳频通信系统的信道分配控制方法

0多信道接入通信心跳频率通信技术是一种重要的干扰技术，其原理可以描述为：通信接收两个共同的频率根据编码序列中规定的序列同步、离散地跳，以扩大频率并实现通信。与传统通信方式相比,跳频通信具有强抗干扰能力、低截获概率性、良好的多址组网能力、强抗衰落及高保密性等优点,在军事领域及民用领域被广泛应用作为典型的抗干扰通信手段,目前,跳频通信多采用多信道接入协议来解决站点隐藏和站点暴露的问题,一般将多个信道分成控制信道和数据信道。控制信道上使用载波监听等机制避免数据冲突,数据信道采用重传和跳频机制支持多路数据并发本论文针对采用独立物理信道的多信道跳频接入系统,提出一种基于独立控制信道配合业务信道实现跳频同步和信道分配的方法,重点解决多个独立信道间跳频同步问题,以及根据不同用户、不同业务进行高效的信道控制和分配问题。1多信道跳频通信系统间的硬件连接跳频通信中同步的基础是实时时钟信息(TOD)的同步,TOD是一个时间变量,随时间的变化而变化,它是由一高精度时钟提供。收发双方的TOD信息保持完全一致是跳频图案同步的关键由于各物理信道均采用相同的跳频图案,使用相同的跳频表,各信道在保持时钟同步的基础上可实现跳频同步。多个信道在维持同步的基础上统一进行时隙分配,典型的时隙分配模型如图2所示。其中信道0作为控制信道用于实现系统的接入和同步控制多信道跳频系统中的控制信道和其它信道均采用相同的跳频表F0,由于跳频表相同,各信道间必然产生相互干扰,尤其是在多信道系统的基站侧存在多个物理信道,干扰问题尤其严重。因此各信道间采用频率偏移机制解决相互干扰问题。如图2所示,信道1在与信道0时钟同步的基础上跳频图案向后偏移M,M值(一般来说M就是常用的跳频网网号)可根据频率范围和频率间隔进行调整,由于各信道间保持跳频同步,偏移后信道之间的跳频频点在同一跳频图案基础上可保证不会相同,也就保证了信道之间不产生相互干扰,同理信道2向后偏移N(N>M)可使信道0、信道1、信道2均不会相互干扰。多信道跳频通信系统根据实际物理信道的数量,可分别对每个信道进行偏移,保证各信道间频率均不产生相互干扰。由于多信道跳频系统多数存在同台多机问题,因此实际系统在通过信道偏移保证信道间不相互干扰的基础上,各信道间的隔离度还将影响多信道跳频系统的频率利用效率。多个信道间的隔离度越高,则有效的可用频率资源越多,也就是用于信道偏移的M/N数值可以越小,可支持更多的信道调度,更大的信道带宽分配,有利于提高信道的利用率。控制信道(信道0)作为同步和控制的专用信道,典型的1个时帧约2其中第一部分为同步时隙,共2个时隙,主要完成用户接入的跳频同步和维持,在系统中存在多个接入点时,通过同步时隙内的信道搜索可实现接入点间的切换;第二部分为控制时隙,共2数据信道(信道1)每个时隙也是65个字节,格式与控制信道相同,由于数据信道要为所用接入系统的数据用户提供数据通道,因此考虑到为了给每个数据用户提供尽量大的带宽、尽量短的通信时延,一般来说每个用户分配4个时隙为宜,支持的最大接入用户数N与信道的物理带宽相关,信道带宽越宽则可支持的用户数越大。但是,在带宽固定的情况下,支持用户数越多,必然导致每个用户的有效带宽下降。因此,最大接入用户数N的选择要根据具体系统的通信保障需求进行综合考虑。话音信道(信道2)采用数字信道分配,每个用户时隙至少保证2400b/s(声码话编码),在物理信道带宽有保障的情况下可以支持损失更小的话音编码方式,如G.729、CVSD、PCM编码。总的来说,每个信道支持的最大接入话音用户数,采用的话音编码都与实际物理系统参数有关,针对如窄带电台等典型跳频物理信道,一般来说每个信道最大支持4个以内的话音用户为宜。用户在突发话音业务时,如图4所示,首先在控制信道(信道0)利用控制时隙向接入基站发出话音通信申请,基站响应后将空闲话音业务信道的分配时隙号发送给申请用户,用户获得信道时隙信息后,在同步条件下切换自身跳频表,接入话音业务信道(信道2),并利用分配的时隙进行话音通信,直到话音业务完成后释放话音业务信道(信道2)的分配时隙,并回到控制信道(信道0)释放对话音业务信道(信道2)的控制。由于数据用户在基站侧注册时已根据用户接入情况分配了各用户在控制信道(信道0)内的轮询时隙号,因此当用户突发数据业务时,首先在控制信道(信道0)响应轮询查询,获得空闲数据业务信道(信道1)的分配时隙号后,在同步条件下切换自身跳频表,接入数据业务信道(信道1),同时利用分配的时隙进行数据通信,在一个时帧结束后回到控制信道(信道0),响应基站发出的控制信息。如无其它抢占业务(如话音)则再次跳转到数据业务信道(信道1)继续1个时帧的数据通信,如此反复;如长期没有数据业务时用户可释放数据信道时隙,直到下次数据突发轮询时再重新分配新的业务时隙。如果用户在信道0接收到基站侧的突发业务控制信息(如话音呼叫),则优先响应突发业务,其信道控制方式按话音业务响应处理,直到突发业务结束后回到控制信道0重新响应数据业务。在实际的多信道跳频通信系统中采用集中式的控制设备同时对多个物理信道进行统一的调度处理可以更好的解决多个物理信道间的跳转和控制。2系统时隙划分和帧结构长度的确定本文通过提出一种应用于多信道跳频通信系统的信道接入及同步控制方法,适用于多个独立物理跳频信道在处理同步和话音、数据业务接入时的信道控制和分配技术,提高多信道跳频系统间信道同步的可靠性和业务信道分配效率,提升系统整体性能。文中所描述的时隙划分、部分时隙长度、帧结构长度和先后顺序仅是一种典型的设计方式,根据实际系统的不同特性可进行