一種多信道無線跳頻通信系統(tǒng)的信道分配控制方法

一種多信道無線跳頻通信系統(tǒng)的信道分配控制方法

0多信道接入通信心跳頻率通信技術是一種重要的干擾技術，其原理可以描述為：通信接收兩個共同的頻率根據(jù)編碼序列中規(guī)定的序列同步、離散地跳，以擴大頻率并實現(xiàn)通信。與傳統(tǒng)通信方式相比,跳頻通信具有強抗干擾能力、低截獲概率性、良好的多址組網(wǎng)能力、強抗衰落及高保密性等優(yōu)點,在軍事領域及民用領域被廣泛應用作為典型的抗干擾通信手段,目前,跳頻通信多采用多信道接入?yún)f(xié)議來解決站點隱藏和站點暴露的問題,一般將多個信道分成控制信道和數(shù)據(jù)信道?？刂菩诺郎鲜褂幂d波監(jiān)聽等機制避免數(shù)據(jù)沖突,數(shù)據(jù)信道采用重傳和跳頻機制支持多路數(shù)據(jù)并發(fā)本論文針對采用獨立物理信道的多信道跳頻接入系統(tǒng),提出一種基于獨立控制信道配合業(yè)務信道實現(xiàn)跳頻同步和信道分配的方法,重點解決多個獨立信道間跳頻同步問題,以及根據(jù)不同用戶、不同業(yè)務進行高效的信道控制和分配問題。1多信道跳頻通信系統(tǒng)間的硬件連接跳頻通信中同步的基礎是實時時鐘信息(TOD)的同步,TOD是一個時間變量,隨時間的變化而變化,它是由一高精度時鐘提供。收發(fā)雙方的TOD信息保持完全一致是跳頻圖案同步的關鍵由于各物理信道均采用相同的跳頻圖案,使用相同的跳頻表,各信道在保持時鐘同步的基礎上可實現(xiàn)跳頻同步。多個信道在維持同步的基礎上統(tǒng)一進行時隙分配,典型的時隙分配模型如圖2所示。其中信道0作為控制信道用于實現(xiàn)系統(tǒng)的接入和同步控制多信道跳頻系統(tǒng)中的控制信道和其它信道均采用相同的跳頻表F0,由于跳頻表相同,各信道間必然產(chǎn)生相互干擾,尤其是在多信道系統(tǒng)的基站側存在多個物理信道,干擾問題尤其嚴重。因此各信道間采用頻率偏移機制解決相互干擾問題。如圖2所示,信道1在與信道0時鐘同步的基礎上跳頻圖案向后偏移M,M值(一般來說M就是常用的跳頻網(wǎng)網(wǎng)號)可根據(jù)頻率范圍和頻率間隔進行調整,由于各信道間保持跳頻同步,偏移后信道之間的跳頻頻點在同一跳頻圖案基礎上可保證不會相同,也就保證了信道之間不產(chǎn)生相互干擾,同理信道2向后偏移N(N>M)可使信道0、信道1、信道2均不會相互干擾。多信道跳頻通信系統(tǒng)根據(jù)實際物理信道的數(shù)量,可分別對每個信道進行偏移,保證各信道間頻率均不產(chǎn)生相互干擾。由于多信道跳頻系統(tǒng)多數(shù)存在同臺多機問題,因此實際系統(tǒng)在通過信道偏移保證信道間不相互干擾的基礎上,各信道間的隔離度還將影響多信道跳頻系統(tǒng)的頻率利用效率。多個信道間的隔離度越高,則有效的可用頻率資源越多,也就是用于信道偏移的M/N數(shù)值可以越小,可支持更多的信道調度,更大的信道帶寬分配,有利于提高信道的利用率?？刂菩诺?信道0)作為同步和控制的專用信道,典型的1個時幀約2其中第一部分為同步時隙,共2個時隙,主要完成用戶接入的跳頻同步和維持,在系統(tǒng)中存在多個接入點時,通過同步時隙內的信道搜索可實現(xiàn)接入點間的切換;第二部分為控制時隙,共2數(shù)據(jù)信道(信道1)每個時隙也是65個字節(jié),格式與控制信道相同,由于數(shù)據(jù)信道要為所用接入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)用戶提供數(shù)據(jù)通道,因此考慮到為了給每個數(shù)據(jù)用戶提供盡量大的帶寬、盡量短的通信時延,一般來說每個用戶分配4個時隙為宜,支持的最大接入用戶數(shù)N與信道的物理帶寬相關,信道帶寬越寬則可支持的用戶數(shù)越大。但是,在帶寬固定的情況下,支持用戶數(shù)越多,必然導致每個用戶的有效帶寬下降。因此,最大接入用戶數(shù)N的選擇要根據(jù)具體系統(tǒng)的通信保障需求進行綜合考慮。話音信道(信道2)采用數(shù)字信道分配,每個用戶時隙至少保證2400b/s(聲碼話編碼),在物理信道帶寬有保障的情況下可以支持損失更小的話音編碼方式,如G.729、CVSD、PCM編碼?？偟膩碚f,每個信道支持的最大接入話音用戶數(shù),采用的話音編碼都與實際物理系統(tǒng)參數(shù)有關,針對如窄帶電臺等典型跳頻物理信道,一般來說每個信道最大支持4個以內的話音用戶為宜。用戶在突發(fā)話音業(yè)務時,如圖4所示,首先在控制信道(信道0)利用控制時隙向接入基站發(fā)出話音通信申請,基站響應后將空閑話音業(yè)務信道的分配時隙號發(fā)送給申請用戶,用戶獲得信道時隙信息后,在同步條件下切換自身跳頻表,接入話音業(yè)務信道(信道2),并利用分配的時隙進行話音通信,直到話音業(yè)務完成后釋放話音業(yè)務信道(信道2)的分配時隙,并回到控制信道(信道0)釋放對話音業(yè)務信道(信道2)的控制。由于數(shù)據(jù)用戶在基站側注冊時已根據(jù)用戶接入情況分配了各用戶在控制信道(信道0)內的輪詢時隙號,因此當用戶突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務時,首先在控制信道(信道0)響應輪詢查詢,獲得空閑數(shù)據(jù)業(yè)務信道(信道1)的分配時隙號后,在同步條件下切換自身跳頻表,接入數(shù)據(jù)業(yè)務信道(信道1),同時利用分配的時隙進行數(shù)據(jù)通信,在一個時幀結束后回到控制信道(信道0),響應基站發(fā)出的控制信息。如無其它搶占業(yè)務(如話音)則再次跳轉到數(shù)據(jù)業(yè)務信道(信道1)繼續(xù)1個時幀的數(shù)據(jù)通信,如此反復;如長期沒有數(shù)據(jù)業(yè)務時用戶可釋放數(shù)據(jù)信道時隙,直到下次數(shù)據(jù)突發(fā)輪詢時再重新分配新的業(yè)務時隙。如果用戶在信道0接收到基站側的突發(fā)業(yè)務控制信息(如話音呼叫),則優(yōu)先響應突發(fā)業(yè)務,其信道控制方式按話音業(yè)務響應處理,直到突發(fā)業(yè)務結束后回到控制信道0重新響應數(shù)據(jù)業(yè)務。在實際的多信道跳頻通信系統(tǒng)中采用集中式的控制設備同時對多個物理信道進行統(tǒng)一的調度處理可以更好的解決多個物理信道間的跳轉和控制。2系統(tǒng)時隙劃分和幀結構長度的確定本文通過提出一種應用于多信道跳頻通信系統(tǒng)的信道接入及同步控制方法,適用于多個獨立物理跳頻信道在處理同步和話音、數(shù)據(jù)業(yè)務接入時的信道控制和分配技術,提高多信道跳頻系統(tǒng)間信道同步的可靠性和業(yè)務信道分配效率,提升系統(tǒng)整體性能。文中所描述的時隙劃分、部分時隙長度、幀結構長度和先后順序僅是一種典型的設計方式,根據(jù)實際系統(tǒng)的不同特性可進行