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(shù)是一種重要的干擾技術(shù)，其原理可以描述為：通信接收兩個(gè)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(kuò)大頻率并實(shí)現(xiàn)通信。與傳統(tǒng)通信方式相比,跳頻通信具有強(qiáng)抗干擾能力、低截獲概率性、良好的多址組網(wǎng)能力、強(qiáng)抗衰落及高保密性等優(yōu)點(diǎn),在軍事領(lǐng)域及民用領(lǐng)域被廣泛應(yīng)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(diǎn)隱藏和站點(diǎn)暴露的問題,一般將多個(gè)信道分成控制信道和數(shù)據(jù)信道。控制信道上使用載波監(jiān)聽等機(jī)制避免數(shù)據(jù)沖突,數(shù)據(jù)信道采用重傳和跳頻機(jī)制支持多路數(shù)據(jù)并發(fā)本論文針對(duì)采用獨(dú)立物理信道的多信道跳頻接入系統(tǒng),提出一種基于獨(dú)立控制信道配合業(yè)務(wù)信道實(shí)現(xiàn)跳頻同步和信道分配的方法,重點(diǎn)解決多個(gè)獨(dú)立信道間跳頻同步問題,以及根據(jù)不同用戶、不同業(yè)務(wù)進(jìn)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(chǔ)是實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息(TOD)的同步,TOD是一個(gè)時(shí)間變量,隨時(shí)間的變化而變化,它是由一高精度時(shí)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(guān)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(shí)鐘同步的基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)跳頻同步。多個(gè)信道在維持同步的基礎(chǔ)上統(tǒng)一進(jìn)行時(shí)隙分配,典型的時(shí)隙分配模型如圖2所示。其中信道0作為控制信道用于實(shí)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(cè)存在多個(gè)物理信道,干擾問題尤其嚴(yán)重。因此各信道間采用頻率偏移機(jī)制解決相互干擾問題。如圖2所示,信道1在與信道0時(shí)鐘同步的基礎(chǔ)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(hào))可根據(jù)頻率范圍和頻率間隔進(jìn)行調(diào)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(diǎn)在同一跳頻圖案基礎(chǔ)上可保證不會(huì)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(huì)相互干擾。多信道跳頻通信系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際物理信道的數(shù)量,可分別對(duì)每個(gè)信道進(jìn)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(tái)多機(jī)問題,因此實(shí)際系統(tǒng)在通過信道偏移保證信道間不相互干擾的基礎(chǔ)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(gè)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(diào)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(gè)時(shí)幀約2其中第一部分為同步時(shí)隙,共2個(gè)時(shí)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(gè)接入點(diǎn)時(shí),通過同步時(shí)隙內(nèi)的信道搜索可實(shí)現(xiàn)接入點(diǎn)間的切換;第二部分為控制時(shí)隙,共2數(shù)據(jù)信道(信道1)每個(gè)時(shí)隙也是65個(gè)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(gè)數(shù)據(jù)用戶提供盡量大的帶寬、盡量短的通信時(shí)延,一般來說每個(gè)用戶分配4個(gè)時(shí)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(guān),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(dǎo)致每個(gè)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(jìn)行綜合考慮。話音信道(信道2)采用數(shù)字信道分配,每個(gè)用戶時(shí)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(gè)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(shí)際物理系統(tǒng)參數(shù)有關(guān),針對(duì)如窄帶電臺(tái)等典型跳頻物理信道,一般來說每個(gè)信道最大支持4個(gè)以內(nèi)的話音用戶為宜。用戶在突發(fā)話音業(yè)務(wù)時(shí),如圖4所示,首先在控制信道(信道0)利用控制時(shí)隙向接入基站發(fā)出話音通信申請(qǐng),基站響應(yīng)后將空閑話音業(yè)務(wù)信道的分配時(shí)隙號(hào)發(fā)送給申請(qǐng)用戶,用戶獲得信道時(shí)隙信息后,在同步條件下切換自身跳頻表,接入話音業(yè)務(wù)信道(信道2),并利用分配的時(shí)隙進(jìn)行話音通信,直到話音業(yè)務(wù)完成后釋放話音業(yè)務(wù)信道(信道2)的分配時(shí)隙,并回到控制信道(信道0)釋放對(duì)話音業(yè)務(wù)信道(信道2)的控制。由于數(shù)據(jù)用戶在基站側(cè)注冊(cè)時(shí)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(nèi)的輪詢時(shí)隙號(hào),因此當(dāng)用戶突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí),首先在控制信道(信道0)響應(yīng)輪詢查詢,獲得空閑數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(信道1)的分配時(shí)隙號(hào)后,在同步條件下切換自身跳頻表,接入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(信道1),同時(shí)利用分配的時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,在一個(gè)時(shí)幀結(jié)束后回到控制信道(信道0),響應(yīng)基站發(fā)出的控制信息。如無其它搶占業(yè)務(wù)(如話音)則再次跳轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(信道1)繼續(xù)1個(gè)時(shí)幀的數(shù)據(jù)通信,如此反復(fù);如長期沒有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)用戶可釋放數(shù)據(jù)信道時(shí)隙,直到下次數(shù)據(jù)突發(fā)輪詢時(shí)再重新分配新的業(yè)務(wù)時(shí)隙。如果用戶在信道0接收到基站側(cè)的突發(fā)業(yè)務(wù)控制信息(如話音呼叫),則優(yōu)先響應(yīng)突發(fā)業(yè)務(wù),其信道控制方式按話音業(yè)務(wù)響應(yīng)處理,直到突發(fā)業(yè)務(wù)結(jié)束后回到控制信道0重新響應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在實(shí)際的多信道跳頻通信系統(tǒng)中采用集中式的控制設(shè)備同時(shí)對(duì)多個(gè)物理信道進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度處理可以更好的解決多個(gè)物理信道間的跳轉(zhuǎn)和控制。2系統(tǒng)時(shí)隙劃分和幀結(jié)構(gòu)長度的確定本文通過提出一種應(yīng)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(gè)獨(dú)立物理跳頻信道在處理同步和話音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入時(shí)的信道控制和分配技術(shù),提高多信道跳頻系統(tǒng)間信道同步的可靠性和業(yè)務(wù)信道分配效率,提升系統(tǒng)整體性能。文中所描述的時(shí)隙劃分、部分時(shí)隙長度、幀結(jié)構(gòu)長度和先后順序僅是一種典型的設(shè)計(jì)方式,根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的不同特性可進(jìn)行