一种快速跳频通信的实现方法技术

本发明专利技术涉及一种快速跳频通信的实现方法，该方法基于帧同步技术，将同步信息包含在协议帧内，经过3次确认以保证主、从机之间建立正常、稳定的同步，进而进入快速跳频通信过程。通信过程中使用了协议帧和数据帧两种类型的帧。在建立同步和进行跳频通信过程中，对协议帧和数据帧分别进行了纠检错能力较强的交织编码和RS编码（Reed-Solomon，美国数学家和工程师IrvingStoyReed和GustaveSolomon发明专利技术的一种编码），保证了传输的可靠性，提高了抗干扰能力。在进行跳频通信时，采用基于logistic映射（由PierreFran?oisVerhulst提出的一种逻辑映射）生成的混沌序列作为跳频图案，使得跳频频率的随机性增强，提高了跳频电台的抗干扰性和抗侦破性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种快速跳频通信的实现方法。跳频通信技术是扩频通信技术的ー种，属于无线通信领域。跳频通信系统具有很强的抗干扰能力，在军事无线通信和民用移动通信中获得了越来越广泛的应用。
技术介绍
跳频通信过程中收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行变化。从通信技 术的实现方式来看，跳频是ー种用码序列进行多频频移键控的通信方式，也是ー种码控载频跳变的通信系统。与定频通信相比，跳频通信比较隐蔽也难以被捕获。只要对方不清楚载频跳变的规律，就很难截获发送方的通信内容。同时，跳频通信也具有良好的抗干扰能力，即使有部分频点被干扰，仍能在其它未被干扰的频点上进行正常的通信。由于跳频通信系统是瞬时窄带系统，它易干与其它的窄带通信系统兼容，即跳频电台可以与常规的窄带电台互通，有利于设备的更新。常规跳频通信中收发双方的跳频图案是事先约定好的，通信时同步地按照跳频图案进行跳变。随着现代战争中的电子对抗越演越烈，在常规跳频的基础上又提出了自适应跳频。为了更好地提高系统抗窃听能力和抗干扰能力，本专利技术采用一种基于logistic映射(由Pierre Franpois Verhulst提出的一种逻辑映射)生成的混沛序列作为跳频图案,具有抗侦破性好、安全可靠的特点。本专利技术提出的同步方案要求通信双方均具有精准的基准參考时钟。同步过程采用定频方式建立握手通信，因而具有建立同步时间短的特点。建立握手后，接收方提取出发送方信号中隐含的同步信息，进而进行快速跳频通信。通过同步头内部不断校正精准时钟可有效减少失步概率，而且即使失步也很容易重新建立同歩。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供ー种快速跳频通信的实现方法。具有建立同步时间短、失步概率小、抗干扰性强、抗侦破性好，安全可靠的特点。本专利技术是采用以下技术手段实现的 ー种快速跳频通信的实现方法，包括以下步骤 I.I当按下主机通信键后，主机连续发送3个信道同步头帧，然后转入接收等待状态；如果从机连续3次成功收到信道同步头帧，则向主机发送通信正常确认帧，然后转入接收等待状态； I.2如果主机收到从机反馈的通信正常确认帧，则发送对时同步头帧，然后转入接收等待状态，否则一直处于接收等待状态直到超时重新发送3个信道同步头帧；如果从机收到对时同步头帧，则发送对时正常确认帧，然后转入接收等待状态，同时准备接收数据并解码，频率驻留计数器开始计数，计数到驻留频点末端时切换频点并使换频计数器加I ;如果从机没有收到对时同步头帧则一直处于接收等待状态，直到超时回到接收信道同步头帧的状态； I. 3如果主机收到从机反馈的通信正常确认帧，则对数据进行编码并发送，同时频率驻留计数器计数，计数到驻留频点末端按照跳频图案的规律切換频率并使换频计数器加I ; I. 4如果主机和从机换频计数器计数到M，则主机发送时钟校验帧，然后转入接收状态等待从机反馈；如果从机收到时钟校验帧，则发送通信正常确认帧； I. 5如果主机和从机换频计数器未计数到M，则主机、从机重复进行步骤I. 3的数据通信过程，直到换频计数器计数到M为止； 1.6如果主机收到从机反馈的通信正常确认帧，则回到步骤I. 2的过程，否则一直等待直到超时回到步骤I. I的过程； 前述步骤I. I、I. 2、I. 4中的信道同步头帧、对时同步头帧、通信正常确认帧和时钟校验帧，采用36位协议帧帧头作为帧起始标志，该36位协议帧帧头为ニ进制数111000100101110010111000100101110010 ； 前述步骤I. 3中的跳频图案产生过程包括以下步骤 2.1由平衡Gold码(Robert S. Gold专利技术的ー种码序列)和非线性变换模块产生ー组伪随机码序列，即平衡Gold码序列，平衡Gold码由11位的双m序列移位寄存器组合而成，对其进行非线性变换，产生ー个6位的输出值，每个值对应一个频点； 2.2采用logistic映射(由Pierre Franpois Verhulst提出的一种逻辑映射)生成混沌序列，每连续的6位截取成ー个片段，通过与Gold码和非线性变换模块输出的频点值进行异或，从而实现对步骤2. I中的平衡Gold码和非线性变换模块产生的伪随机序列进行加密； 2.3对步骤2. 2得到的加密图案进行宽间隔处理，得到最終的跳频图案； 前述步骤I. 3中的编码方式是RS (15,11)编码(Reed-Solomon,美国数学家IrvingStoy Reed和工程师Gustave Solomon专利技术的一种编码)和交织编码，所述步骤I. 2中的解码方式是RS译码和解交织； 前述步骤I. 2,1. 3中所述的频率驻留计数器用于对频率驻留的时间进行计数； 前述步骤I. 2、I. 3、I. 4、I. 5中所述的换频计数器用于对频率切換次数进行计数； 前述步骤I. 4、I. 5中的M值小于最小时间值，该最小时间内产生的系统时钟累计误差会使主机和从机产生失步。附图说明 图I为主机通信流程 图2为从机通信流程 图3为协议帧格式； 图4为数据帧格式； 图5为跳频图案结构框 图6为L-G模型(由A. Lempel和H. Greenberger提出的模型)结构框 图7为RS编码结构框图；图8为RS编码运算单元功能框 图9为双矩阵交织法结构框图； 图10为RS译码结构框 图11为RS译码运算单元流程图。具体实施例方式以下结合说明书附图对本专利技术的实施例做进ー步的说明 參照图I、图2，主机和从机通信过程如前步骤I. f I. 6所述。该通信过程包含了电台收发双发的握手通信、同步、编解码以及快速跳频过程中的数据传输。开始通信时，主机和从机通过信道同步头帧测试信道，信道正常后通过对时同步头帧进行对吋，然后进行数据通信，同时频率驻留计数器和换频计数器开始计数。当换频计数器计数至M时，暂停数据通信，主机和从机进行时钟校验。如果校验不成功则重新通过信道同步头帧测试信道；如果校验成功则判断通信是否结束，如果没有结束则重复进行数据通信过程，同时频率驻留计数器和换频计数器进行计数。同步过程中用到了四种协议帧，分别是信道同步头帧、对时同步头帧、通信正常确认帧和时钟校验帧。由于在无线信道上传输吋，出现误码的可能性较大，所以需要对协议帧进行容错处理。本专利技术采用36位协议帧头111000100101110010111000100101110010作为帧起始标志，帧头中允许存在少量误码而不影响帧头的正常检出，同时对于接在帧头后的协议帧信息进行编码，以便在接收端进行纠错。协议帧的帧格式如图3所示。其中，信道同步头帧作用是测试通信环境是否正常，以便通信双方建立正常、稳定的通信；通信正常确认帧作用是确认可以进行正常通信；对时同步头帧作用是消除收、发电台之间的时间误差；时钟校验帧作用是在正常通信过程中，为了消除时钟漂移和其他因素带来的时间误差，收、发双方周期性地进行时钟校验。步骤I. 3为建立同步后进行数据传输的过程，传输数据时需要使用特殊格式的数据帧以便与协议帧区分。数据帧格式如图4所示，总共有115位。其中，前向冗余位占20位，帧头占17位，数据位占60位，后向冗余位占18位。前向冗余位和后向冗余位的作用是适配切換频率时的时间间隙。数据帧各段的具体位数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. ー种快速跳频通信的实现方法，其特征包括以下步骤 1. I当按下主机通信键后，主机连续发送3个信道同步头帧，然后转入接收等待状态；如果从机连续3次成功收到信道同步头帧，则向主机发送通信正常确认帧，然后转入接收等待状态； 1. 2如果主机收到从机反馈的通信正常确认帧，则发送对时同步头帧，然后转入接收等待状态，否则一直处于接收等待状态直到超时重新发送3个信道同步头帧；如果从机收到对时同步头帧，则发送对时正常确认帧，然后转入接收等待状态，同时准备接收数据并解码，频率驻留计数器开始计数，计数到驻留频点末端时切换频点并使换频计数器加I ;如果从机没有收到对时同步头帧则一直处于接收等待状态，直到超时回到接收信道同步头帧的状态； .1. 3如果主机收到从机反馈的通信正常确认帧，则对数据进行编码并发送，同时频率驻留计数器计数，计数到驻留频点末端按照跳频图案的规律切換频率并使换频计数器加1 ; .1. 4如果主机和从机换频计数器计数到M，则主机发送时钟校验帧，然后转入接收状态等待从机反馈；如果从机收到时钟校验帧，则发送通信正常确认帧； .1. 5如果主机和从机换频计数器未计数到M，则主机、从机重复进行步骤I. 3的数据通信过程，直到换频计数器计数到M为止； .1. 6如果主机收到从机反馈的通信正常确认帧，则回到步骤I. 2的过程，否则一直等待直到超时回到步骤I. I的过程； 根据权利要求I所述的快速跳频通信的实现方法，其特征在于所述步骤I. 1、1. 2,1. 4中的信道同步头帧、对时同步头帧、通信正常确认帧和时钟校验帧，采用36位协议帧帧头作为帧起始标志，该36位协议帧帧头为ニ进制数11100010010111001011100010010111001...

【专利技术属性】
技术研发人员：何苏勤，李曜良，乐磊，张海庆，宋天龙，赵越，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：