CN102694574B - 跳速相关、间隔相关变速跳频通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种跳速相关、间隔相关变速跳频通信方法；发射部分，采用不同的跳速、不同的跳频间隔时长代表不同的数据信息，既跳速、间隔相关。接收部分，采用两个同样的信号通道，两信道的接收频率相差一个跳频位置的频率，当信道接收到信号时输出为高电平，两信道输出的电平情况经过同步判定电路判定是否同步，实现二进制的同步工作方式，只须解决初同步，不必完成载波同步。同步正常工作，便能从同步中取出信息的变化规律，再对规律变化的信息加以识别得出数据信息，接收机部分没有本地时钟，工作的状态随发射来的频率保持二进制的动态跟随。具有通信中不用特意躲避干扰、同步时间更短、在数据的传输方面更灵活的优点。
Description
技术领域
本发明涉及军事通信抗干扰的一种变速跳频通信方法，更具体的涉及一种跳速相关、间隔相关变速跳频通信方法。具有结构简单、小型化、抗干扰能力强、信息数据传输灵活的优点。
背景技术
跳频抗干扰通信技术是现代军事无线通信抗干扰的主要手段，对于在恶劣的电磁环境中保障我军畅通的通信指挥，具有重大的军事意义。目前公知的跳频技术主要有：常规跳频通信（ＦＨＳＳ）、差分跳频通信（ＤＦＨ）、自适应跳频通信等技术，跳频通信中还有一个非常关键的技术就是跳频的同步技术。
（1）、常规跳频（ＦＨＳＳ）技术是在收发双方约定的情况下不断改变载波频率而进行的一种抗干扰的通信方式，其载波频率的改变由伪随机码序列控制，主要目的是以躲避的方式对抗通信中的干扰。虽然采用载波频率跳变的方式可以跳出受干扰的信道，但是在部分信道上还是会受到干扰。
（2）、差分跳频（ＤＦＨ），或称为频率相关跳频，主要通过前后跳变的载波频率的转移关系对数据信息的调制解调方法，由于差分跳频系统的频率跳变具有相关性，数据信息不仅与当前跳的频率有关，还与前一跳或前几跳的频率有关，使得在收端某频率检测出现错误时，即使后续跳的频率检测正确，仍然出现误码，导致误码传播。
（3）、自适应跳频是动态的分配资源和控制的一种技术手段，主要有干扰自适应、频率自适应，跳速自适应、功率自适应。干扰自适应主要是估算出通信过程中干扰的强度和类型，然后采取措施消除存在的干扰，从而提高通信质量，例如，自适应均衡，自适应零位天线等技术。频率自适应则是在常规跳频通信系统的基础上，对每个信道误码率、误帧率、信号强度、信噪比等参数的估计，系统将自动识别不受干扰的频点并通知发方利用新的频点替换这一频点，使系统避开频率干扰而达到更好的通信效果。跳速自适应主要是根据信道受跟踪干扰的情况时实的改变跳频的速度避开跟踪干扰。功率自适应是保证接收机正常接收所需的电平上，用尽可能小的发射功率防止友邻干扰避免暴露自己。它们的缺点是复杂电磁环境下，空闲频率总是有限的，难免会受到干扰，电路结构也相对复杂，只能起到改善作用。
（４）、跳频同步技术主要有，独立信道法，是指利用一个专门的信道来传送同步信息实现同步，这种方式需要专门的信道来传送同步信息不隐蔽易于发现和被干扰，这是它的缺点，参考时钟法，是通过某种算法向网络分配一个公共时基实现同步，且使用透明，精度稳定度也要求高，自同步法，现有的自同步法是指通过发射机发送的信息序列中隐含同步信息，接收机将该同步信息提取出来从而实现同步的方法，据提取的手段不同，又分为等待自同步法、扫描式自同步法、匹配滤波自同步法、频率估值自同步法，这种同步法缺点是发射机发送的信息序列中所能隐含的同步信息非常有限，所以在接收机所能提取的同步信息就更少了，此法只适用于简单跳频序列的跳频系统，且系统同步建立的时间较长，同步字头法，是指在建立通信之前，先发送一个同步字头实现同步，它的缺点是挤占了通信信道资源和信号功率，与独立信道法相似，通信过程中为了保持长时间同步，需插入一定的同步信息码字。差分跳频同步主要分捕获和跟踪两个过程，不同的是差分跳频的同步技术是采用基于软件无线电的实现方法，采用基于FFT的并行搜索和早迟门跟踪方法，系统的结构复杂。
参见：
1、梅文华等著，《跳频通信》，北京：国防工业出版社2005.9
2、李少谦，董彬虹，陈智著，《差分跳频通信原理及应用》，成都：电子科技大学出版社，2007.3
3、刘轶萍等《自适应跳频原理及其关键技术》，制导与引信，第31卷第2期，2010年6月
4、於时才等《无线通信抗干扰新法——实时跳速自适应跳频技术》，甘肃科技，第24卷第16期，2008年8月
5、高吉祥主编，《数字电子技术》，电子工业出版社。
发明内容
本发明的目的在于公开了一种跳速相关、间隔相关变速跳频通信方法。具有结构简单、抗干扰能力强、信息数据传输方式简便灵活、的优点。
为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种跳速相关、间隔相关变速跳频通信方法，其步骤为：
A、发射部分中对信息的调制采用跳速相关变速调制和间隔相关变速调制。
跳速相关变速调制，只须要改变本地PN码的工作时钟频率，将本地时钟用一个随信息UΩ变化的脉冲频率来代替时钟频率，则达到了调制目的；当数据信号为“0”时，对应的跳速是f0，当数据信号为“1”时，对应的跳速为f1，或把电压转换为频率，此频率代替本地PN码时钟，实现变速跳频。
间隔相关变速调制，同样只须改变本地PN码的工作时钟，把数字信息UΩ经转换后变为时间上不等长的脉冲信号直接代替本地PN码时钟，使PN码往后移一位的时间间隔不等代表不同的信息：数字“01”用0.01秒的间隔脉冲代表，“11”用0.1秒的间隔脉冲代表，自然对应的跳变频率驻留间隔也相对应的在改变。
跳速、间隔相关变速跳频调制的总体方法就是用一个随信息UΩ规律变化的脉冲信号代替PN码随机序列的时钟频率，实现了信息数据传输的载入简便灵活。
B、接收部分中；用两个同样的信号通道，两信道的接收频率相差一个跳频位置的频率，当信道接收到信号时输出为高电平，两信道输出的电平情况经过同步判定是否同步，实现二进制的同步工作方式，只须解决初同步，不必完成载波同步，初同步正常工作，便能从初同步中取出随信息规律变化的脉冲信号，再对规律变化的脉冲信号加以识别得出数据信息UΩ，接收机部分没有本地时钟，工作的状态随发射来的跳变频率保持二进制的动态跟随。
变跳速，变间隔相关变速跳频同步方法，用两个同样的信号通道，前导信道和另一个追随信道，不一样的是追随信道的接收频率始终比前导信道迟一个载波的跳频位置，且只能处在迟一个跳频的频率位置上。追随信道输出u2与前导信道输出u1同时输出给同步判定电路，同步判定输出ut直接代替本地PN码的时钟，用以控制本地PN码与发射端的PN码同步，设当发射部分发射的跳频序列频率分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6的顺序时，接收机在待接收前有一个复位的动作，使接收的等待频率前导信道置为f1，追随信道置为f2，其目的是为了快速同步，发射机在开机或转入待发前一样有个复位动作，使初始状态置为f6的频点上，当发射的频率由f6跳到f1的频点时，与接收机本地频率合成频率fn / 、fn-1 /相关，经相关、检波后，前导信道输出u1为一个高电平，追随信道输出u2为一个低电平，经同步判定后输出ut为一高电平则同步成功，否则接收部分的两个接收频率动作到下一个跳频频点继续等待同步。
C、同步判定的过程分为两种情况：
第一种是无干扰的情况，判定过程如下：
设同步已成功，则前导信道输出u1为高电平“1”，同时追随信道输出u2为一低电平“0”，此时追随信道的等待接收频率为f6，前导信道的等待接收频率为f1，两信道的状态u2u1输出分别为01经过同步判定后得出高电平ut=1，令这一高电平为PN码的一个时钟动作沿,让PN码序列后移一位，相对印的追随信道和前导信道的等待接收频率分别由f6，f1都同时往下跳变一次之后为f1、f2，紧随其后的信道情况是前导信道输出u1输出一个低电平0，追随信道输出u2输出一高电平“1”，即：u2u1的输出状态分别为10，两信道“10”又组成新的状态经同步判定后得出一低电平“0”，令这一低电平“0”为PN码的无动作沿,PN码保持原序列位置等待发谢机再次动作，当发射机的频率连续往下跳变时，依此原理，两信道便出现01→10→01一直循环下去，前一位代表追随信道u2的输出电平、后一位代表前导信道u1的输出电平，其中发射频率每跳变一次，接收端的两信道出现两次状态的改变，因此同步判定输出ut同样由高“1”到低“0”两种状态在变化，所以发射部分的跳变速度必须只能小于或等于接收部分的跳变速度，否则同步不能成功。
第二种是有干扰的情况，判定过程如下：
设在频率f4上有一干扰，当发射机的频率由f2跳到f3的频点时，同上理两接收信道输出的状态u2u1为01，经同步判定后得出一高电平ut=1 让PN码后移一位，追随信道和前导信道的等待频率又移到下一频点f3、f4的位置，这时前导信道的接收频点为f4，正好有一干扰电平存在，此时两信道输出的状态u2u1是11输出同为一个高电平，同步判定部分跟据上一跳的位置状态“01”和现有状态“11”组成又一新的状态后经判定得出一低电平ut=0，PN码电路无动作两信道的状态保持不变；当发射机进入下一跳时频率由f3跳到f4的频点时，这时接收机的前导信道是没有由低电平到高电平的变化过程，却一直处在高电平输出的状态，但是追随信道信道的电平是由高到低的过程在变化，这里两信道有个重要的状态关系，因发射机的频率由f3跳到f4频点，存在有个f3消失和f4的出现在时间上很短暂的，可以视为两种状态同时出现，所以前导信道输出u1高电平的保持和追随信道输出u2由高到低的跳变出现可以作为识别发射端频率跳变的依据；此时前导信道输出u1为高电平1， 追随信道输出u2由高变为低电平0，两信道输出u2u1的新状态为01，经过同步判定后得出ut为高电平1，让PN码后移一位，追随信道和前导信道的等待频率也后移一位处在f4、f5的位置上，追随信道有一干扰处在继续高电平，两信道输出u2u1的状态分别为10经过同步判定后得出ut为低电平，当发射机进入下一跳，频率由f4跳到f5的频点，接收机的前导信道输出u1=1，却追随信道输出u2上有一干扰为高电平“1”，两信道输出u2u1第二次出现“11”，同理两信道输出经过同步判定后得出ut为高电平1，本地PN码下移一位后使两信道输出的状态u2u1变为“10”，实现了跳出干扰保持同步地目的。其中在F4的频率上遇到干扰后两信道夸过干扰段的变化过程为01→11→01→10→11→10，前一位代表追随信道u2的输出电平、后一位代表前导信道u1的输出电平，否则为10→01→10一直循环，在干扰的情况下有两次信道的输出状态为11高电平，两次高电平的同步判定动作不一样，是根据本次状态的前一次的信道输出状态决定的，如前一次u2u1为01，后一次u2u1为10。
D、两信道通过逻辑电路实现判定同步，用0代表低电平，用 1代表高电平，为了说明工作过程，用前述的追随信道和前导信道两信道10→01→10和01→11→01→10→11→10的两种情况作分析，这两种情况组合起来的状态只有四种：10，01，01→11，10→11，逻辑电路由门电路组成其原理如下：
第一种状态、当追随信道输出u2=1、前导信道输出u1=0时，u2=1经过非门G1后为0，G1输出与u1=0经过与门G2后为0，u1=0经过G5与门输出为0，G2、G5输出同为0经或门G3后为ut=0。
第二种状态、当追随信道输出u2=0、前导信道输出u1=1时，u2=0经过非门G1后为1，G1输出与u1=1经过与门G2后得1，G2输出经或门G3后为ut=1。
第三种状态、当追随信道输出u2=1、前导信道输出u1=1时，之前状态为追随信道输出u2=0、前导信道输出u1=1；之前状态经一个RS触发器G4，既：之前R=u2=0、S=u1=1时Q=0；此时R=u2=1，S=u1=1时，RS触发器G4维持原态Q=0,Q=0、u3=1、u1=1三个状态经与门G5后得0，又因u2=1，经非门G1后得0输出给与门G2得0，G2、G5输出给或门G3后得ut=0。
第四种状态、当追随信道输出u2=1、前导信道输出u1=1时，之前状态为追随信道输出u2=1、前导信道输出u1=0；之前状态经一个RS触发器G4，既：之前R=u2=1、S=u1=0时Q=1；此时R= u2=1，S= u1=1时，RS触发器G4维持原态Q=1， Q=1、u2=1、u1=1三个状态经与门G5后得1， G5输出给或门G3后得ut=1。
E、对信息的解调，包括跳速相关变速解调和间隔相关变速解调。
跳速相关变速解调：发射端的信息是以电压形式转换为频率，此频率代替发谢端本地PN码时钟，实现变速跳频，即：跳速相关，接收端本地PN码同步后，同步判定输出ut就包含了信息的变化规律，只要对ut进行识别便可得到对应的电压。识别的方法有两种，一是用滤波法，二是微积分电路的RC时间常数实现F/V的动态变换。
间隔相关变速解调：与跳速相关法不同的是用随数字信息规律变化的不等时长间隔脉冲信号直接代替了发射端的PN码序列时钟，接收端的PN码序列与发端同步后，同步判定输出ut就代表了随信息变化的间隔时长不等的信号，用现有的数字技术加以识别便能得出不等长的间隔所代表的数据。
跳速、间隔相关变速解调提取信息的关键技术是同步，只要得到与发谢部分相同的随信息规律变化的同步时钟脉冲，则获得了随信息UΩ规律变化的数据，实现了信息传输的提取简便灵活。
本发明的原理如下：
本发明所采用的技术问题分为：发射、接收、两大块，发射部分主要解决数据的传输方式所采用的技术方案，接收部分主要解决同步和数据解调所采用的技术方案，其中抗干扰更强的机理就在同步技术之中，在讲到同步技术方案时再对其进一步作说明。
一、发射部分。
发射部分主要分为：间隔/变速选择开关，V/F变换和数据/间隔变换，ＰＮ码发生器，频率合成器，带通放大器，功率放大器，暂态延时开关，大部分原理与现有跳频通信技术相同，见附图2。ＰＮ码是产生伪随机系列的，伪随机系列输出快慢也决定了跳频的速度快慢。该发射部分技术采用的方案就是：用不同的跳速、不同的跳频间隔时长来代表不同的数据信息，既跳速、间隔相关。根据现有的跳频技术，我们知道PN码序列的输出是根据本地时钟频率完成输出动作的，因此只须要改变时钟频率则达到了调制目的。目前变跳速变间隔技术主要用于躲避跟踪干扰，用相关的跳速和相关的前后跳的间隔传梯息信是本发射部分与现有技术的本质区别。
１、跳速相关变速调制方法。只须要改变本地PN码的工作时钟频率，这里将本地时钟用一个随信息变化的信号脉冲频率来代替时钟频率，则达到了调制目的。如：当数据信号为“0”时，对应的跳速是f0，当数据信号为“1”时，对应的跳速为f1，或把电压转换为频率，见附图2（9、10）此频率代替本地PN码时钟，实现变速跳频。关于这些电压/频率转换技术，在现有技术中已有了，不再作说明。
2、间隔相关变速调制方法。同样只须改变本地PN码的工作时钟，只要把数字信号经转换后变为时间上不等长的脉冲信号直接代替本地PN码时钟，使PN码往后移一位的时间间隔不等代表不同的信息。这样做的目的是提高信息的传输效率。间隔的长短完全取决于信息，它随机于信息。见附图2（11、12）这里的重点是跳频传送信息的方式，关于数字信号的处理不再作说明，附图2（12）是对应的变间隔的跳频频率。
此调制方法须要防止无信息传递时，发射机部分空跳频或处在一个频率上长时间发射，暴露了自己,也不利于节能，为此加一个暂态稳态电路直接控制发射暂停，此电路的暂稳态延时时间常数设置只要满足大于或等于信号的最大间隔时长，则能达到目的又不破坏信号的正常长度间隔。
二、接收部分
接收部分主要分为：带通放大器，相关器，滤波器，检波，门限判决，同步判定，NP码发生器，频率合成器，大部分结构及原理与现有技术相同，相同部分也不再作说明，见附图3。现有技术的关键点就是同步技术，现有的同步技术主要分两部分来完成的，一是初同步，二是当实现初同步后再完成载波的相位同步，才算是真正的同步。该接收部分采用的技术方案是：用两个同样的信号通道，两信道的接收频率相差一个跳频位置的频率，当信道接收到信号时输出为高电平，两信道输出的电平情况经过同步判定是否同步，实现二进制的同步工作方式，只须解决初同步，不必完成载波同步，初同步正常工作，便能从初同步中取出随信息规律变化的脉冲信号，再对规律变化的脉冲信号加以识别得出数据信息，接收机部分没有本地时钟，工作的状态随发射来的跳变频率保持二进制的动态跟随。
1、变跳速，变间隔相关变速跳频同步方法，用两个同样的信号通道，前导信道和另一个追随信道，不一样的是追随信道的接收频率始终比前导信道迟一个载波的跳频位置，且只能处在迟一个跳频的频率位置上。追随信道输出u2与前导信道输出u1同时输出给同步判定电路，同步判定输出ut直接代替本地PN码的时钟，用以控制本地PN码与发射端的PN码同步，设当发射部分发射的跳频序列频率分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6的顺序时，接收机在待接收前有一个复位的动作，使接收的等待频率前导信道置为f1，追随信道置为f2，其目的是为了快速同步，发射机在开机或转入待发前一样有个复位动作，使初始状态置为f6的频点上，当发射的频率由f6跳到f1的频点时，与接收机本地频率合成频率fn / 、fn-1 /相关，经相关、检波后，前导信道输出u1为一个高电平，追随信道输出u2为一个低电平，经同步判定后输出ut为一高电平则同步成功，否则接收部分的两个接收频率动作到下一个跳频频点继续等待同步。
第一种情况是无干扰时判定过程如下：
设同步已成功，则前导信道输出u1为高电平“1”，同时追随信道输出u2为一低电平“0”，此时追随信道的等待接收频率为f6，前导信道的等待接收频率为f1，两信道的状态u2u1输出分别为01经过同步判定后得出高电平ut=1，令这一高电平为PN码的一个时钟动作沿,让PN码序列后移一位，相对印的追随信道和前导信道的等待接收频率分别由f6，f1都同时下跳变一次之后为f1、f2，紧随其后的信道情况是前导信道输出u1输出一个低电平0，追随信道输出u2输出一高电平“1”，即：u2u1的输出状态分别为10，两信道“10”又组成新的状态经同步判定后得出一低电平“0”，令这一低电平“0”为PN码的无动作沿,PN码保持原序列位置等待发谢机再次动作，当发射机的频率连续往下跳变时，依此原理，两信道便出现01→10→01一直循环下去，前一位代表追随信道u2输出的电平、后一位代表前导信道u1的输出电平，其中发射频率每跳变一次，接收端的两信道出现两次状态的改变，因此同步判定输出ut同样由高“1”到低“0”两种状态在变化，所以发射部分的跳变速度必须只能小于或等于接收部分的跳变速度，否则同步不能成功。
第二种情况是有干扰时判定过程如下：
设在频率f4上有一干扰，当发射机的频率由f2跳到f3的频点时，同上理两接收信道输出的状态u2u1为01，经同步判定后得出一高电平ut=1 让PN码后移一位，追随信道和前导信道的等待频率又移到下一频点f3、f4的位置，这时前导信道的接收频点为f4，正好有一干扰电平存在，此时两信道输出的状态u2u1是11输出同为一个高电平，同步判定部分跟据上一跳的位置状态“01”和现有状态“11”组成又一新的状态后经判定得出一低电平ut=0，PN码电路无动作两信道的状态保持不变；当发射机进入下一跳时频率由f3跳到f4的频点时，这时接收机的前导信道是没有由低电平到高电平的变化过程，却一直处在高电平输出的状态，但是追随信道信道的电平是由高到低的过程在变化，这里两信道有个重要的状态关系，因发射机的频率由f3跳到f4频点，存在有个f3消失和f4的出现在时间上很短暂的，可以视为两种状态同时出现，所以前导信道输出u1高电平的保持和追随信道输出u2由高到低的跳变出现可以作为识别发射端频率跳变的依据；此时前导信道输出u1为高电平1， 追随信道输出u2由高变为低电平0，两信道输出u2u1的新状态为01，经过同步判定后得出ut为高电平1，让PN码后移一位，追随信道和前导信道的等待频率也后移一位处在f4、f5的位置上，追随信道有一干扰处在继续高电平，两信道输出u2u1的状态分别为10经过同步判定后得出ut为低电平，当发射机进入下一跳，频率由f4跳到f5的频点，接收机的前导信道输出u1=1，却追随信道输出u2上有一干扰为高电平“1”，两信道输出u2u1第二次出现“11”，同理两信道输出经过同步判定后得出ut为高电平1，本地PN码下移一位后使两信道输出的状态u2u1变为“10”，实现了跳出干扰保持同步地目的。其中在F4的频率上遇到干扰后两信道夸过干扰段的变化过程为01→11→01→10→11→10，前一位代表追随信道u2的输出电平、后一位代表前导信道u1的输出电平，否则为10→01→10一直循环，在干扰的情况下有两次信道的输出状态为11高电平，两次高电平的同步判定动作不一样，是根据本次状态的前一次的信道输出状态决定的，如前一次u2u1为01，后一次u2u1为10。
抗干扰情况分析。一是本同步的最大特点是工作在二进制状态下，其中一个接收的频率点受到干扰，对整体没有影响，缺点是相邻的当前频点fn和下一频点fn+1同时受到干扰才能破坏同步。与现有的跳频技术相比，所有的跳频点n,当干扰数达到了n／2时，现有的跳频将有一半频点受到干扰，而本跳频技术只要干扰的频点不相邻，则不受影响。如果跟踪干扰的速度够快，那么跟踪干扰反而成为中继转发，在这种条件下成为可利用资源。二是跳变的频率工作在变跳速、变间隔方式下，不利于被对方所侦察而干扰。
用于同步判定的逻辑电路原理。逻辑电路由门电路组成，见附图4。用0代表低电平，用 1代表高电平。为了说明工作过程，用上面讲到的两信道10→01→10和01→11→01→10→11→10的两种情况作分析，这两种情况组合起来的状态只有四种：10，01，01→11，10→11，正常同步只有以下四种状态。
第一种状态、当追随信道输出u2=1、前导信道输出u1=0时，u2=1经过非门G1后为0，G1输出与u1=0经过与门G2后为0，u1=0经过G5与门输出为0，G2、G5输出同为0经或门G3后为ut=0。
第二种状态、当追随信道输出u2=0、前导信道输出u1=1时，u2=0经过非门G1后为1，G1输出与u1=1经过与门G2后得1，G2输出经或门G3后为ut=1。
第三种状态、当追随信道输出u2=1、前导信道输出u1=1时，之前状态为追随信道输出u2=0、前导信道输出u1=1；之前状态经一个RS触发器G4，既：之前R=u2=0、S=u1=1时Q=0；此时R=u2=1，S=u1=1时，RS触发器G4维持原态Q=0,Q=0、u3=1、u1=1三个状态经与门G5后得0，又因u2=1，经非门G1后得0输出给与门G2得0，G2、G5输出给或门G3后得ut=0。
第四种状态、当追随信道输出u2=1、前导信道输出u1=1时，之前状态为追随信道输出u2=1、前导信道输出u1=0；之前状态经一个RS触发器G4，既：之前R=u2=1、S=u1=0时Q=1；此时R= u2=1，S= u1=1时，RS触发器G4维持原态Q=1， Q=1、u2=1、u1=1三个状态经与门G5后得1， G5输出给或门G3后得ut=1。
2、跳速相关变速解调方法。发射端的信息是以电压形式转换为频率，见附图2（9、10），此频率代替本地PN码时钟，实现变速跳频，即：跳速相关，接收端本地PN码同步后，同步判定电路输出ut代替了本地时钟， ut就包含了信息的变化规律，只要对ut 进行识别便可得到对应的电压。识别的方法有两种，一是用滤波法，二是微积分电路的RC时间常数实现F/V的动态变换（现有技术已有不详作说明）。
3间隔相关变速解调方法。与跳速相关法不同的是用随数字信息规律变化的时长不等的间隔脉冲信号直接代替了发射端的PN码序列时钟，接收端的PN码序列与发端同步后，同步判定逻辑电路输出ut就代表了随信息变化的间隔时长不等的信号，即：间隔相关信号，通过现有数字技术解码便能得到信息据数。
与现有技术相比本发明具有如下优点和有益效果：
（1）、可以在正常跳频的同时，只要干扰频率点不同时干扰当前频率点fn和即将到来的下一跳频率点fn+1时，干扰完全无效，方便的防止了干扰。（2）、解决同步问题仅用了一个逻辑电路，与现有跳频技术相比没有载波相位的同步，因而不存在同步捕获后又要同步识别的两个过程，节约了同步的时间，同步工作方式是二进制动态方式，没有本地固定频率时钟，因此不容易因个别频点的影响失去同步。（3）信号的载入方式是直接用随信息变化的频率代替了本地时钟，方便了信号的发送和提取；与现有传统跳频相比，现有跳频技术是以载波传递信息的，只要提高跳速或跳速改变时就会出现很多问题，如接收机中频滤波器会产生瞬时扰动，使电磁兼容性能严重下降，且这种扰动需较长时间才能衰减；需要一定的时间来控制发谢机功率输出和功率截止所产生的过渡过程，从而减少了信息传输的时间；每次快速跳频只能传输少量信息，同步序列不得不分布在许多跳上，难以同步，复杂的同步系统也使再入网同步变得更加复杂等等，这些都至使信息在传输过程中受到自身原因而干扰或传输量减少，本发明是用载波改变快慢的时间相关的关系传输信息，信息对载波不调制，因此跳速的改变对信息的影响也是有限的，起到了很好的改善作用。（4）、结构简单，非常实用于小型化方便携带的单兵作战使用。
本发明解决了现有的跳频通信技术中的一些不足，（１）、通信中不用特意躲避干扰，解决了部分信道受干扰的情况，现有跳频技术的“天敌”是跟踪式干扰，也叫转发式干扰，本发明的技术可以克服并在一定条件下利用不必回避。（２）、同步时间更短，同步电路的结构原理也比现有简单，本发明的同步属自同步，与现有的自同步技术相比，本技术不占用信道资源，只有捕获和跟踪过程，没有识别过程。（３）、在数据的传输方面更灵活。（4）原理简单容易实现。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是发射机方框图。
图2是信号波形变换图。
图3是接收机方框图。
图4是同步判定逻辑门电路图。
图5是f4频点受干扰两信道通过干扰段的状态过程。
图中1、发射部分间隔/变速选择开关，２、电压/频率变换（Ｖ/Ｆ）,3、数据/间隔变换，4、发射部分PN码序列发生器，5、发谢部分频率合成器6、带通放大器，7、功率放大器，8、暂态延时开关，9、信息电压，10、信息电压经V/F后的频率变化信号，11、数据信息经数据/间隔变换后的间隔变化脉冲信号，12、对应图号11的变间隔跳频频率，13、接收部分带通放大器，14、前导信道相关器，15、前导信道滤波器， 16、前导信道检波器，17前导信道门限检测，18、追随信道相关器，19、追随信道滤波器，20、追随信道检波器，21、追随信道门限检测，22、同步判定，23、接收部分PN码序列发生器，24、接收部分频率合成器，25、接收部分间隔/变速选择开关，26频率电压变换（F/V）、27、间隔/数据变换，28、发射或接收天线。
具体实施方式
一种跳速相关、间隔相关变速跳频通信方法，其步骤为：
A、发射部分中对信息的调制采用跳速相关变速调制和间隔相关变速调制。
跳速相关变速调制，只须要改变本地PN码的工作时钟频率，将本地时钟用一个随信息UΩ变化的脉冲频率来代替时钟频率，则达到了调制目的；当数据信号为“0”时，对应的跳速是f0，当数据信号为“1”时，对应的跳速为f1，或把电压转换为频率，此频率代替本地PN码时钟，实现变速跳频。
间隔相关变速调制，同样只须改变本地PN码的工作时钟，把数字信息UΩ经转换后变为时间上不等长的脉冲信号直接代替本地PN码时钟，使PN码往后移一位的时间间隔不等代表不同的信息：数字“01”用0.01秒的间隔脉冲代表，“11”用0.1秒的间隔脉冲代表，自然对应的跳变频率驻留间隔也相对应的在改变。
跳速、间隔相关变速跳频调制的总体方法就是用一个随信息UΩ规律变化的脉冲信号代替PN码随机序列的时钟频率，实现了信息数据传输的载入简便灵活。
B、接收部分中；用两个同样的信号通道，两信道的接收频率相差一个跳频位置的频率，当信道接收到信号时输出为高电平，两信道输出的电平情况经过同步判定是否同步，实现二进制的同步工作方式，只须解决初同步，不必完成载波同步，初同步正常工作，便能从初同步中取出随信息规律变化的脉冲信号，再对规律变化的脉冲信号加以识别得出数据信息UΩ，接收机部分没有本地时钟，工作的状态随发射来的跳变频率保持二进制的动态跟随。
变跳速，变间隔相关变速跳频同步方法，用两个同样的信号通道，前导信道和另一个追随信道，不一样的是追随信道的接收频率始终比前导信道迟一个载波的跳频位置，且只能处在迟一个跳频的频率位置上。追随信道输出u2与前导信道输出u1同时输出给同步判定电路，同步判定输出ut直接代替本地PN码的时钟，用以控制本地PN码与发射端的PN码同步，设当发射部分发射的跳频序列频率分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6的顺序时，接收机在待接收前有一个复位的动作，使接收的等待频率前导信道置为f1，追随信道置为f2，其目的是为了快速同步，发射机在开机或转入待发前一样有个复位动作，使初始状态置为f6的频点上，当发射的频率由f6跳到f1的频点时，与接收机本地频率合成频率fn / 、fn-1 /相关，经相关、检波后，前导信道输出u1为一个高电平，追随信道输出u2为一个低电平，经同步判定后输出ut为一高电平则同步成功，否则接收部分的两个接收频率动作到下一个跳频频点继续等待同步。
C、同步判定的过程分为两种情况：
第一种是无干扰的情况，判定过程如下：
设同步已成功，则前导信道输出u1为高电平“1”，同时追随信道输出u2为一低电平“0”，此时追随信道的等待接收频率为f6，前导信道的等待接收频率为f1，两信道的状态u2u1输出分别为01经过同步判定后得出高电平ut=1，令这一高电平为PN码的一个时钟动作沿,让PN码序列后移一位，相对印的追随信道和前导信道的等待接收频率分别由f6，f1都同时往下跳变一次之后为f1、f2，紧随其后的信道情况是前导信道输出u1输出一个低电平0，追随信道输出u2输出一高电平“1”，即：u2u1的输出状态分别为10，两信道“10”又组成新的状态经同步判定后得出一低电平“0”，令这一低电平“0”为PN码的无动作沿,PN码保持原序列位置等待发谢机再次动作，当发射机的频率连续往下跳变时，依此原理，两信道便出现01→10→01一直循环下去，前一位代表追随信道u2的输出电平、后一位代表前导信道u1的输出电平，其中发射频率每跳变一次，接收端的两信道出现两次状态的改变，因此同步判定输出ut同样由高“1”到低“0”两种状态在变化，所以发射部分的跳变速度必须只能小于或等于接收部分的跳变速度，否则同步不能成功。
第二种是有干扰的情况，判定过程如下：
设在频率f4上有一干扰，当发射机的频率由f2跳到f3的频点时，同上理两接收信道输出的状态u2u1为01，经同步判定后得出一高电平ut=1 让PN码后移一位，追随信道和前导信道的等待频率又移到下一频点f3、f4的位置，这时前导信道的接收频点为f4，正好有一干扰电平存在，此时两信道输出的状态u2u1是11输出同为一个高电平，同步判定部分跟据上一跳的位置状态“01”和现有状态“11”组成又一新的状态后经判定得出一低电平ut=0，PN码电路无动作两信道的状态保持不变；当发射机进入下一跳时频率由f3跳到f4的频点时，这时接收机的前导信道是没有由低电平到高电平的变化过程，却一直处在高电平输出的状态，但是追随信道信道的电平是由高到低的过程在变化，这里两信道有个重要的状态关系，因发射机的频率由f3跳到f4频点，存在有个f3消失和f4的出现在时间上很短暂的，可以视为两种状态同时出现，所以前导信道输出u1高电平的保持和追随信道输出u2由高到低的跳变出现可以作为识别发射端频率跳变的依据；此时前导信道输出u1为高电平1， 追随信道输出u2由高变为低电平0，两信道输出u2u1的新状态为01，经过同步判定后得出ut为高电平1，让PN码后移一位，追随信道和前导信道的等待频率也后移一位处在f4、f5的位置上，追随信道有一干扰处在继续高电平，两信道输出u2u1的状态分别为10经过同步判定后得出ut为低电平，当发射机进入下一跳，频率由f4跳到f5的频点，接收机的前导信道输出u1=1，却追随信道输出u2上有一干扰为高电平“1”，两信道输出u2u1第二次出现“11”，同理两信道输出经过同步判定后得出ut为高电平1，本地PN码下移一位后使两信道输出的状态u2u1变为“10”，实现了跳出干扰保持同步地目的。其中在F4的频率上遇到干扰后两信道夸过干扰段的变化过程为01→11→01→10→11→10，前一位代表追随信道u2的输出电平、后一位代表前导信道u1的输出电平，否则为10→01→10一直循环，在干扰的情况下有两次信道的输出状态为11高电平，两次高电平的同步判定动作不一样，是根据本次状态的前一次的信道输出状态决定的，如前一次u2u1为01，后一次u2u1为10。
D、两信道通过逻辑电路实现判定同步，用0代表低电平，用 1代表高电平，为了说明工作过程，用前述的追随信道和前导信道两信道10→01→10和01→11→01→10→11→10的两种情况作分析，这两种情况组合起来的状态只有四种：10，01，01→11，10→11，逻辑电路由门电路组成其原理如下：
第一种状态、当追随信道输出u2=1、前导信道输出u1=0时，u2=1经过非门G1后为0，G1输出与u1=0经过与门G2后为0，u1=0经过G5与门输出为0，G2、G5输出同为0经或门G3后为ut=0。
第二种状态、当追随信道输出u2=0、前导信道输出u1=1时，u2=0经过非门G1后为1，G1输出与u1=1经过与门G2后得1，G2输出经或门G3后为ut=1。
第三种状态、当追随信道输出u2=1、前导信道输出u1=1时，之前状态为追随信道输出u2=0、前导信道输出u1=1；之前状态经一个RS触发器G4，既：之前R=u2=0、S=u1=1时Q=0；此时R=u2=1，S=u1=1时，RS触发器G4维持原态Q=0,Q=0、u3=1、u1=1三个状态经与门G5后得0，又因u2=1，经非门G1后得0输出给与门G2得0，G2、G5输出给或门G3后得ut=0。
第四种状态、当追随信道输出u2=1、前导信道输出u1=1时，之前状态为追随信道输出u2=1、前导信道输出u1=0；之前状态经一个RS触发器G4，既：之前R=u2=1、S=u1=0时Q=1；此时R= u2=1，S= u1=1时，RS触发器G4维持原态Q=1， Q=1、u2=1、u1=1三个状态经与门G5后得1， G5输出给或门G3后得ut=1。
E、对信息的解调，包括跳速相关变速解调和间隔相关变速解调。
跳速相关变速解调：发射端的信息是以电压形式转换为频率，此频率代替发谢端本地PN码时钟，实现变速跳频，即：跳速相关，接收端本地PN码同步后，同步判定输出ut就包含了信息的变化规律，只要对ut进行识别便可得到对应的电压。识别的方法有两种，一是用滤波法，二是微积分电路的RC时间常数实现F/V的动态变换。
间隔相关变速解调：与跳速相关法不同的是用随数字信息规律变化的不等时长间隔脉冲信号直接代替了发射端的PN码序列时钟，接收端的PN码序列与发端同步后，同步判定输出ut就代表了随信息变化的间隔时长不等的信号，用现有的数字技术加以识别便能得出不等长的间隔所代表的数据。
跳速、间隔相关变速解调提取信息的关键技术是同步，只要得到与发谢部分相同的随信息规律变化的同步时钟脉冲，则获得了随信息UΩ规律变化的数据，实现了信息传输的提取简便灵活。
在图1中根据信息UΩ的类型，信息UΩ经间隔/变换选择开关（1）选择，选择后的信息UΩ经电压/频率变换（Ｖ/Ｆ）（2）或数据/间隔变换（3）后，转换为一个随信息变化的频率或间隔脉冲信号，此频率或间隔脉冲信号直接代替本地PN码序列发生器（4）的时钟频率。PN码序列发生器（4）产生的频率字序列用来控制频率合成器（5），频率合成器（5）发出跳频频率fw，经带通放大（6），到功率方大器（7）放大后经天线（28）发谢。暂态延时开关（8）的作用是当PN码序列发生器（4）失去本地时钟控制，既无信息输入时，此时间超过暂态延时开关（8）的暂态时间后，本暂态电路发出关闭频率合成器（5）工作，防止发射机部分空跳频或在一个频率上长时间发射。
在图3中，天线（28）接收到的跳频频率信号fw经接收部分带通放大器（13）放大后送给前导信道相关器（14）和追随信道相关器（18）与接收部分频率合成器（24）的两个频率fn /、fn-1 /同时相关，接收部分频率合成器（24）输出的两个频率fn /与fn-1 /是第n跳与上一跳n-1的间隔关系一直保持不变。两相关器（14）（18）相关后经前导信道滤波器（15）与追随信道滤波器（19）同时滤波，两滤波器的频率为同一中频频率，因此接收的信号只能同时落到其中一个信道中，设接收部分已同步，接收到的频率fw经两相关器后落入前导信道，再经前导信道检波器（16）后通过前导信道门限检测（17），输出u1为高电平，如果落入追随信道，则追随信道输出u2为高电平，此时前导信道输出u1为一高电平，追随信道u2为一低电平，两信道的当前状态输入给信道逻辑判定（22），经判定后ut=1，接收部分PN码序列发生器（23）进入下一个列序位置。接收的信号fw自然又落入追随信道，同理u2 =1、u1=0两信道的这种变化后新状态又输入给同步判定（22），经判定输出ut=0，PN码序列保持不变，等待发谢部分进入下一跳；这里要特别指出的是同步判定（22）的输出ut直接代替了接收部分PN码序列发生器（23）的时钟频率。接收部分PN码序列发生器（23）产生的频率字序列用来控制接收部分频率合成器（24），接收部分频率合成器（24）发出两个相差一个跳频的两个频率fn /、fn-1 /输出给两个相关器（14）（18）。接收部分与发射部分同步后，同步判定（22）输出的脉冲电平间隔及频率变化规律也代表了信息UΩ的变化规律，因此根据信息UΩ的类型把接收部分间隔/变速选择开关置在相对应的位置，输送给频率电压变换（F/V）（26）或间隔/数据变换（27）变换后得出信息UΩ。
Claims (1)
1.一种跳速相关、间隔相关变速跳频通信方法，其步骤为：
A、发射部分中对信息的调制采用跳速相关变速调制和间隔相关变速调制；
跳速相关变速调制，只须要改变本地PN码的工作时钟频率，将本地时钟用一个随信息变化的脉冲频率来代替时钟频率，则达到了调制目的；
间隔相关变速调制，只须改变本地PN码的工作时钟，把数字信息经转换后变为时间上不等长的脉冲信号直接代替本地PN码时钟，使PN码往后移一位的时间间隔不等代表不同的信息；
跳速、间隔相关变速跳频调制的方法就是用一个随信息规律变化的脉冲信号代替PN码随机序列的时钟频率，实现了信息数据传输的载入简便灵活；
B、接收部分中用两个同样的信号通道，两信道的接收频率相差一个跳频位置的频率，当信道接收到信号时输出为高电平，两信道输出的电平情况经过同步判定是否同步，实现二进制的同步工作方式，只须解决初同步，不必完成载波同步，初同步正常工作，便能从初同步中取出随信息规律变化的脉冲信号，再对规律变化的脉冲信号加以识别得出数据信息，接收机部分没有本地时钟，工作的状态随发射来的跳变频率保持二进制的动态跟随；
变跳速，变间隔相关变速跳频同步方法，用两个同样的信号通道，前导信道和另一个追随信道，不一样的是追随信道的接收频率始终比前导信道迟一个载波的跳频位置，且只能处在迟一个跳频的频率位置上，追随信道输出u2与前导信道输出u1同时输出给同步判定电路，同步判定输出ut直接代替本地PN码的时钟，用以控制本地PN码与发射端的PN码同步，设当发射部分发射的跳频序列频率分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6的顺序时，接收机在待接收前有一个复位的动作，使接收的等待频率前导信道置为f1，追随信道置为f2，其目的是为了快速同步，发射机在开机或转入待发前一样有个复位动作，使初始状态置为f6的频点上，当发射的频率由f6跳到f1的频点时，与接收机本地频率合成频率fn / 、fn-1 /相关，经相关、检波后，前导信道输出u1为一个高电平，追随信道输出u2为一个低电平，经同步判定后输出ut为一高电平则同步成功，否则接收部分的两个接收频率动作到下一个跳频频点继续等待同步；
C、同步判定的过程分为两种情况：
第一种是无干扰的情况，判定过程如下：
设同步已成功，则前导信道输出u1为高电平“1”，同时追随信道输出u2为一低电平“0”，此时追随信道的等待接收频率为f6，前导信道的等待接收频率为f1，两信道的状态u2u1输出分别为01经过同步判定后得出高电平ut=1，令这一高电平为PN码的一个时钟动作沿,让PN码序列后移一位，相对应的追随信道和前导信道的等待接收频率分别由f6，f1都同时下跳变一次之后为f1、f2，紧随其后的信道情况是前导信道输出u1输出一个低电平0，追随信道输出u2输出一高电平“1”，即：u2u1的输出状态分别为10，两信道“10”又组成新的状态经同步判定后得出一低电平“0”，令这一低电平“0”为PN码的无动作沿,PN码保持原序列位置等待发射机再次动作，当发射机的频率连续往下跳变时，依此原理，两信道便出现01→10→01一直循环下去，前一位代表追随信道u2输出的电平、后一位代表前导信道u1的输出电平，其中发射频率每跳变一次，接收端的两信道出现两次状态的改变，因此同步判定输出ut同样由高“1”到低“0”两种状态在变化，所以发射部分的跳变速度必须只能小于或等于接收部分的跳变速度，否则同步不能成功；
第二种是有干扰的情况，判定过程如下：
设在频率f4上有一干扰，当发射机的频率由f2跳到f3的频点时，同上理两接收信道输出的状态u2u1为01，经同步判定后得出一高电平ut=1 让PN码后移一位，追随信道和前导信道的等待频率又移到下一频点f3、f4的位置，这时前导信道的接收频点为f4，正好有一干扰电平存在，此时两信道输出的状态u2u1是11输出同为一个高电平，同步判定部分跟据上一跳的位置状态“01”和现有状态“11”组成又一新的状态后经判定得出一低电平ut=0，PN码电路无动作两信道的状态保持不变；当发射机进入下一跳时频率由f3跳到f4的频点时，这时接收机的前导信道是没有由低电平到高电平的变化过程，却一直处在高电平输出的状态，但是追随信道的电平是由高到低的过程在变化，这里两信道有个重要的状态关系，因发射机的频率由f3跳到f4频点，存在有个f3消失和f4的出现在时间上很短暂的，可以视为两种状态同时出现，所以前导信道输出u1高电平的保持和追随信道输出u2由高到低的跳变出现可以作为识别发射端频率跳变的依据；此时前导信道输出u1为高电平1， 追随信道输出u2由高变为低电平0，两信道输出u2u1的新状态为01，经过同步判定后得出ut为高电平1，让PN码后移一位，追随信道和前导信道的等待频率也后移一位处在f4、f5的位置上，追随信道有一干扰处在继续高电平，两信道输出u2u1的状态分别为10经过同步判定后得出ut为低电平，当发射机进入下一跳，频率由f4跳到f5的频点，接收机的前导信道输出u1=1，却追随信道输出u2上有一干扰为高电平“1”，两信道输出u2u1第二次出现“11”，同理两信道输出经过同步判定后得出ut为高电平1，本地PN码下移一位后使两信道输出的状态u2u1变为“10”，实现了跳出干扰保持同步地目的。其中在f4的频率上遇到干扰后两信道跨过干扰段的变化过程为01→11→01→10→11→10，前一位代表追随信道u2的输出电平、后一位代表前导信道u1的输出电平，否则为10→01→10一直循环，在干扰的情况下有两次信道的输出状态为11高电平，两次高电平的同步判定动作不一样，是根据本次状态的前一次的信道输出状态决定的，如前一次u2u1为01，后一次u2u1为10；
D、两信道通过逻辑电路实现判定同步，用0代表低电平，用 1代表高电平，为了说明工作过程，用前述的追随信道和前导信道两信道10→01→10和01→11→01→10→11→10的两种情况作分析，这两种情况组合起来的状态只有四种：10，01，01→11，10→11，逻辑电路由门电路组成其原理如下：
第一种状态：当追随信道输出u2=1、前导信道输出u1=0时，u2=1经过非门G1后为0，G1输出与u1=0经过与门G2后为0，u1=0经过G5与门输出为0，G2、G5输出同为0经或门G3后为ut=0；
第二种状态：当追随信道输出u2=0、前导信道输出u1=1时，u2=0经过非门G1后为1，G1输出与u1=1经过与门G2后得1，G2输出经或门G3后为ut=1；
第三种状态：当追随信道输出u2=1、前导信道输出u1=1时，之前状态为追随信道输出u2=0、前导信道输出u1=1；之前状态经一个RS触发器G4，即：之前R=u2=0、S=u1=1时Q=0；此时R=u2=1，S=u1=1时，RS触发器G4维持原态Q=0,Q=0、u3=1、u1=1三个状态经与门G5后得0，又因u2=1，经非门G1后得0输出给与门G2得0，G2、G5输出给或门G3后得ut=0；
第四种状态：当追随信道输出u2=1、前导信道输出u1=1时，之前状态为追随信道输出u2=1、前导信道输出u1=0；之前状态经一个RS触发器G4，即：之前R=u2=1、S=u1=0时Q=1；此时R= u2=1，S= u1=1时，RS触发器G4维持原态Q=1， Q=1、u2=1、u1=1三个状态经与门G5后得1， G5输出给或门G3后得ut=1；
E、对信息的解调，包括跳速相关变速解调和间隔相关变速解调，
跳速相关变速解调：发射端的信息是以电压形式转换为频率，此频率代替发射端本地PN码时钟，实现变速跳频，即：跳速相关，接收端本地PN码同步后，同步判定输出ut就包含了信息的变化规律，只要对ut进行识别便可得到对应的电压；
间隔相关变速解调：与跳速相关法不同的是用随数字信息规律变化的不等时长间隔脉冲信号直接代替了发射端的PN码序列时钟，接收端的PN码序列与发端同步后，同步判定输出ut就代表了随信息变化的间隔时长不等的信号，再对其识别则得到信息；
跳速、间隔相关变速解调提取信息的关键技术是同步，只要得到与发射部分相同的随信息规律变化的同步时钟脉冲，则获得了随信息规律变化的数据。
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