CN106332267B - 基于跳频无线通信的同步接入方法、设备以及系统 - Google Patents

基于跳频无线通信的同步接入方法、设备以及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于跳频无线通信的同步接入方法、设备以及系统，所述方法包括：主通信设备在每次跳频时发送一同步帧信息，所述同步帧信息包括当前信道对应的跳频序号I以及下一周期的随机种子；从属通信设备从N个信道中随机选择一当前信道来接收该当前信道上的同步帧信息，并在下一周期的指定信道上接收第I跳的同步帧信息，以完成主通信设备与从属通信设备的同步接入。本发明在跳频通信条件下实现点对点和点对多无线数据通信，并在实现扩频通信、提高网络抗干扰能力同时实现任意节点加入跳频网络。

Description

基于跳频无线通信的同步接入方法、设备以及系统
技术领域
本发明关于无线通信技术领域，特别是关于跳频无线通信技术，具体的讲是一种基于跳频无线通信的同步接入方法、设备以及系统。
背景技术
跳频是收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式，是最常用的扩频方式之一，也即，通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变。一般的跳频通信主要实现点对点通信，节点与节点之间通过精确时钟实现同步。
申请号为201210428899.8的专利中公开的跳频无线通信中的同步接入方法以及通信设备和系统，其揭示了一种用于在跳频无线通信中在第一通信设备与第二通信设备之间进行的同步接入方法。其中，所述第一通信设备(20、50)采用N个跳频信道并以预定跳频序列和预定跳频时间间隔(T1)进行跳频，所述方法包括：所述第一通信设备(20、50)以M倍的所述预定跳频时间间隔(T1)为周期在所述N个跳频信道上发送广播信标，其中所述广播信标携带用于所述第二通信设备(21、22、60)进行同步接入的同步信息，其中，M和N均为自然数且互质；所述第二通信设备(21、22、60)在所述N个跳频信道中的任一个跳频信道上接收所述广播信标以获得所述同步信息；以及所述第二通信设备(21、22、60)与所述第一通信设备(20、50)进行信息交换以进行接入。
上述的同步接入方法中，由于第一通信设备以M倍的预定跳频时间间隔为周期发送广播信标，以与第二通信设备进行同比接入，此种方式导致第二通信设备与第一通信设备之间实现同步接入的时间较长，无法满足快速接入的需求。
发明内容
为了克服现有技术中的同步接入方法存在的第二通信设备与第一通信设备之间实现同步接入的时间较长，无法满足快速接入需求的技术缺陷，本发明提供了一种基于跳频无线通信的同步接入方法、设备以及系统，主通信设备在每次跳频时发送一同步帧信息，所述同步帧信息包括当前信道对应的跳频序号I以及下一周期的随机种子，一个或多个从属通信设备通过随机选择一当前信道来接收该当前信道上的同步帧信息，并在下一周期的指定信道上接收同步帧信息，以完成主通信设备与从属通信设备之间的同步接入，实现了跳频通信条件下一对多网络任意节点的加入。
本发明的目的之一是，提供一种基于跳频无线通信的同步接入方法，所述方法用于在一主通信设备与一个或多个从属通信设备之间于N个信道上进行同步接入，所述主通信设备于每一周期内按照该周期对应的跳频序列在N个信道上进行跳频，每次跳频从当前信道跳到目标信道，所述方法包括：所述主通信设备在每次跳频时发送一同步帧信息，所述同步帧信息包括当前信道对应的跳频序号I以及下一周期的随机种子；所述从属通信设备从N个信道中随机选择一当前信道来接收所述当前信道上的同步帧信息；所述从属通信设备在下一周期的指定信道上接收同步帧信息，以完成所述主通信设备与从属通信设备的同步接入。
在本发明的优选实施方式中，所述从属通信设备从N个信道中随机选择一当前信道来接收所述当前信道上的同步帧信息包括所述从属通信设备从N个信道中随机选择一当前信道以接收该当前信道上的同步帧信息，记录收到该同步帧信息的时刻为第一时刻；所述从属通信设备在下一周期的指定信道上接收同步帧信息的步骤包括：所述从属通信设备在下一周期的指定信道接收同步帧信息前，提前一固定时间切换到指定信道以接收所述指定信道上的同步帧信息，记录收到该指定信道上的同步帧信息的时刻为第二时刻；根据所述第一时刻以及第二时刻得到所述从属通信设备于一个周期内的总跳频时间长度；根据所述总跳频时间长度以及信道数量N得到所述从属通信设备每次跳频的间隔时间长度。
在本发明的优选实施方式中，所述从属通信设备根据接收到的该同步帧信息中包括的下一周期的随机种子得到下一周期对应的跳频序列，所述从属通信设备根据接收到的该同步帧信息中包括的当前信道对应的跳频序号I得到下一周期第I跳对应的指定信道。
在本发明的优选实施方式中，所述的方法还包括：所述从属通信设备从N个信道中随机选择一当前信道未接收到所述当前信道上的同步帧信息，则所述从属通信设备重复所述从属通信设备从N个信道中随机选择一当前信道以接收所述当前信道上的同步帧信息的步骤。
在本发明的优选实施方式中，所述从属通信设备在下一周期的指定信道上接收同步帧信息，以完成所述主通信设备与从属通信设备之间的同步接入的步骤还包括：：当所述从属通信设备连续多次未接收到所述主通信设备发送的同步帧信息时，则执行所述从属通信设备从N个信道中随机选择一当前信道以接收该当前信道上的同步帧信息的步骤。
在本发明的优选实施方式中，所述方法还包括：当所述主通信设备与从属通信设备同步接入后，根据所述间隔时间长度调整所述从属通信设备于每一跳频的起跳时刻。
本发明的目的之一是，提供了一种主通信设备，所述主通信设备在跳频无线通信中与一个或多个从属通信设备之间于N个信道上进行同步接入，所述主通信设备于每一周期内按照该周期对应的跳频序列在N个信道上进行跳频，每次跳频从当前信道跳到目标信道，所述主通信设备包括：同步帧信息发送模块，用于在每次跳频时发送一同步帧信息，所述同步帧信息包括当前信道对应的跳频序号I以及下一周期的随机种子，以实现与一个或多个从属通信设备之间于N个信道上进行同步接入。
本发明的目的之一是，提供了一种从属通信设备，所述从属通信设备在一跳频无线通信中与一主通信设备之间于N个信道上进行同步接入，所述从属通信设备包括同步接入模块，用于从N个信道中随机选择一当前信道来接收该当前信道上的同步帧信息，并在下一周期的指定信道上接收同步帧信息，以完成所述从属通信设备与一主通信设备的同步接入。
在本发明的优选实施方式中，所述同步接入模块包括：第一接收单元，用于从N个信道中随机选择一当前信道以接收该当前信道上的同步帧信息，记录收到该同步帧信息的时刻为第一时刻；第二接收单元，用于在下一周期的指定信道接收同步帧信息前，提前一固定时间切换到指定信道以接收所述指定信道上的同步帧信息，记录收到该指定信道上的同步帧信息的时刻为第二时刻；总跳频时间长度确定单元，用于根据所述第一时刻以及第二时刻得到所述从属通信设备于一个周期内的总跳频时间长度；间隔时间长度确定单元，用于根据所述总跳频时间长度以及信道数量N得到所述从属通信设备每次跳频的间隔时间长度。
在本发明的优选实施方式中，所述从属通信设备还包括跳频序列生成模块，用于根据接收到的该同步帧信息中包括的下一周期的随机种子得到下一周期对应的跳频序列；指定信道确定模块，用于根据接收到的该同步帧信息中包括的当前信道对应的跳频序号I得到下一周期第I跳对应的指定信道。
在本发明的优选实施方式中，所述从属通信设备还包括：第一判断模块，用于判断所述从属通信设备从N个信道中随机选择一当前信道是否接收到所述当前信道上的同步帧信息，当判断为否时，触发所述同步接入模块。
在本发明的优选实施方式中，所述从属通信设备还包括第二判断模块，用于判断所述从属通信设备是否连续多次未接收到所述主通信设备发送的同步帧信息，当判断为是时，触发所述同步接入模块。
在本发明的优选实施方式中，所述从属通信设备还包括时间调整模块，用于当所述主通信设备与从属通信设备同步接入后，根据所述间隔时间长度调整所述从属通信设备每一次跳频的起跳时刻。
本发明的目的之一是，提供了一种基于跳频无线通信的同步接入系统，所述的系统包括一主通信设备以及一个或多个从属通信设备，以在所述主通信设备与所述从属通信设备之间于N个信道上进行同步接入。
本发明的有益效果在于，提供了一种基于跳频无线通信的同步接入方法、设备以及系统，主通信设备在每次跳频时发送一同步帧信息，所述同步帧信息包括当前信道对应的跳频序号I以及下一周期的随机种子，一个或多个从属通信设备通过随机选择一当前信道来接收该当前信道上的同步帧信息，并在下一周期的指定信道上接收第I跳的同步帧信息，以完成主通信设备与从属通信设备之间的同步接入，在跳频通信条件下实现点对点和点对多点无线数据通信，并在实现扩频通信、提高网络抗干扰能力、降低系统实现成本的同时实现了任意节点加入跳频网络。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于跳频无线通信的同步接入系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种主通信设备的结构框图；
图3为本发明实施例提供的一种从属通信设备的结构框图；
图4为本发明实施例提供的一种从属通信设备中同步接入模块的结构框图；
图5为本发明实施例提供的一种基于跳频无线通信的同步接入方法的实施方式一的流程图；
图6为图5中的步骤S102的具体流程图；
图7为本发明实施例提供的一种基于跳频无线通信的同步接入方法的实施方式二的流程图；
图8为本发明实施例提供的一种基于跳频无线通信的同步接入方法的实施方式三的流程图；
图9为本发明实施例提供的一种基于跳频无线通信的同步接入方法的实施方式四的流程图；
图10为本发明提供的具体实施例中基于跳频无线通信的同步接入系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种基于跳频无线通信的同步接入系统，请参阅图1，所述系统包括一主通信设备100以及一个或多个从属通信设备200，以在所述主通信设备100与所述从属通信设备200之间于N个信道上进行同步接入。所述主通信设备100于每一周期内按照该周期对应的跳频序列在N个信道上进行跳频，每一周期对应的跳频序列为对所述N个信道的随机排列组合，根据该周期对应的随机种子得到该周期的跳频序列，所述跳频序列的长度对应所述信道的个数，每次跳频从一个信道跳到另一信道。在具体的实施方式中，主通信设备100的每一周期都对应一个随机种子，根据该随机种子即可得到该周期的跳频序列。
请参阅图2，本发明提供的主通信设备100在一种实施方式中包括：同步帧信息发送模块101，用于在每次跳频时发送一同步帧信息，所述同步帧信息包括当前信道对应的跳频序号I以及下一周期的随机种子，以实现与一个或多个从属通信设备200之间于N个信道上进行同步接入。其中，N以及I均为正整数。当前周期的随机种子可通过SN来表示，下一周期的随机种子通过SN+1来表示。对于主通信设备100而言，当前周期的随机种子SN、下一周期的随机种子SN+1是随机生成的，可通过调用现有技术中的随机数生成器来生成，也可通过其他现有技术中的方式来实现。得到各个周期的随机种子后，根据随机种子得到对应的跳频序列，可通过调用现有技术中的随机函数来实现，也可通过其他现有技术中的方式来实现。
在具体的实施例中，主通信设备100随机产生当前周期的一随机种子SN，并根据该随机种子SN产生一个跳频周期内固定长度的跳频序列FN。该跳频序列FN为所述N个信道随机排序组合，跳频序列FN的长度等于信道总数N。同时主通信设备100随机产生下一跳频周期的随机种子SN+1。主通信设备100在每一跳起始立即发送同步帧信息，该同步帧信息包含当前跳频序号I及下一周期的随机种子SN+1。该当前跳频序号I表示主通信设备100于第I跳跳至第N8信道。可以理解，N8信道为个N信道中的第8个，此处仅以N8作为一个示例进行说明。
所述主通信设备100在另一种实施方式中还包括控制数据输出模块102，其用于在所述同步帧信息发送模块101每次发送同步帧信息后，输出控制数据。在发送同步帧信息之后至下次同步帧信息发送之前，均可以输出控制数据。所述主通信设备100还包括传输数据接收模块103，其用于接收传输数据，所述传输数据为所述从属通信设备200在每次接收到同步帧信息后输出的。
本发明还提供了一种从属通信设备200，其在一跳频无线通信中与主通信设备100之间于N个信道上进行同步接入。请参阅图3，所述从属通信设备200包括：
同步接入模块201，用于从N个信道中随机选择一当前信道以接收所述当前信道上的同步帧信息，并在下一周期的指定信道上接收同步帧信息，以完成所述从属通信设备200与主通信设备100的同步接入。所述指定信道为下一周期的第I跳对应的信道，即所述从属通信设备200于第I跳跳至第N5信道，可以理解，N5信道为N个信道中的第5个，此处仅一N5作为一个示例进行说明。此处提及的当前信道是当前周期内第I跳对应的信道，如此，从当前周期的第I跳到下一周期的第I跳为一个周期。
请结合参阅图4，所述同步接入模块201包括：
第一接收单元2011，用于从N个信道中随机选择一当前信道以接收所述当前信道上的同步帧信息，并记录收到该同步帧信息的时刻为第一时刻，设第一时刻为T1。此处的当前信道为当前周期内第I跳对应的信道。
第二接收单元2012，用于在下一周期的指定信道接收同步帧信息前，提前一固定时间切换到指定信道以接收所述指定信道上的同步帧信息，并记录收到该指定信道上的同步帧信息的时刻为第二时刻，设第二时刻为T2。
所述固定时间是预先设定的，在本发明的一种实施方式中，所述固定时间可以根据所述主通信设备100以及所述从属通信设备200的晶振精度以及跳频频率预先设定的。固定时间诸如预先设定为从属通信设备200的一跳至二跳的时间，以从属通信设备200的时钟进行设置。
总跳频时间长度确定单元2013，用于根据所述第一时刻以及第二时刻得到所述从属通信设备200于一个周期内的总跳频时间长度，即总跳频时间长度T＝T2-T1。
间隔时间长度确定单元2014，用于根据所述总跳频时间长度以及信道数量N得到所述从属通信设备200每次跳频的间隔时间长度，即每次跳频的间隔时间长度t＝T/N。
请再次参阅图3，所述从属通信设备200还包括：
跳频序列生成模块202，用于根据接收到的该同步帧信息中包括的下一周期的随机种子SN+1得到下一周期对应的跳频序列F(SN+1)。对于从属通信设备200而言，根据接收到的同步帧信息中包括的下一周期的随机种子得到对应的跳频序列可通过调用现有技术中的随机函数来实现，也可通过其他现有技术中的方式来实现，此处不再赘述。
指定信道确定模块203，用于根据接收到的该同步帧信息中包括的当前信道对应的跳频序号I得到下一周期第I跳对应的指定信道。
传输数据输出模块204，用于在每次接收同步帧信息后，输出传输数据。
控制数据接收模块205，用于接收控制数据，所述控制数据为所述主通信设备100在每次发送同步帧信息后输出的。主通信设备100在发送同步帧信息之后至下次同步帧信息发送之前，均可以输出控制数据。控制数据接收模块205接收控制数据，传输数据输出模块204输出传输数据，完成主通信设备100与从属通信设备200之间的数据传输。
第一判断模块206，用于判断所述从属通信设备从N个信道中随机选择一当前信道是否接收到所述当前信道上的同步帧信息，当判断为否时，触发所述同步接入模块201。
第二判断模块207，用于判断所述从属通信设备200是否连续多次未接收到所述主通信设备100发送的同步帧信息。当判断为是时，触发同步接入模块201。若第二判断模块207连续多次未接收到同步帧信息，即可认定当前从属通信设备200与主通信设备100之间的同步接入失败或同步接入出现中断。此时，第二判断模块207触发同步接入模块201，由同步接入模块201重新进行同步接入。
时间调整模块208，用于当所述主通信设备100与从属通信设备200同步接入后，根据所述的间隔时间长度调整所述从属通信设备200每一次跳频的起跳时刻。从属通信设备200通过同步接入模块201完成与主通信设备100的同步接入后，通过第二判断模块207进一步确认从属通信设备200与主通信设备100之间的同步接入是否失败或同步接入是否出现中断，若出现同步接入失败或中断，则重新通过同步接入模块201进行同步接入。
同步接入成功后，根据所述的间隔时间长度t调整从属通信设备200每一次跳频的起跳时刻在具体的应用场景里可为，每隔一预定时间(该预定时间可以根据经验值设定)获取出从属通信设备200在一次跳频内的起跳时刻，设为T3，从属通信设备200在该次跳频内接收到同步帧信息的时刻设为T4，设t’＝T4-T3。预先设定一因子p(该因子可以根据实际情形预先设定)，当t’不等于t/p时，表明当前主通信设备100的起跳时刻与从属通信设备200的起跳时刻不同步，造成主通信设备100与从属通信设备200处于同一频段的时间较短，因此调整从属通信设备200在下一次跳频的起跳时刻T5，使得下一次跳频接收到同步帧信息的时刻T6与T5的差值即T6-T5等于t/p。此时，T6-T5等于t/p，当前主通信设备100的起跳时刻与从属通信设备200的起跳时刻同步，主通信设备100与从属通信设备200处于同一频段的时间最长，如此同步接入完成后主通信设备100与从属通信设备200之间的数据通信时间最长，保证了跳频的同步性。
本发明还提供了一种基于跳频无线通信的同步接入方法，请参阅图5，所述方法在一种实施方式中包括：
S101：所述主通信设备100在每次跳频时发送一同步帧信息，所述同步帧信息包括当前信道对应的跳频序号I以及下一周期的随机种子，其中，I为正整数。
对于主通信设备100而言，当前周期的随机种子SN、下一周期的随机种子SN+1是随机生成的，可通过调用现有技术中的随机数生成器来生成，也可通过其他现有技术中的方式来实现。得到各个周期的随机种子后，根据随机种子得到对应的跳频序列可通过调用现有技术中的随机函数来实现，也可通过其他现有技术中的方式来实现。
在具体的实施例中，主通信设备100随机产生当前周期的一随机种子SN，并根据该随机种子SN产生一个跳频周期内固定长度的跳频序列FN。该跳频序列FN为所述N个信道随机排序组合，跳频序列FN的长度等于信道总数N。同时主通信设备100随机产生下一周期的随机种子SN+1。主通信设备100在每一跳起始立即发送同步帧信息，同步帧信息包含当前跳频序号I及下一周期的随机种子SN+1。该当前跳频序号I表示主通信设备100于第I跳跳至第N8信道。可以理解，N8信道为个N信道中的第8个，此处仅以N8作为一个示例进行说明。
S102：所述从属通信设备200从N个信道中随机选择一当前信道以接收所述当前信道上的同步帧信息；
所述从属通信设备200在下一周期的指定信道上接收同步帧信息，以完成所述主通信设备100与从属通信设备200的同步接入。
所述当前信道为当前周期的第I跳对应的信道，所述指定信道为下一周期的第I跳对应的信道。
在本发明的其他实施方式中，所述从属通信设备从N个信道中随机选择一当前信道未接收到所述当前信道上的同步帧信息，则所述从属通信设备重复所述从属通信设备从N个信道中随机选择一当前信道以接收所述当前信道上的同步帧信息的步骤。
请参阅图6，步骤S102中所述从属通信设备200从N个信道中随机选择一当前信道以接收所述当前信道上的同步帧信息包括：
S201：所述从属通信设备200从N个信道中随机选择一当前信道以接收所述当前信道上的同步帧信息，记录收到该同步帧信息的时刻为第一时刻，设第一时刻为T1。
请参阅图6，步骤S102中所述从属通信设备200在下一周期的指定信道上接收同步帧信息包括：
S202：所述从属通信设备200在下一周期的指定信道接收同步帧信息前，提前一固定时间切换到指定信道以接收所述指定信道上的同步帧信息，并记录收到该指定信道上的同步帧信息的时刻为第二时刻，设第二时刻为T2。
所述固定时间是预先设定的，所述固定时间可以根据所述主通信设备100以及所述从属通信设备200的晶振精度以及跳频频率预先设定的。固定时间诸如可预先设定为从属通信设备200的一跳至二跳的时间，以从属通信设备200的时钟进行设置。
S203：根据所述第一时刻以及第二时刻得到所述从属通信设备200于一个周期内的总跳频时间长度，即总跳频时间长度T＝T2-T1。
S204：根据所述总跳频时间长度以及信道数量N得到所述从属通信设备200每次跳频的间隔时间长度，即每次跳频的时间长度t＝T/N。
请参阅图7，本发明提供的一种基于跳频无线通信的同步接入方法在另一种实施方式中包括：
S301：所述主通信设备100在每次跳频时发送一同步帧信息，所述同步帧信息包括当前信道对应的跳频序号I以及下一周期对应的随机种子，其中，I为正整数。
S302：所述主通信设备100在步骤S301每次发送同步帧信息后，输出控制数据。
S303：所述从属通信设备200从N个信道中随机选择一当前信道以接收所述当前信道上的同步帧信息，并在下一周期的指定信道上接收同步帧信息，以完成所述主通信设备100与从属通信设备200的同步接入，在每次接收同步帧信息后，输出传输数据。
S304：所述从属通信设备200接收所述控制数据；
S305：所述主通信设备100接收所述传输数据。
从属通信设备200接收控制数据，输出传输数据，主通信设备100输出控制数据，接收传输数据，如此完成主通信设备100与从属通信设备200之间的数据传输。
请参阅图8，本发明提供的一种基于跳频无线通信的同步接入方法在又一种实施方式中包括：
S401：所述主通信设备100在每次跳频时发送一同步帧信息，所述同步帧信息包括当前信道对应的跳频序号I以及下一周期的随机种子，其中I为正整数。
S402：所述从属通信设备200从N个信道中随机选择一当前信道以接收所述当前信道上的同步帧信息，并在下一周期的指定信道上接收同步帧信息，以完成所述主通信设备100与从属通信设备200的同步接入。
S403：判断所述从属通信设备200是否连续多次未接收到所述主通信设备100发送的同步帧信息，当判断为是时，返回执行S402。若从属通信设备200连续多次未接收到同步帧信息，即可认定当前从属通信设备200与主通信设备100之间的同步接入失败或同步接入出现中断，需要重新执行S402的同步接入步骤进行同步接入。
请参阅图9，本发明提供的一种基于跳频无线通信的同步接入方法在又一种实施方式中包括：
S501：所述主通信设备100在每次跳频时发送一同步帧信息，所述同步帧信息包括当前信道对应的跳频序号I以及下一周期对应的随机种子，其中，I为正整数。
S502：所述从属通信设备200从N个信道中随机选择一当前信道以接收所述当前信道上的同步帧信息，记录收到该同步帧信息的时刻为第一时刻，其中，N为正整数。
此处提及的一个信道为当前周期的第I跳对应的信道。
S503：所述从属通信设备200在下一周期的指定信道接收同步帧信息前，提前一固定时间切换到指定信道以接收所述指定信道上的同步帧信息，并记录收到该指定信道上的同步帧信息的时刻为第二时刻，所述固定时间是预先设定的，其中，I为正整数；
S504：根据所述第一时刻以及第二时刻得到所述从属设备于一个周期内的总跳频时间长度；
S505：根据所述总跳频时间长度以及信道数量N得到所述从属设备每次跳频的间隔时间长度；
S506：根据所述间隔时间长度调整所述从属通信设备200于每一跳频的起跳时刻。
从属通信设备200完成与主通信设备100的同步接入后，根据所述的间隔时间长度t调整从属通信设备200每一次跳频的起跳时刻在具体的应用场景里可为，每隔一预定时间(该预定时间可以根据经验值设定)获取出从属通信设备200在一次跳频内的起跳时刻，设为T3，从属通信设备200在该次跳频内接收到同步帧信息的时刻设为T4，设t’＝T4-T3。预先设定一因子p(该因子可以根据实际情形预先设定)，当t’不等于t/p时，调整从属通信设备200在下一次跳频的起跳时刻T5，使得下一次跳频接收到同步帧信息的时刻T6与T5的差值即T6-T5等于t/p。
请参阅图10，在该实施例中，跳频无线网络包含一个主通信设备100以及一个从属通信设备200，主通信设备100与从属通信设备200跳频同步接入及通信包含如下步骤：
步骤一、主通信设备100随机产生当前周期即第一周期对应的一随机种子SN，并根据随机种子SN产生一个该周期内固定长度的跳频序列FN，该跳频序列FN为所述N个信道随机排序组合，跳频序列FN的长度等于信道总数N，同时主通信设备100随机产生下一跳频周期随机种子SN+1。
在该具体实施例中，主通信设备100根据随机种子SN、SN+1通过随机函数F产生跳频序列，F(SN)、F(SN+1)是一个函数，种子不同，产生的跳频序列不同。
步骤二、主通信设备100在每一跳起始立即发送同步帧信息，跳频过程中，同步帧信息包含当前信道对应的跳频序号I及下一周期对应的随机种子SN+1。该当前跳频序号I表示主通信设备100于第I跳跳至第N8信道。可以理解，N8信道为个N信道中的第8个，此处仅以N8作为一个示例进行说明。
步骤三、从属通信设备200上电后随机选择一当前信道进行监听，接收到该当前信道由主通信设备100发送的同步帧信息并开始计时，记为T1。从属通信设备200根据同步帧信息中保存的跳频序号I(在图10所示的实施例中，I为8)和下一周期的随机种子SN+1，计算出下一周期的跳频序列。从属通信设备200在下一跳频周期的指定信道接收同步帧信息前，提前一固定时间切换到指定信道(在图10所示的实施例中，指定信道为下一周期的第8跳的同步帧信息对应的信道，即切换到第8跳对应信道)，监听该指定信道上主通信设备100发送的同步帧信息，并在接收到该同步帧信息时计时为T2。从属通信设备200得到于一个周期内总跳频时间长度T＝T2-T1，每次跳频的间隔时间长度t＝T/N。如此，主通信设备100与从属通信设备200之间完成了同步接入。
在图10所示的具体实施例中，提前两个信道的时间跳到第八跳对应的信道，即在该实施例中固定时间为从属通信设备200的二跳的时间，以从属通信设备200的时钟进行设置的。
当从属通信设备200随机选择一个信道未接收到同步帧信息时，继续在此信道进行监听，主通信设备100一直发送同步帧信息，一个周期收不到，等到下个周期即可以收到继续上述步骤。
第二个从属通信设备200想要接入主通信设备100时，重复步骤三。
步骤四、由于步骤三中主通信设备100与从属通信设备200已经完成了同步接入，因此从属通信设备200按照主通信设备100同样的计算方法计算跳频序列，并每隔时间t，在每个同步帧信息发送前切换到指定信道进行监听。从属通信设备200还可根据接收到的同步帧信息的时间点对信道切换时间进行调整。
步骤五、主通信设备100在每次发送同步帧信息后，输出控制数据，从属通信设备200在每次接收同步帧信息后，输出传输数据，主通信设备100接收所述传输数据，从属通信设备200接收所述控制数据。
步骤六、当从属通信设备200连续多次未能接收到同步帧信息时，即可认定当前从属通信设备200与主通信设备100之间的同步接入失败或同步接入出现中断，需要执行步骤三重新与主通信设备100进行同步。
如上所述，即为本发明提供的一种基于跳频无线通信的同步接入方法、设备以及系统，主通信设备100在每次跳频时发送一同步帧信息，所述同步帧信息包括当前信道对应的跳频序号I以及下一周期的随机种子，一个或多个从属通信设备200通过随机选择一个信道来接收该信道上的同步帧信息，并在下一周期的指定信道上接收第I跳的同步帧信息，跳频序列是随机的，在跳频通信条件下实现点对点和点对多无线数据通信，并在实现扩频通信、提高网络抗干扰能力、降低了系统的实现成本的同时实现了任意节点加入跳频网络。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一般计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种基于跳频无线通信的同步接入方法，所述方法用于在一主通信设备和一个或多个从属通信设备之间于N个信道上进行同步接入，其特征是，所述主通信设备于每一周期内按照该周期对应的跳频序列在N个信道上进行跳频，每次跳频从当前信道跳到目标信道，所述方法包括：
所述主通信设备在每次跳频时发送一同步帧信息，所述同步帧信息包括当前信道对应的跳频序号I以及下一周期的随机种子；
所述从属通信设备从N 个信道中随机选择一当前信道以接收所述当前信道上的同步帧信息，根据接收到的该同步帧信息中包括的下一周期的随机种子得到下一周期对应的跳频序列；
所述从属通信设备在下一周期的指定信道上接收同步帧信息，以完成所述主通信设备与从属通信设备之间的同步接入。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述从属通信设备从N 个信道中随机选择一当前信道来接收所述当前信道上的同步帧信息的步骤包括：
所述从属通信设备从N 个信道中随机选择一当前信道以接收所述当前信道上的同步帧信息，记录收到该同步帧信息的时刻为第一时刻，其中，N为正整数；
所述从属通信设备在下一周期的指定信道上接收同步帧信息的步骤包括：
所述从属通信设备在下一周期的指定信道接收同步帧信息前，提前一固定时间切换到指定信道以接收所述指定信道上的同步帧信息，并记录收到该指定信道上的同步帧信息的时刻为第二时刻，其中，I为正整数；
根据所述第一时刻以及第二时刻得到所述从属通信设备于一个周期内的总跳频时间长度；
根据所述总跳频时间长度以及信道数量N得到所述从属通信设备每次跳频的间隔时间长度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述从属通信设备根据接收到的该同步帧信息中包括的当前信道对应的跳频序号I得到下一周期第I跳对应的指定信道。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述方法还包括：所述从属通信设备从N 个信道中随机选择一当前信道未接收到所述当前信道上的同步帧信息，则所述从属通信设备重复所述从属通信设备从N 个信道中随机选择一当前信道以接收所述当前信道上的同步帧信息的步骤。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述从属通信设备在下一周期的指定信道上接收同步帧信息，以完成所述主通信设备与从属通信设备之间的同步接入的步骤还包括：
当所述从属通信设备连续多次未接收到所述主通信设备发送的同步帧信息时，则执行所述从属通信设备从N 个信道中随机选择一当前信道以接收所述当前信道上的同步帧信息的步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征是，所述方法还包括：
当所述主通信设备与从属通信设备同步接入后，根据所述间隔时间长度调整所述从属通信设备于每一跳频的起跳时刻。
7.一种从属通信设备，其特征是，所述从属通信设备在一跳频无线通信中与主通信设备之间于N个信道上进行同步接入，所述主通信设备于每一周期内按照该周期对应的跳频序列在N个信道上进行跳频，每次跳频从当前信道跳到目标信道，所述主通信设备在每次跳频时发送一同步帧信息，所述同步帧信息包括当前信道对应的跳频序号I以及下一周期的随机种子，所述从属通信设备包括：
同步接入模块，用于从N 个信道中随机选择一当前信道来接收所述当前信道上的同步帧信息，并在下一周期的指定信道上接收同步帧信息，以完成所述从属通信设备与一主通信设备的同步接入；
跳频序列生成模块，用于根据接收到的该同步帧信息中包括的下一周期的随机种子得到下一周期对应的跳频序列。
8.根据权利要求7所述的从属通信设备，其特征是，所述同步接入模块包括：
第一接收单元，用于从N 个信道中随机选择一当前信道以接收所述当前信道上的同步帧信息，并记录收到该同步帧信息的时刻为第一时刻，其中，N为正整数；
第二接收单元，用于在下一周期的指定信道接收同步帧信息前，提前一固定时间切换到指定信道以接收所述指定信道上的同步帧信息，并记录收到该指定信道上的同步帧信息的时刻为第二时刻，其中，I为正整数；
总跳频时间长度确定单元，用于根据所述第一时刻以及第二时刻得到所述从属通信设备于一个周期内的总跳频时间长度；
间隔时间长度确定单元，用于根据所述总跳频时间长度以及信道数量N得到所述从属通信设备每次跳频的间隔时间长度。
9.根据权利要求7所述的从属通信设备，其特征是，所述从属通信设备还包括：
指定信道确定模块，用于根据接收到的该同步帧信息中包括的当前信道对应的跳频序号I得到下一周期第I跳对应的指定信道。
10.根据权利要求7所述的从属通信设备，其特征是，所述从属通信设备还包括：
第一判断模块，用于判断所述从属通信设备从N 个信道中随机选择一当前信道是否接收到所述当前信道上的同步帧信息，当判断为否时，触发所述同步接入模块。
11.根据权利要求8所述的从属通信设备，其特征是，所述从属通信设备还包括：
第二判断模块，用于判断所述从属通信设备是否连续多次未接收到所述主通信设备发送的同步帧信息，当判断为是时，触发所述同步接入模块。
12.根据权利要求11所述的从属通信设备，其特征是，所述从属通信设备还包括：
时间调整模块，用于当所述主通信设备与从属通信设备同步接入后，根据所述间隔时间长度调整所述从属通信设备每一次跳频的起跳时刻。
13.一种基于跳频无线通信的同步接入系统，其特征是，所述的系统包括一主通信设备以及一个或多个如权利要求7至12任意一项所述的从属通信设备，以在所述主通信设备与所述从属通信设备之间于N个信道上进行同步接入。
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