CN108347262B - 一种通信系统中的信号传输处理方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种通信系统中的信号传输处理方法，包括：预先生成广义宽间隔跳频序列，小区内的终端根据基站分配的第一时隙上的物理资源块确定跳频序列的初始频点，并依次根据前一频点和跳频序列生成后续时隙使用的频点；终端根据生成的各个频点进行信号传输处理。通过本申请，能够合理利用超宽频带，并有效对抗干扰。

Description

一种通信系统中的信号传输处理方法
技术领域
本申请涉及通信系统中的跳频技术，特别涉及一种通信系统中的信号传输处理方法。
背景技术
跳频技术通过采用不同工作频点获取频率分集，可对抗窄带干扰和多径衰落，抵御无线电侦察侦听，提高通信的抗截获能力。跳频技术在商用通信网络中有许多成功应用，例如LTE网络上行信道中的跳频。随着无线通信对可靠性和传输速率的需求不断增长，未来无线通信系统也面临着更多类型、更长持续时间和更强功率的无线干扰，甚至是恶意攻击，包括工业频率泄露干扰和公共无线设施干扰等，例如调频电台造成的干扰甚至可以覆盖整个无线通信频带。
宽间隔跳频作为一种特殊要求的跳频技术，可同时对抗窄带强干扰和宽带阻塞干扰，特别是对抗跟踪式干扰。而5G通信的一个重要特性是超宽带频谱，这为宽间隔跳频技术的应用提供了充分的频谱空间，如何结合5G特性合理利用超宽频带，设计满足需求的跳频方案对终端和无线网都是一个需要研究的问题。
发明内容
本申请提出一种通信系统中的信号传输处理方法，能够合理利用超宽频带，并有效对抗干扰。
为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：
一种通信系统中的信号传输处理方法，包括：
预先生成满足条件的跳频序列所述条件为：|FP((i+s)modLP)-FP(i)|≥D；其中，FP(i)为跳频序列中的元素，i为元素序号，Lp为跳频序列长度，D为宽间隔偏移参数，s∈[0,S-1]，S为宽间隔游程长度，s和S均为整数；
小区内的终端根据基站分配的第一时隙上的物理资源块确定所述跳频序列的初始频点，并依次根据前一频点和所述跳频序列生成后续时隙使用的频点；
所述终端根据生成的各个频点进行信号传输处理。
较佳地，所述生成后续时隙使用的频点包括：
根据前一时隙使用的频点确定所述前一时隙跳频的频移，根据所述前一时隙的频点、频移和所述跳频序列生成后续时隙使用的频点。
较佳地，所述D和S为系统预先配置的。
较佳地，所述生成满足条件的跳频序列包括：
a、将用于生成跳频序列的映射区间均分为P个子区间，对应P个系统可用频点，并设定每个频段的权重wi＝W，设定n＝0；
b、根据xn计算映射函数的输出xn+1；依据xn+1所落入的子区间，在P个可用频点中选择与确定出的子区间对应的频点，将该频点作为FP(n+1)；
c、将频点FP(n+1)的权重减1；将中权重为零的频点排除，剩余频点构成集合其中， 为所有可用频点构成的集合；
d、从中选择满足条件|f-FP(n+1-s)|>D的频点f构成可用频点集合其中，
e、依据中各频点的权重将所述映射区间按比例重新分隔成个子区间，为中的元素个数；
f、判断n+1是否小于Lp，若是，则将计数器n进行自加，并返回步骤b，否则将当前的所有FP(i)构成跳频序列。
较佳地，对于小区内的各个终端，基站为其分配的初始频点间隔大于所述D。
较佳地，对于小区内的各个终端，使用相同的跳频序列。
由上述技术方案可见，本申请中，预先生成广义宽间隔跳频序列，小区内的终端根据基站分配的第一时隙上的物理资源块确定跳频序列的初始频点，并依次根据前一频点和跳频序列生成后续时隙使用的频点；终端根据生成的各个频点进行信号传输处理。通过上述处理，能够合理利用超宽频带，并有效对抗干扰。
附图说明
图1为跳频序列的构造方法示意图；
图2为本申请中信号传输处理方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请做进一步详细说明。
跳频序列设计是研究跳频技术的关键问题之一，目前各种宽间隔跳频序列设计方法都只考虑了时序上两个相邻频点之间的宽间隔要求，即宽间隔游程长度为二的情形。在快跳频通信中，随着传输速率的提高和干扰的增强，宽带阻塞干扰的持续时间将以较高概率超过宽间隔游程时间，此时宽间隔跳频对抗宽带干扰的分集作用将大幅受限。
在无线小区中使用跳频时，不同用户使用的跳频序列不能出现击中情况。为提高跳频序列的保密性和可靠性，还需采用具有伪随机特性的长周期跳频序列。目前已有构造方法都无法在满足上述条件的前提下，设计出用于小区内多用户的宽间隔跳频序列。
本申请针对宽间隔跳频序列设计，提出了广义宽间隔跳频序列的定义和设计要求，给出了一种广义宽间隔跳频序列的构造方法，可根据实际需求调整宽间隔参数和游程长度，保证宽间隔跳频对抗宽带阻塞干扰的性能。依据构造出的宽间隔序列，通过分散设置小区中各用户的初始频点，用户之间不会出现击中，且同一时刻不同用户使用的频点彼此保持宽间隔，可降低用户间干扰。
首先介绍本申请中提出的新的宽间隔跳频序列。
对于在5G超宽频带上的跳频通信，相邻频点间间隔远小于频域资源带宽。可分配给UE使用的物理资源块(RB)在频域上连续，某一时刻UE占用的资源频带中心频点记为fj(j∈[1,P])，使用整数集合表示全部频点集合{fj}，和{fj}中元素一一对应跳频序列表示为P元有序序列其中FP(i)为跳频序列中的元素，即频点，i为元素序号，Lp为跳频序列长度。宽间隔跳频序列需满足下述条件：
|FP(i+1)-FP(i)|≥D(i∈[1,Lp-1]) (1)其中D为宽间隔偏移参数。
本申请提出广义宽间隔跳频序列的定义，即序列需满足下述要求：
|FP((i+s)modLP)-FP(i)|≥D(i∈[1,Lp-1]，|s|∈[1,S]) (2)其中S定义为宽间隔游程长度，S为整数。现有宽间隔跳频序列都是广义宽间隔跳频序列在S＝1时的特例。随着S的增长，宽间隔特性推广到更多的相连时隙，宽间隔跳频的优势得到不断强化。也就是说，本申请中跳频序列需要满足公式(2)的条件。
接下来，介绍本申请中跳频序列的具体生成方法。
本申请采用跳频序列预先定义的方式，对于长度Lp为广义宽间隔跳频序列，在5G超宽频带上的可用频点数P远大于S，令任选具有良好伪随机特性的混沌映射函数CM(x)(例如Logistic映射、Henon映射和Tent映射等)，下面以Logistic映射为例介绍跳频序列的具体构造方式：
其中初始值x0(x0∈[-1,1])，以及公式(2)中参数D和S由系统高层预先设定，并基于下述步骤构造广义宽间隔跳频序列，如图1所示。
1)初始化：将映射区间[-1,1]均分为P个子区间，并分别对应P个系统可用频点；设定每个频点的权重wi＝W(i∈[1,P])；计数器清零n＝0；
2)基于xn计算函数CM(xn)的输出xn+1；依据xn+1所落入的子区间，在P个可用频点中选择与确定出的子区间对应的频点，将该频点作为FP(n+1)；
3)将频点FP(n+1)的权重减1；将中权重为零的频点排除，剩余频点构成集合
4)从中选择满足下述条件的频点f构成可用频点集合
|f-FP(n+1-s)|>D，(s∈[0,S-1])
其中s和S为整数，依据中各频点的权重将区间[-1,1]按比例重新分隔成个子区间，为中的元素个数；
5)若n+1<Lp，则更新计数器n＝n+1，然后进入步骤2)，否则结束。
上述为构造跳频序列的具体方式。在上述跳频序列的构造中，以Logistic映射为例进行说明。在实际应用中，也可以采用其他映射方式构造跳频序列，区别仅在于上述步骤1)中初始化时相应的区间不同。
在预先确定出跳频序列后，从第一时隙开始，依次确定各个时隙的频点。
对于小区内某一UE，在第一时隙上的使用的物理资源块由基站分配，该资源对应着初始频点F0(F0∈{fj})，依据预先生成的跳频序列确定UE使用的后续跳频频点。具体地，可以根据第一次跳频的频点确定第一次跳频的频移D1＝(FP(2)-FP(1))modLP，然后在F0基础上，依据D1选择第一频点F1，继而依据D2＝(FP(3)-FP(2))modLP选择F2，以此类推，可依次确定UE在各个时隙上使用的资源块，从而实现跳频图案控制。通过上述方式进行频点选择后，UE在连续S个跳频频点上，任意两个频点间都具有宽间隔特性。
同时，同一小区的UE使用相同的跳频序列，且各UE使用不同的初始频点，可保证各UE之间不会出现击中。通过基站分散控制各UE的初始频点(各UE初始频点间距大于D)，还能保证不同用户使用的各频点在跳频过程中始终保持宽间隔，从而降低用户间干扰。
总结上述处理，可以得到本申请中的信号传输方法如图2所示，具体包括：
步骤201，预先生成满足条件的跳频序列；
步骤202，小区内的终端根据基站分配的第一时隙上的物理资源块确定跳频序列的初始频点，并依次根据前一频点和跳频序列生成后续时隙使用的频点；
其中，生成后续时隙使用的频点具体可以包括：根据前一时隙使用的频点确定所述前一时隙跳频的频移，根据前一时隙的频点、频移和跳频序列生成后续时隙使用的频点。
步骤203，终端根据生成的各个频点进行信号传输处理。
至此，本申请中的信号传输方法流程结束。
本申请通过上述处理，针对宽间隔跳频序列设计，提出了广义宽间隔跳频序列的定义和设计要求，给出了一种广义宽间隔跳频序列的构造方法，可根据实际需求调整宽间隔参数和游程长度，保证宽间隔跳频对抗宽带阻塞干扰的性能。依据构造出的宽间隔序列，通过分散设置小区中各用户的初始频点，用户之间不会出现击中，且同一时刻不同用户使用的频点彼此保持宽间隔，可降低用户间干扰。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种通信系统中的信号传输处理方法，其特征在于，包括：
预先生成满足条件的跳频序列所述条件为：|FP((i+s)mod LP)-FP(i)|≥D；其中，FP(i)为跳频序列中的元素，i为元素序号，Lp为跳频序列长度，D为宽间隔偏移参数，s∈[0,S-1]，S为宽间隔游程长度，s和S均为整数；
小区内的终端根据基站分配的第一时隙上的物理资源块确定所述跳频序列的初始频点，并依次根据前一频点和所述跳频序列生成后续时隙使用的频点；
所述终端根据生成的各个频点进行信号传输处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成后续时隙使用的频点包括：
根据前一时隙使用的频点确定所述前一时隙跳频的频移，根据所述前一时隙使用的频点、频移和所述跳频序列生成后续时隙使用的频点。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述D和S为系统预先配置的。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述生成满足条件的跳频序列包括：
a、将用于生成跳频序列的映射区间均分为P个子区间，对应P个系统可用频点，并设定每个频段的权重wi＝W，设定n＝0；
b、根据xn计算混沌映射函数的输出xn+1；依据xn+1所落入的子区间，在P个可用频点中选择与确定出的子区间对应的频点，将该频点作为FP(n+1)；
c、将频点FP(n+1)的权重减1；将中权重为零的频点排除，剩余频点构成集合其中， 为所有可用频点构成的集合；
d、从中选择满足条件|f-FP(n+1-s)|>D的频点f构成可用频点集合其中，
e、依据中各频点的权重将所述映射区间按比例重新分隔成个子区间，为中的元素个数；
f、判断n+1是否小于Lp，若是，则将计数器n进行自加，并返回步骤b，否则将当前的所有FP(i)构成跳频序列。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对于小区内的各个终端，基站为其分配的初始频点间隔大于所述D。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对于小区内的各个终端，使用相同的跳频序列。
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