CN108521287A - 一种基于时间信息的跳频同步实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于时间信息的跳频同步实现方法，将TODh(原常为25位)截短为12位，其中分钟6bits、秒钟6bits；当接收端收到发端的TODh后，与本地TODh进行判决：当发端和收端的TOD值误差小于容许偏差值时，利用发端TOD信息校正本地TOD信息。与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明采用了一种新型截短的TOD结构及恢复处理算法，只发送最基本的信息：分、秒的值，这样，减少了信息在空间传输的时间和bit数量，节约了资源，减少了被干扰的机率；其余位也可用于传输其它的系统控制信息或同步信息。

Description

一种基于时间信息的跳频同步实现方法
技术领域
本发明涉及一种基于时间信息的跳频同步实现方法。
背景技术
跳频同步算法是跳频通信领域中的核心问题之一。其实现的方法主要有：独立信道法、参考时钟法、自同步法和同步头法等。基于“时间信息(TOD，Time of Day)”的跳频同步法，就是发端在发送的同步头中发送自己的TOD信息，接收端通过对发送端同步信号的搜索，从而提取发送端的TOD信息，用它来修正本端的TOD，从而完成跳频同步。为了抵抗跟踪干扰或转发式干扰，我们的跳速越高性能越好，发送的信息持续时间越短性能越好。所以，所能利用的时间资源和空间资源是有限的，或者说，在有限的时间和空间范围内，传输的信息量越多越好。现有技术对资源占用、建立时间快慢、同步抗干扰能力等开销较大，实现复杂性、成本等偏高。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种基于时间信息的跳频同步实现方法。
本发明所采用的技术方案是：一种基于时间信息的跳频同步实现方法，将TODh由25位截短为12位，其中分钟6bits、秒钟6bits；当接收端收到发端的TODh后，与本地TODh进行判决：当发端和收端的TOD值误差小于容许偏差值时，利用发端TOD信息校正本地TOD信息。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
本发明采用了一种新型截短的TOD结构，将TODh由25位截短为12位：分钟6bits，秒钟6bits。即只发送最基本的信息：分、秒的值，不再包含年、月、日、时等信息。这样，减少了信息在空间传输的时间和bit数量，节约了资源，减少了被干扰的机率；其余位也可用于传输其它的系统控制信息或同步信息(比如同步相关码PN序列等)。
使用这种新TODh格式后，TOD差值小于TODl能表示的时间范围之内时不能正确同步需要通过算法进行校正。差值小于容许偏差范围时进行校正，校正时应编程考虑校正方向。差值大于容许偏差范围时无法校正，不能建立同步。
使用这种新结构及恢复处理算法后，减少了信息在空间传输的时间和bit数量，节约了资源，提高了抗干扰性能。
具体实施方式
一种基于时间信息的跳频同步实现方法，包括如下内容：
本算法采用了一种截短的TOD恢复算法实现TOD的跳频同步，实践表明，该算法能实现收发两端的快速同步，且空中传输数据量小，保密性强。
表1 TODh结构
现有的TODh无需进行算法恢复，可直接根据发端TOD信息校正本地TOD信息。
现有算法将40位TOD信息分为两段：TODh(25bits)和TODl(15bits)：
TODh格式：Bit39Bit38…Bit17Bit16Bit15
TODl格式：Bit14Bit13…Bit2Bit1Bit0
一般用TODh来表示年、月、日、时、分、秒，TODl则根据每跳(1毫秒)递增加1，每满32768ms向TODh进位。则能表示的最大时间范围是225*32768ms。当然，也有将TODh与TODl统一计算，TOD不代表具体的时间，代表与某一具体时间的相对值。例如将2014年01月01日0时0分0秒作为基准，对应TOD的值0，收发双发一致。
根据TOD信息用相应算法计算得到M位的伪随机序列，用此伪随机序列可以从频率表中取出同步频率。从TOD到跳频码的产生可以由公式fi＝F(Key,TODh)来表示。F(.)为在密钥Key控制下由TOD向跳频码空间映射的函数。
假设跳频速率是1ms/hop，TODl以跳频间隔为单位，每跳自加1，耗时1ms，经过215＝32768跳＝32768ms，TODlow向TODhigh进位。
假设系统有4个同步频率，并用f1、f2、f3、f4表示，它们与TODhigh的映射关系为：f1->TODh-1，f2->TODh-2，f3->TODh-3，f4->TODh-4。也就是说，如果收发双方的TOD相差小于32768ms，即双方的TODh相同，则它们计算的同步频率完全一样。而且，随着时间的推移，同步频率是逐个替换的，TODh在增长，32768ms以后得到的同步频率就不同。有如下对应关系：
前一时刻：
当前时刻：
下一时刻：
注：K为时间长轴中的某个正整数，T＝32768ms，相关序列PN1、PN2、PN3、PN4表示当前时刻对应下的伪随机码，作为跳频同步相关码。
可以看出，两个相邻时刻，一共有4-1＝3个同步频率相等。而且，经过时间32768*4＝131072ms以后，同步频率就会全部更新。时间推移就会让同步频率不断刷新，同步频率安全性也大大提高。
由于同步相关码的顺序及其差值表征了TOD时间的顺序及其差值，PN2-PN1＝1个TODh时间间隔＝32768ms，可根据相关序列的排列顺序校正本地TOD信息。当接收到的TOD信息与本地TOD信息相差一个PN码间隔时，就根据发端TOD信息校正本地TOD信息。
截短的TODh减少了信息量，增强了抗干扰性。但由于截短后信息量减少，需进行算法校正。
首先，判断是否需要校正。接收端收到发端的TODh分、秒信息后，与本地TODh进行判决并校正。当两者误差低于秒级别时，TODh相等，无需校正。当两者误差在容许的偏差范围(最大为1小时)内时，可以通过软件算法完成校正。
接着，校正算法应判断收发时差，如都在同一小时的0-59分钟内时，直接取时间差值。校正时，收端时间直接取发端时间。
T发＝TOD发(分钟)*60+TOD发(秒)
T收＝TOD收(分钟)*60+TOD收(秒)
If(0<|T发-T收|<容许偏差值)
Tod收＝TOD发
另外，需注意如果收发时差不在同一小时，但时间误差在容许的偏差范围(最大为1小时)内校正应注意小时差为正或负，校正时取相同的方向。
通过以上算法校正，可以完成发端TOD信息校正本地TOD信息。
因为巧妙的利用收、发本地时钟实际差小于1小时的特点，所以使用这种新TODh格式结合校正算法后，在传输相同的数值量的同时，将TODh信息由25位降低到了12位，极大提高了性能。
本发明取得的技术效果的验证：
在跳频通信系统中，对上述算法进了实际应用，通过逻辑分析仪捕捉到的同步过程我们可知：在发送端进行数据发送时，接收端开始是进行的慢扫描，其中，-10ms前A3[0]信号所示的频率时间间隔较大，在接收到TOD信息之后，采用上述算法实现跟跳，从而接收完发端发送的所有数据，实现C3[1]、C3[2]对C3[4]信息的接收和恢复，其中：A3[0]为接收端的频率更新信号，C3[4]为发送端的数据，C3[1]、C3[2]均为接收端的数据。实践表明，该算法能实现收发两端的快速同步，且空中传输数据量小，保密性强。

Claims (5)

1.一种基于时间信息的跳频同步实现方法，其特征在于：将TODh由25位截短为12位，其中分钟6bits、秒钟6bits；当接收端收到发端的TODh后，与本地TODh进行判决：当发端和收端的TOD值误差小于容许偏差值时，利用发端TOD信息校正本地TOD信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于时间信息的跳频同步实现方法，其特征在于：利用发端TOD信息校正本地TOD信息的方法为：当收发时差在同一小时的0-59分钟内时，直接取时间差值，校正时，收端时间直接取发端时间；如果收发时差不在同一小时，但时间误差在容许的最大为1小时的偏差范围内时，应先确定小时差为正或负，校正时取与小时差相同的方向。
3.根据权利要求1所述的一种基于时间信息的跳频同步实现方法，其特征在于：所述容许偏差值为TODl能表示的时间范围，最大为1小时。
4.根据权利要求1所述的一种基于时间信息的跳频同步实现方法，其特征在于：当发端和收端的TOD值误差低于秒级别时，则说明TODh相等，无需校正；当发端和收端的TOD值误差大于容许偏差值时，无法校正，不能建立同步。
5.根据权利要求1所述的一种基于时间信息的跳频同步实现方法，其特征在于：发端或收端的TOD值的计算公式为：
T发＝TOD发(分钟)*60+TOD发(秒)
T收＝TOD收(分钟)*60+TOD收(秒)。
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