CN112511189A - 基于无线传输设备跳频组网应用中抗干扰方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于无线传输设备跳频组网应用中抗干扰方法，包括：步骤1、地面设备组网；步骤2、地面与空中设备干扰检测；步骤3、地面合成频谱掩码；步骤4、地面发送掩码给空中设备；步骤5、地面与空中设备启动新的跳频谱掩码与跳频图案；步骤6、应急频点干扰功率监测。本发明方法采用精准检测、独立剔除干扰频点模式，实时的检测干扰方式，使每一组子网设备可以利用全部有效的频点做跳频图案，可以实时有效的避开干扰。

Description

基于无线传输设备跳频组网应用中抗干扰方法

技术领域

本发明一种基于无线传输设备跳频组网应用中抗干扰方法，涉及一种无线通信领域中无线数据链图像传输设备跳频传输中抗干扰技术。

背景技术

如图1所示，为现有无线数据链跳频组网结构图，实线为地面设备之间组成无线传输整体网络，虚线为地面与空中设备组成的无线传输子网。每一地面设备与其对应的空中设备之间采用无线正交跳频组网模式。

针对抗干扰措施，传统做法即为地面设备在开电自检后先检测干扰，获取干扰频点的频谱记录，再由主节点(地面设备为主设备的节点)广播干扰频点信息，使全网设备获知干扰频点位置，这时系统跳频图案避免使用广播中给出的干扰频点。以此实现跳频组网及数据传输中的抗干扰能力。

上述现有做法的缺点：1、无线网络中干扰频点只能由主节点测试获得与广播，这样对于其它地面设备与空中设备存在的不同的干扰频点就不能有效的检测与剔除，同时对于当前主节点存在的干扰对于从节点可能并不存在；2、当前做法采用一次性的抗干扰检测，而现场存在变化的干扰频点时，就不能有效的检测与剔除，同时原来干扰频点消失后，这个频点也不能再次被跳频图案使用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的问题，提供一种基于无线传输设备跳频组网应用中抗干扰方法，采用精准检测、独立剔除干扰频点模式，实时的检测干扰方式，使每一组子网设备可以利用全部有效的频点做跳频图案，可以实时有效的避开干扰。

本发明一种基于无线传输设备跳频组网应用中抗干扰方法，具体如下：

步骤1、地面设备组网

地面设备通过自身的ID号，采用竞争组网的方式获得自身的序列号，这个序列号信息与空中设备共享，设备的应急频点与序列号对应。

步骤2、地面与空中设备干扰检测

在地面与空中设备都是在同一时隙位置进行干扰功率检测，读取无线跳频谱各个频点的功率信息，即为干扰功率。

步骤3、地面合成频谱掩码

空中设备检测完干扰功率通过应急信道将信息传输给地面，地面设备接收到空中的干扰功率以及自身检测获得的干扰功率，根据能量大小，超过阈值的给出相应位的掩码为0，将全部频点测试完成，合成频谱掩码。

步骤4、地面发送掩码给空中设备

地面设备通过应急信道将步骤3合成的频谱掩码发送给空中信道，空中设备解析数据获得后续跳频谱掩码。

步骤5、地面与空中设备启动新的跳频谱掩码与跳频图案

在下一复帧开始后，空中与地面设备按照步骤4获得的后续跳频谱掩码与跳频图案接收数据，实现信息交互。

步骤6、应急频点干扰功率监测

地面与空中设备存在两个或两以上应急频点，通过干扰功率检测决定采用哪个应急频点，若当前应急频点干扰功率大于另一应急频点一定功率时，启动应急频点切换，否则保持当前应急频点不变。其中，所述的一定功率，为10db。

作为优选的，本发明的采用正交跳频组网，各个子网之间频率互不重叠，公式(2)给出跳频组网关系式：

An＝Mod(M(n)，K)+i*W (2)

An为第i个设备第n次跳频索引号；

Mod(M(n)，K)，在跳频通信章节中有定义；

i表示每台地面设备的序号，一般从1到12，这个号码是唯一的；

W表示相邻序列号的地面设备之间频率间隔，本例采用5(跳频频率间隔最低12Mhz)，这个与邻道抑制指标有关。

作为优选的，本发明方法中，通信子网地面设备与空中设备之间为了避开异常干扰，由地面设备提供干扰频率的掩码，当组网工作完成后，地面设备在某个规定的时隙进行功率检测。

作为优选的，当应急频点被干扰时，采用两个或几个间隔频率间隔较远的频点作为该地面设备的应急频点，采用干扰较小的或者无干扰的频点作为该地面设备的应急频点。

作为优选的，所述的应急频点的获得方式为：当前应急频点干扰功率大约另一应急频点干扰功率10db，此时更换本子网所用的应急频点，见公式(4)：

Fre＝(Fre＝FreB)if(PA>PB+10db)else(Fre＝FreA)if(PB>PA+10db)else(Fre＝Fre) (4)

Fre为频率索引号；

Fre＝FreB将频率索引B赋值给工作用频点；

Fre＝FreA将频率索引A赋值给工作用频点；

PA，PB分别表示A、B两个应急频点对应的干扰功率检测值；

Fre＝Fre；表示保持频率索引不变。

本发明一种基于无线传输设备跳频组网应用中抗干扰方法，其优点及功效在于：本发明方法采用精准检测、独立剔除干扰频点模式，实时的检测干扰方式，使每一组子网设备可以利用全部有效的频点做跳频图案，可以实时有效的避开干扰。

附图说明

图1所示为现有无线数据链跳频组网结构图。

图2所示为跳频系统收发原理框图。

图3所示为本发方法抗干扰实现方案流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的说明。

如图3所示，本发明一种基于无线传输设备跳频组网应用中抗干扰方法，具体过程如下：

步骤1、地面设备组网

地面设备通过自身的ID号，采用竞争组网的方式获得自身的序列号，这个序列号信息与空中设备共享，设备的应急频点与序列号对应。

步骤2、地面与空中设备干扰检测

在地面与空中设备都是在同一时隙位置进行干扰功率检测，读取无线跳频谱各个频点的功率信息，即为干扰功率。

步骤3、地面合成频谱掩码

空中设备检测完干扰功率通过应急信道将信息传输给地面，地面设备接收到空中的干扰功率以及自身检测获得的干扰功率，根据能量大小，超过阈值的给出相应位的掩码为0，将全部频点测试完成，合成频谱掩码。

步骤4、地面发送掩码给空中设备

地面设备通过应急信道将步骤3合成的频谱掩码发送给空中信道，空中设备解析数据获得后续跳频谱掩码。

步骤5、地面与空中设备启动新的跳频谱掩码与跳频图案

在下一复帧开始后，空中与地面设备按照步骤4获得的后续跳频谱掩码与跳频图案接收数据，实现信息交互。

步骤6、应急频点干扰功率监测

地面与空中设备存在两个或两以上应急频点，通过干扰功率检测决定采用哪个应急频点，若当前应急频点干扰功率大于另一应急频点10db功率时，启动应急频点切换，否则保持当前应急频点不变。

以下以实施例具体说明本发明方法：

首先，简要介绍一下调频通信技术：跳频通信是扩频通信的一种实现方式，是一种载波频率按照一定的伪随机序列规律改变的通信方式。由于在通信过程中载波频率的随机改变，需要实现收发双方采用一致的变化规律，这样才能有效的接收传输的信息，跳频通信本身比传统的通信更具有不被捕捉与干扰的特性，隐蔽性与抗截获能力强。如图2，给出普通的单组跳频设备收发原理示意图。

跳频通信的实现方法：A硬件方面，射频收发信机，通过双锁相环实现跳频频点的切换，即当前频点工作的同时(用第一锁相环或第二锁相环)，开始为下一个工作频点做准备(用第二锁相环或第一锁相环)，当前时隙工作结束，电路启动频点切换，即采用刚才准备好的频点，即第二锁相环或第一锁相环，同时让另一个锁相环准备下次工作频点(第一锁相环或第二锁相环又成为备用，做准备)，这种乒乓跳频模式可以实现快速频率切换；B软件方面，系统采用m伪随机序列。见公式(1)：

An＝Mod(M(n)，K) (1)

其中An为第n次跳频索引号，跳频点是一个M序列，M序列特征多项式不在本专利讨论的范畴，具体见相关资料；

N为跳频次数；

K为总的跳频索引号数；

Mod对数据取余数

从(1)可知，跳频索引号值为0到K-1。

由于地面设备与空中设备共享跳频次数n值、K值与M序列生成多项式，所以地面与空中设备即可以生成相同的m序列值，作为频率索引号，所以地面与空中设备每个工作时隙都具有相同的工作频点，地面与空中设备实现了跳频通信。

其次，跳频组网是在点对点通信的基础上，利用同步技术等，实现多个子网之间之间的跳频通信。跳频组网在一定范围内的跳频设备统一管理，按照一定的方式组织在一起，并且按预先约定好的规则相互通信，优化信道资源、提高通信效率。对于跳频通信，因为其跳频图案可以由多组不同的跳频码分别生成，因此多组设备利用扩展频谱通信的码分多址和跳频通信的频带共享实现设备之间组网。比如：12套地面与空中设备，组成12个子网(见图1)，全部设备共享500Mhz带宽是一种方式，也可以每个子网共享500Mhz中的一部分带宽。

正交跳频组网，为避免设备不同子网之间频率冲突而产生的相互干扰，要求在同一时刻不同子网之间应用频率各不相同。实现子网间频率各不相同，需要子网之间相互同步，同时各个子网之间可以按照一定规律产生频率间隔，间隔带宽满足通信设备之间的邻道干扰抑制要求。子网之间频率间隔可以固定，也可以按照一定的规律不等间隔。

本发明的跳频组网方法采用正交跳频组网，各个子网之间频率互不重叠。公式(2)给出跳频组网关系式。

An＝Mod(M(n)，K)+i*W (2)

An为第i个设备第n次跳频索引号；

Mod(M(n)，K)，在跳频通信章节中有定义；

i表示每台地面设备的序号，一般从1到12，这个号码是唯一的；

W表示相邻序列号的地面设备之间频率间隔，本例采用5(跳频频率间隔最低12Mhz)，这个与邻道抑制指标有关。

这样不同的地面设备之间即可工作在不同的频点上，而空中设备与其对应的地面设备采用相同的公式，确保各个子网可以独立工作且相互不干扰。

这里各个子网之间n值如何保持一致，是组网系统工作且互不干扰的关键，本专利采用某一主设备维护并且广播N值的方法实现，由于组网方式不是本专利探讨的重点，所以在此只做原理性介绍。

第三，子网掩码

通信子网地面设备与空中设备之间为了避开异常干扰，由地面设备提供干扰频率的掩码，当组网工作完成后，地面设备在某个规定的时隙进行功率检测。时隙图见表1：

表1地面设备与空中设备复帧结构时隙分配图

在表1中，给出地面设备间通信的TOD两个时隙，第一个TOD为主设备发送从设备接收，第二个TOD为从设备竞争发送，主设备接收；

干扰监测时隙，干扰监测时间为0.5ms。在这里进行干扰功率在网检测，因为此时网络中全部设备处于无线电静默状态，由此检测出来的功率为干扰功率。

13组地空通信复合时隙，包括了地面与空中设备的上行，也包括空中与地面设备的下行，通信具体内容与方式不再详细说明，与本专利无关。

掩码形成：根据检测的功率进行详细功率分析，若当前干扰功率大于某一阈值，则其频率对应的掩码为0，即表示抛弃该频点；否则为1，表示该频点可用于跳频图案。详见公式(3)

Wi＝1if(Pi<Pv)else 0 (3)：

式中：Wi第i个频点索引掩码值；

Pi第i个频点功率值；

Pv频点工作的干扰容许门限；

该公式定义了跳频有效频点对应的传输值，64个频点索引，对应8个字节64位。

对于空中设备发现了干扰频点，同样把干扰频点传输给其对应的地面设备，由其对应的地面设备决定是否使用该频点。每一地面设备传输自己独立的子网掩码，进而规避干扰频率。地面设备实时检测干扰功率与更新自己的子网掩码，做到及时规避干扰，同时及时启用原来被干扰现在已经干扰解除的频点。不同的设备之间子网掩码可能不同，如何保证设备间跳频谱互不干扰呢？方法是每个地面设备分配独立的应急频点，当跳频图案用到了被干扰的频率点时掩码为0，则采用应急频点代替该干扰频点。

第四、应急频点

当应急频点被干扰时，如何确保系统正常工作呢？本发明方法是采用两个或几个间隔频率间隔较远的频点作为该地面设备的应急频点，采用干扰较小的或者无干扰的频点作为该地面设备的应急频点，这样确保应急频点的可靠使用。

应急频点的获得方式为：当前应急频点干扰功率大约另一应急频点干扰功率10db，此时更换本子网所用的应急频点，详见公式(4)。

Fre＝(Fre＝FreB)if(PA>PB+10db)else(Fre＝FreA)if(PB>PA+10db)else(Fre＝Fre) (4)

Fre为频率索引号；

Fre＝FreB将频率索引B赋值给工作用频点；

Fre＝FreA将频率索引A赋值给工作用频点；

PA，PB分别表示A、B两个应急频点对应的干扰功率检测值；

Fre＝Fre；表示保持频率索引不变

当地面或空中设备遇到子网掩码对应的掩码值为0时，则用当前的应急频点代替工作频点。这样有效的避免干扰且保证子网之间跳频图案的重复性。

Claims (5)

1.一种基于无线传输设备跳频组网应用中抗干扰方法，其特征在于：该方法包括：

步骤1、地面设备组网

地面设备通过自身的ID号，采用竞争组网的方式获得自身的序列号，这个序列号信息与空中设备共享，设备的应急频点与序列号对应；

步骤2、地面与空中设备干扰检测

在地面与空中设备都是在同一时隙位置进行干扰功率检测，读取无线跳频谱各个频点的功率信息，即为干扰功率；

步骤3、地面合成频谱掩码

空中设备检测完干扰功率通过应急信道将信息传输给地面，地面设备接收到空中的干扰功率以及自身检测获得的干扰功率，根据能量大小，超过阈值的给出相应位的掩码为0，将全部频点测试完成，合成频谱掩码；

步骤4、地面发送掩码给空中设备

地面设备通过应急信道将步骤3合成的频谱掩码发送给空中信道，空中设备解析数据获得后续跳频谱掩码；

步骤5、地面与空中设备启动新的跳频谱掩码与跳频图案

在下一复帧开始后，空中与地面设备按照步骤4获得的后续跳频谱掩码与跳频图案接收数据，实现信息交互；

步骤6、应急频点干扰功率监测

地面与空中设备存在两个或两以上应急频点，通过干扰功率检测决定采用哪个应急频点，若当前应急频点干扰功率大于另一应急频点一定功率时，启动应急频点切换，否则保持当前应急频点不变。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线传输设备跳频组网应用中抗干扰方法，其特征在于：该方法采用正交跳频组网，各个子网之间频率互不重叠，公式(2)给出跳频组网关系式：

An＝Mod(M(n)，K)+i*W (2)

An为第i个设备第n次跳频索引号；

Mod(M(n)，K)，在跳频通信章节中有定义；

i表示每台地面设备的序号，一般从1到12，这个号码是唯一的；

W表示相邻序列号的地面设备之间频率间隔。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线传输设备跳频组网应用中抗干扰方法，其特征在于：通信子网地面设备与空中设备之间为了避开异常干扰，由地面设备提供干扰频率的掩码，当组网工作完成后，地面设备在某个规定的时隙进行功率检测。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线传输设备跳频组网应用中抗干扰方法，其特征在于：当应急频点被干扰时，采用两个或几个间隔频率间隔较远的频点作为该地面设备的应急频点，采用干扰较小的或者无干扰的频点作为该地面设备的应急频点。

5.根据权利要求1所述的一种基于无线传输设备跳频组网应用中抗干扰方法，其特征在于：所述的应急频点的获得方式为：当前应急频点干扰功率大约另一应急频点干扰功率10db，此时更换本子网所用的应急频点，见公式(4)：

Fre＝(Fre＝FreB)if(PA>PB+10db)else(Fre＝FreA)if(PB>PA+10db)else(Fre＝Fre)(4)

Fre为频率索引号；

Fre＝FreB将频率索引B赋值给工作用频点；

Fre＝FreA将频率索引A赋值给工作用频点；

PA，PB分别表示A、B两个应急频点对应的干扰功率检测值；

Fre＝Fre；表示保持频率索引不变。

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