基于自适应跳频机制的信道衰落抑制方法及系统与流程

本发明涉及无线通信技术领域，具体地，涉及一种基于自适应跳频机制的信道衰落抑制方法及系统。

背景技术：

传统跳频电台的载频受事先约定的伪随机码控制，可不间断地、随机地跳变，具有一定的抗多径能力。跳频系统可分为慢跳频和快跳频两种类型，前者在一个载频维持时间内发送多个码元，后者在一个码元维持时间内经历多个载频跳变。由于码元速率的普遍提高，目前多采用慢跳频技术。此时，当某个载频遭受深衰落时，将会导致连续码元错误，严重时将造成整包数据的丢失。因此，需要寻找一种开销小、简易可行的方法，改善慢跳频系统的抗多径能力。

本发明并不针对不同的信道衰落类型采取相应的抗衰落措施，仅根据各频点信道衰落状况的简单检测结果对频点进行取舍。相对于传统的信道衰落抑制方法，不必在每个受衰落频点上消耗计算资源用于信道均衡，同时省去了分集环节，提高了通信资源利用效率。

专利文献cn109088708a(申请号：201710447904.2)公开了一种物联网物理信号设置方法、设备及计算机可读存储介质，该方法包括：将single-tone信号中的每个ru设置为设定数量个传输时长；根据nb-iot中所有子载波的调度情况，在传输所述single-tone信号的子载波范围内，以预置的所述ru中相邻传输时长内传输所述single-tone信号的子载波频率间隔范围为限，确定所述ru中每个传输时长内传输所述single-tone信号的子载波频率。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于自适应跳频机制的信道衰落抑制方法及系统。

根据本发明提供的一种基于自适应跳频的信道衰落抑制方法，包括：

步骤1：在跳频网络中，对各频点信道质量进行周期性检测，发现受衰落频点并上报至根节点；

步骤2：根节点对受衰落频点信息进行融合处理；

步骤3：将受衰落频点剔除出跳频集并将重构后的跳频集信息和切换时间发至其他节点；

步骤4：对整个跳频网络进行协商并切换跳频集。

优选地，各节点在自身时隙发送的数据中增加一段训练序列，其他节点根据训练序列进行信道估计，形成瞬时信道质量等级，并将连续多次瞬时信道质量等级平滑成平均信道质量等级，在各自勤务时隙中反馈回原节点，当连续多次接收到某频点的平均信道质量等级中有大于不符合设定的等级数量时，则这个频点列为受衰落频点。

优选地，对于非根节点而言，若受衰落频点信息来自子节点，则先保存起来，直至收集齐所有子节点的衰落频点信息后，进行融合并上报给自己的父节点，直至根节点收到整个调度树的受衰落频点信息；

若子节点收到只包含父节点频点信息的消息，则不予处理。

优选地，对于根节点而言，当本次融合处理周期到达时，根节点将收到的各调度树上报的受衰落频点信息进行融合，剔除受衰落频点，形成跳频集重构信息报文，包括频点信息和切换时间tod信息，并广播下发全网。

优选地，将剔除的受衰落频点进行囚禁；

囚禁时间与当前频点数成正相关关系，囚禁后予以释放。

优选地，若被囚禁的频点再次被判定为受衰落频点，则囚禁时间延长至预置时长上限，若到时受衰落频点接收正常，予以释放，否则再次囚禁至预置时长上限。

优选地，当整个跳频网络中的频点都被判定为受衰落频点时，根节点根据各频点信道质量对频点进行分级，选择其中信道质量符合预设的若干频点构成跳频集。

根据本发明提供的基于自适应跳频的信道衰落抑制系统，包括：

模块m1：在跳频网络中，对各频点信道质量进行周期性检测，发现受衰落频点并上报至根节点；

模块m2：根节点对受衰落频点信息进行融合处理；

模块m3：将受衰落频点剔除出跳频集并将重构后的跳频集信息和切换时间发至其他节点；

模块m4：对整个跳频网络进行协商并切换跳频集。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明无需在各频点上实施信道均衡和分集措施，仅将受衰落频点剔除并在网内重构跳频集，即可达到与白噪声信道相近的通信质量，从而降低系统开销，提高通信效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为跳频网络架构示例图；

图2为根节点和非根节点对于频点信息的处理流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，根据本发明提供的基于自适应跳频的信道衰落抑制方法，分为各频点信道质量检测、受衰落频点信息上报与融合、受衰落频点剔除与跳频集重构、被剔除频点恢复、极端情况处置等五个方面的内容。

整个跳频网络由多条以建网节点为树根的调度树组成，其中，建网节点又称根节点，作为全网唯一的时间基准源提供全网时统信息；对于调度树上的非根节点而言，处于时统信息流上游的节点为父节点，处于时统信息流下游的节点为子节点。

如图2所示，本发明是在跳频网络中，每个节点(跳频电台)对各频点信道质量进行周期性检测，发现受衰落频点并将频点号逐级“或”融合处理并上报至根节点，根节点对收集到的各个调度树的受衰落频点信息进行“或”融合处理，将受衰落频点剔除出跳频集并将重构后的跳频集信息和切换时间下发至网内其他节点，最终整个网络协商一致切换跳频集。此外，还考虑了被剔除频点恢复和极端情况处置等内容。

1.各频点信道质量检测

各节点在自身时隙发送数据时，在数据包前加上物理前缀，其中有一段训练序列；其他节点收到该序列后，无论是否为后续数据目的端，均据此进行信道估计，形成瞬时信道质量等级。信道质量分“好”和“差”两级。其他节点将连续多次瞬时信道质量等级平滑成平均信道质量等级，最后在各自勤务时隙中反馈回原节点。

通过上述方法，各节点对整个跳频集内各频点信道进行周期性检测，记录信道质量过差或变化过于剧烈的频点号码，具体判断准则为：当连续n次接收到某频点的平均信道质量等级中有多于m次(m<n)“差”级，即将该频点列为受衰落频点，并添加进受衰落频点信息。

2.受衰落频点信息上报与融合

对于非根节点而言，入网成功后先向父节点上报一次本节点检测到的受衰落频点信息。

此后，各非根节点逐级上报受衰落频点信息，具体过程为：若衰落频点信息来自子节点，则先保存起来，直至收集齐所有子节点的衰落频点信息后，进行“或”融合并上报给自己的父节点；父节点重复上述过程，直至根节点收到整个调度树的受衰落频点信息。在此过程中，若子节点收到只包含父节点频点信息的消息，则不予处理。

3.受衰落频点剔除与跳频集重构

对于根节点而言，建网成功后先向全网下发一次可用频点信息和切换时间tod信息。

此后，当本次融合处理周期到达时，根节点将收到的各调度树上报的受衰落频点信息进行“或”融合，剔除受衰落频点，形成跳频集重构信息报文，包括可用频点信息和切换时间tod信息。根节点向全网广播下发本次融合处理得到的跳频集重构信息和切换时间tod信息，各节点收到后在切换时间tod信息指示的时间点上协商一致切换新的跳频集。

4.被剔除频点恢复

被剔除的受衰落频点并不是永不恢复，而是囚禁一段时间(具体时长与当前可使用的频点数成正相关关系)后予以释放。若该频点再次被判定受衰落，则囚禁时间将延长至预置时长上限，若到时该频点接收正常，则予以释放，否则再次囚禁至预置时长上限。

5.极端情况处置

当整个跳频表中的频点都被判定为受衰落时，根节点会根据各频点信道质量对频点进行分级，选择其中信道质量最好的若干频点构成跳频集，极端情况就是退化为在信道质量最好的频点上进行定频通信。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既是实现方法的软件程序又是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。