专利名称：一种可重构频道集合上的跳频装置及方法
技术领域：
本发明涉及无线网络技术领域物理层跳频技术，主要针对无线网络在特定干扰下 导致的可用频段不连续情况下的跳频问题，通过干扰边界重构在不同环境和地区的频段干 扰条件下实现高可靠性跳频。
背景技术：
无线网络技术应用于物理世界的信息采集和控制，以其智能化、网络化的特征渗 透到电力、物流等各个行业，是未来IT产业创新发展的重要方向。该项技术处于计算机网 络研究领域的前沿，体现出巨大产业发展的前景。无线通信受到频带资源的限制，因此一个 频带上有多种应用共存。为了提高无线通信的抗干扰能力，多采用跳频技术。在一个频带 上，存在位置不确定的固定干扰，从而导致频带发生断裂，影响跳频序列的设计。例如中国 为智能量表开放了 470MHZ-510MHZ的频段，但在此频段中地区无线电视流媒体广播占用了 部分频段，且各个地区的频段不一致，由此导致了 470MHz-510MHz频道的不连续性，为跳频 传输带来问题。本发明正是为了解决不同环境不连续频段下的跳频这一问题而产生的。2008-11-12公开的专利CN200810045414. 0，题目《短波跳频通信系统中的一种 频率自适应方法》，发明人李永平等。该发明公开了一种短波跳频通信系统中的频率自适 应方法，涉及跳频通信的频率选择方法，目的是解决在信道变化而工作频率“变坏”不满足 通信质量而影响通信的问题设置包含N个频率的预置跳频频率库，选取其中M个较好的频 率作为初始的跳频工作频率组；通信过程中当工作频率不满足通信质量要求时，将该工作 频率存入报废频率库中，在未使用且未报废的频率中选择新频率；接收方通过本方的发送 通道将包含新频率信息的控制信息发送给对方，确保对方同时更换到新的工作频率。2006-5-17公开的专利CN1774870，题目用于多频带通信系统的跳频序列，发明 人斯韦蒂斯拉夫·马里克。该发明用于产生具有优异相关特性的跳频序列并且在多频带 通信系统(例如OFDM系统)中使用这些跳频序列的技术。该发明提出了两种跳频序列生 成方法，可用于在“业务”信道上传输数据。2004-6-23公开的专利CN1507700，题目自适应跳频方案中的信道管理，发明人 迈克尔·Ρ ·费腾等。该发明公开了一种用于通信信道的预定频谱的自适应跳频方法，包括 以下步骤为每个正在使用的信道设置监测时期，检测在该监测时期内损坏或丢失的传输 的数量，如果检测到的数量大于第一预定的数量，则将该信道标记为是“坏的”，然后使用所 述频谱的另一信道。2008-4-9公开的专利CN101159460，题目跳频序列生成方法，发明人张峻峰。该 专利公开了一种跳频序列生成方法，该方法在帧内跳频采用镜像跳频时，帧间跳频采用所 述子带跳频；在帧内跳频采用子带跳频时，帧间跳频采用镜像跳频以生成跳频序列。通过本 发明可以足够的频率分集增益，也可以获得足够的干扰分集增益。200505015公开的专利CN1617464，题目一种实现蓝牙蜂窝组网的跳频序列生成 方法，发明人李斌。该专利公开了一种实现蓝牙蜂窝组网的跳频序列生成方法，该方法将整个频率资源空间分为多个跳频序列集，通过在主设备中设置多个跳频序列生成器和生成 伪地址信息，实现每个蓝牙微微网按照蜂窝组网方式生成跳频序列集，相邻的微微网生成 不同的跳频序列集。本发明的跳频序列生成方法，扩大了网络的总容量和促进了容量的合 理分布，同时降低了相邻的蓝牙微微网之间的干扰。2001-1-24公开的专利CN1281600，题目产生跳频序列的方法及装置，发明人 J ·哈尔特森。该发明公开的跳频序列发生器包括串联组合的XOR处理模块以及PERM(排 列)处理模块。XOR和PERM模块作为选择地址的函数直接出现在输入时钟线上。跳频发生 器产生的跳频号序列可以通过改变选择地址实时地改变，而序列的相位则可以通过改变时 钟线上的时钟值实时地改变。在无线散射网络的不同的微网络之间的快速切换中可以找到 该频率发生器的示范应用。
发明内容
本发明的目的是为不连续频道设计一种可重构频道集合上的跳频方法及装置，通 过参数设定，剔除被占用的通信频道，简化物理层跳频序列生成的复杂性，提高跳频序列产 生效率。本发明一种可重构频道集合上的跳频装置，所述装置包括频道选择器、跳频序列 发生器、映射器和频率合成器；按照国家无线电管理标准将频段划分为若干个频道，称之为实际频道。记频道带 宽C，频道总数为η。所述频道选择器采用一组(Li，Hi)表示干扰频段的开始和结束位置，将η个实际 频道[1:η]上不连续频道中的干扰频段剔除，映射为[l:m]上连续的逻辑频道；所述跳频序列生成器生成m个连续的逻辑频道[1 :m]，与η无关；所述映射器将包含m个逻辑频道的跳频序列映射到η个实际频道[1:η]上，映射 器的输入为一组Li和Hi，通过Li和Hi的不同设置实现不同干扰环境下实际跳频序列的生 成，即[l:n]频道上的跳频序列；所述频率合成器根据[l:n]频道上的跳频序列，控制频率合成器实现跳频。本发明还公开了一种可重构频道集合上的跳频方法，所述方法通过一组上下界标 识(Li，Hi)表示连续频道中的无效跳频频道，并对有效频道进行逻辑整合，形成连续的逻 辑频道，在逻辑频道上生成跳频序列，包括以下步骤(1)通信设备通过频道选择器从η个实际频道中剔除所有干扰频段(Li，Hi)，将η 个频道映射成m个连续的逻辑频道，m<=n；(2)通信设备在m个连续逻辑频道[1 :m]上通过时钟CLK控制跳频序列生成器产 生跳频序列；跳频序列的生成算法可采用已有公开文献或者专利的序列生成算法。(3)对逻辑频道[1 :m]上的跳频序列，依据所有干扰频段的开始位置Li和结束位 置Hi，通过映射器将逻辑频道[l:m]上跳频序列中的逻辑频道转换为实际频道[l:n]中的 实际频道；(4)通信设备的频率合成器根据由实际频道[l:n]上的频道构成的跳频序列控制 频率合成器执行跳频。 本发明设计了支持可重构跳频序列生成的物理装置。通信设备通过频道选择器确定失效频道位置，将η个不连续的实际频道映射为m个连续的逻辑频道；跳频序列产生器生 成m频道的跳频序列，输出到映射器；映射器根据频道输入参数列表(Li，Hi)和映射算法， 生成实际跳频频道，最后通过频率合成器控制跳频频点生成。
图1是频段干扰示意图。图2是可重构频道集合上的跳频装置示意图。图3是η个频道到m个逻辑频道的映射示意图。图4是m个逻辑频道到η个实际频道的映射示意图。图5是可重构频道集合上的跳频方法流程图。
具体实施例方式下面结合附图与实例，对本发明的实现进行详细描述。图1是频段干扰示意图。在同一频段上，干扰可能出现在不同的位置，Li和 Hi分别表示某个干扰频段的开始和结束位置，干扰长度为Σ (Hi-LiK以470-510MHz为 例，不同地区的无线多媒体流数据服务占用的带宽和位置不同，因此有效频道数量也不 同，470-5IOMhz每个频道200KHz的带宽，因此有效频道总数为(510-470- Σ (Hi-Li)) ΜΗζ/200ΚΗζ。图2表示本发明的可重构频道集合上的跳频装置结构。可重构频道集合上的跳频 成装置包括频道选择器204、跳频序列生成器203、映射器202、频率合成器201。其中，频 道选择器204根据所有的(Li，Hi)和频道总数n，将η个实际频道中的干扰频道剔除，产生 [l:m]上的连续逻辑频道。跳频序列生成器203的输入参数之一为m，即有效频道的总数。 跳频序列生成器根据1到m个连续逻辑频道在时钟CLK的控制下产生跳频序列，不考虑实 际频道，以简化跳频序列生成器的实现复杂度。映射器202的作用是将包含m个逻辑频道 的跳频序列映射到η个实际频道上。映射器202的输入参数为所有的(Li，Hi)，通过调整 Li和Hi，映射器202可以实现不同干扰频段的跳频序列生成，而和跳频序列产生器无关。频 率合成器201根据映射器202产生的跳频序列，控制频点实现跳频。图3为频道选择器204中η个实际频道到m个逻辑频道的映射关系。通过参数Li 和Hi，可以确定有效频道的数量m，将m个逻辑频道从1到m进行排列，其分别表示实际频 道1 i，…j η。频道生成只从[l，m]区间进行排列组合，只与干扰频段长度有关而和 干扰的具体位置无关。η个实际频道到m个逻辑频道的映射函数可以表示为
CHn-^Hj-Lj+!), CH>HtCHm = CH11-^iHL^CH^H,，
7=1
CHn-(HrLl + !), L^CH^H, CHn,CH<Ly 其中，Li为η个频道中某个干扰频段的起始频道，Hi为η个频道中某个干扰频段 的结束频道，t为干扰频段总数；图5为可重构频道集合上的跳频方法流程图。步骤501根据Li，Hi确定干扰频 段范围，将η个频道中的干扰频段剔出，将剩余的m个有效频道从小到大排列，并赋逻辑频 道编号1-m。步骤502在连续逻辑频道[l:m]上生成跳频序列。步骤503根据Li，Hi确定 干扰频段范围，将逻辑频道[l:m]上生成的跳频序列中的每个逻辑频道χ映射到实际频道 [l:n]上的频道y。步骤504根据实际频道y控制频率合成器进行跳频。
权利要求
一种可重构频道集合上的跳频装置，其特征在于所述装置包括频道选择器、跳频序列发生器、映射器和频率合成器；所述频道选择器采用一组(Li，Hi)表示干扰频段的开始和结束位置，将n个实际频道[1:n]上不连续频道中的干扰频段剔除，映射为[1:m]上连续的逻辑频道；所述跳频序列生成器生成m个连续的逻辑频道[1:m]，与n无关；所述映射器将包含m个逻辑频道的跳频序列映射到n个实际频道[1:n]上，映射器的输入为一组Li和Hi，通过Li和Hi的不同设置实现不同干扰环境下实际跳频序列的生成，即[1:n]频道上的跳频序列；所述频率合成器根据[1:n]频道上的跳频序列，控制频率合成器实现跳频。
2.—种可重构频道集合上的跳频方法，其特征在于通过一组上下界标识(Li，Hi)表 示连续频道中的无效跳频频道，并对有效频道进行逻辑整合，形成连续的逻辑频道，在逻辑 频道上生成跳频序列，包括以下步骤2. 1通信设备通过频道选择器从η个实际频道中剔除所有干扰频段(Li，Hi)，将η个频 道映射成m个连续的逻辑频道，m<=n；2. 2通信设备在时钟CLK的控制下在m个连续逻辑频道[1 :m]上通过跳频序列生成器 产生跳频序列；2. 3对逻辑频道[l:m]上的跳频序列，依据所有干扰频段的开始位置Li和结束位置 Hi，通过映射器将逻辑频道[l:m]上跳频序列中的逻辑频道转换为实际频道[l:n]中的实 际频道；2. 4通信设备的频率合成器根据由实际频道[l:n]上的频道构成的跳频序列控制频率 合成器执行跳频。
全文摘要
本发明公开了一种可重构频道集合上的跳频方法及装置。在无线电管理委员会规定的可使用的无线电频段中，由于部分频段被诸如流媒体通信等的干扰导致实际可用频道不连续，致使实际可用频道数量以及频道位置因环境不同而不同。本发明采用Li和Hi分别表示一组干扰频段的开始位置和结束位置，将n个规定频道中的m个不连续的实际可用频道映射为m个连续的逻辑频道，跳频序列通过m个连续的逻辑频道产生，然后，通过映射器将m个逻辑频道构成的跳频序列反映射到n个规定频道中的m个不连续的实际可使用频道上，从而构成实际跳频序列，并根据该跳频序列在物理层执行跳频操作。通过Li和Hi的设置可以适应不同环境的干扰频段，而不对跳频装置的实现产生影响。
文档编号H04B1/713GK101888261SQ201010194590
公开日2010年11月17日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者万亚东, 曾鹏, 王沁 申请人:北京科技大学