一种跳频同步方法与流程

本发明属于跳频，具体涉及一种跳频同步方法。

背景技术：

1、跳频技术是目前国内国际上比较成熟的一种技术，主要用于通信中。传输使用的跳频带宽远大于原始信号带宽，使得信息传输载波频率在较宽的频率范围内跳变，躲避了信息对抗中的干扰，提高了抗干扰能力，发挥通信效能。在跳频系统的同步接收中，接收机需要保持以相同跳速改变频率来和发送端同步才可以正确的接收到信息，所以跳频图案十分重要，跳频图案的同步是跳频系统同步的第一个保障。

2、目前，跳频同步技术在通信领域应用日益增多，例如：

3、中国专利，公开号cn103532590b，公开了《一种跳频通信的双通道同步方法》，该方法在本方法在同步字头法的基础上，通过对发射端同步字头传输的巧妙设计，选择短周期伪随机序列作为频率控制码，通过对同步码图案的设计，充分利用跳频同步头的特殊图案性质，快速实现跳频同步，决现有技术中利用同步字头法中需要tod信息，占用的同步频点多，通信的隐蔽性不高等问题。

4、但是，现有跳频同步技术应用于数据通信时均存在跳频同步过程精度较低的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有的跳频同步技术应用于数据通信时存在跳频同步过程精度较低的问题，本发明提供了一种跳频同步方法。

2、该一种跳频同步方法，包括以下实现步骤：

3、步骤1：在发送端和接收端均定义结构相同的同步头同步头包括同步捕获信号，捕获确认信号以及空跳信号；

4、其中，同步捕获信号由n个第一跳频频点重复m次构成；并且，每个第一跳频频点包括粗同步码以及细同步码；

5、捕获确认信号由n个第二跳频频点构成；

6、步骤2：粗同步

7、步骤2.1：该过程利用第一跳频频点的粗同步码进行，接收机处于搜索状态，以1/m的跳速、1/n码片的移动颗粒度依次对n个第一跳频频点循环扫描，并同时对m×n个第一跳频频点进行滑动粗相关，该过程中粗相关运算采用的采样点数为128，一旦相关检测到一个第一跳频频点，则标记同步了一次；

8、当相关值超过门限值时，认为粗同步完成；

9、步骤2.2：粗频偏测量及补偿

10、考虑到频偏的影响，需要对采样信号的粗频偏值δf1进行计算；根据计算出的粗频偏值δf1对采集的信号进行频率补偿，从而完成粗同步；

11、步骤3：细同步

12、步骤3.1：该过程利用第一跳频频点的细同步码进行，利用粗相关得到的终止位置，找到细同步对应的起始位置，以该起始位置的前、后q个采样点作为起始位置进行细搜索；细搜索所用的采样点数n为2048；比较2q+1个相关值，相关值最大所对应的位置为最佳位置；步骤3.2：细频偏测量及补偿根据细同步获得的最佳位置，对采样信号进行细频偏搜索，并继续采用与捕捉2.2相同的频偏计算公式进行计算，得到细频偏值δf2后对采样的信号再次进行频率补偿；

13、步骤4：捕获确认

14、接收机以1的跳速开始扫描，由于n个第一跳频频点重复了m遍，因此搜索的位置有可能仍是第一跳频频点，利用接收信号与对应的本地信号做相关，若相关值低于门限，说明不是第一跳频频点，则认为第二跳频频点被扫描上，则认为捕获确认完成。

15、进一步地，上述滑动相关的计算公式如下：

16、

17、ri代表相关值；n代表采样点个数；i代表当前采样点；

18、n＝f采*t；

19、其中，f采代表采样频率；t代表自定义的半跳时间。

20、进一步地，在步骤2所述的粗同步过程中，每次相关需要128次复乘运算，在16个时钟周期内必须算完，至少需要128/16＝8个复数乘法器，每个复数乘法器需要3个实数乘法器实现，故需8*3＝24个实数乘法器；

21、由于有n个第一跳频频点需要并行同时进行相关，需要24*n个实数乘法器；由于n个第一跳频频点中的n/2组是其余n/2组取反而得，对应的复信号波形是互为共轭的，因此乘法器数量可减半，即为12n个实数乘法器。

22、进一步地，采样点的频偏值计算公式为：

23、

24、δf为频偏值；f是采样点的频率值；tb对每个采样点采样的持续时间。

25、进一步地，上述步骤2.1中门限值为4096。

26、进一步地，上述步骤3.1中q＝8。

27、进一步地，上述步骤1中n＝4、m＝5。

28、与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：

29、通过粗同步可快速锁定信号的起始位置，再利用粗频偏扫描可以大致估计频偏范围，通过精同步捕捉信号的精确起始位置，再利用精频偏扫描可以精确的估计出频偏的精细范围，从而为后期的信号解调提供了精确的数据。

技术特征：

1.一种跳频同步方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种跳频同步方法，其特征在于：滑动相关的计算公式如下：

3.根据权利要求1或2所述的一种跳频同步方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种跳频同步方法，其特征在于：采样点的频偏值计算公式为：

5.根据权利要求1所述的一种跳频同步方法，其特征在于：所述步骤2.1中门限值为4096。

6.根据权利要求1所述的一种跳频同步方法，其特征在于：所述步骤3.1中q＝8。

7.根据权利要求1所述的一种跳频同步方法，其特征在于：所述步骤1中n＝4、m＝5。

技术总结
本发明公开了一种跳频同步方法。该方法的主要过程分为同步捕获和捕获确认两个阶段，具体实施过程为：1、在发送端和接收端均定义结构相同的同步头；2、采用粗同步码进行粗同步以及粗频偏补偿；3、采用细同步码进行细同步以及细频偏补偿；4、捕获确认。该方法使用时可通过粗同步可快速锁定信号的起始位置，再利用粗频偏扫描可以大致估计频偏范围，通过精同步捕捉信号的精确起始位置，再利用细频偏扫描可以精确的估计出频偏的精细范围，从而为后期的信号解调提供了精确的数据。

技术研发人员：熊军
受保护的技术使用者：北京睿信丰科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12