CN105119633A - 窄带高速跳频数据发送和接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种窄带高速跳频数据发送和接收方法，步骤如下：S1、主站循环发送业务帧，其中业务帧包括同步时隙和数据时隙；S2、主站在发送业务帧的数据时隙时，检测是否有数据发送请求信息，若有，则针对发送的每个数据帧信息进行信道编码交织，然后在每跳的数据信息后添加跳计数器及数据校验信息，最后按跳发送。S3、从站根据搜索到的同步信息实现与主站的跳频同步，并周期性的根据同步时隙信息进行同步维持；S4、从站根据每跳接收解调信息的数据校验、跳计数器，进行交织帧判断，并根据解码能力对接收数据帧进行解码，从而还原并获取所传输的数据信息。具有数据传输延时小、同步开销小以及数据传输效率高的优点。

Description

窄带高速跳频数据发送和接收方法

技术领域

本发明属于无线抗干扰数字通信领域，特别涉及一种窄带高速跳频数据发送和接收方法。

背景技术

跳频通信是收、发信机之间传输信号所采用的载波按照一定规律离散变化，也是扩频通信的一种，若要获取通信内容则必须清楚载波频率的变化规律，因而具有一定的抗干扰、抗截获能力，并能频谱资源共享。基于跳频通信***，可进行点对点、点对多点以及多跳的高可靠性数据传输通信，可承载数字话音、短报文、IP数据、组网及路由信息，根据应用需求搭建多种网络拓扑结构。

传统窄带高速跳频通信***为了保证其跳频同步精确持久，即使是TDMA(TimeDivisionMultipleAccess，时分多址)同步***，在传输独立有效数据内容时往往由其对应的跳频同步信息牵引，即传输数据时再进行一次跳频同步；为保证跳频同步，无论是TDMA，还是触发CSMA，在发数据时都会先发送一个同步帧，再发送数据帧。跳频同步的高可靠性是大多跳频通信***的基本要求，但此种方法会给某些特殊应用方式带来弊端，同步开销会导致数据传输效率的降低以及数据传输时延的增加。另外传统的数据传输方法，一般为静态TDMA，即数据时隙位置固定，等到相应的数据时隙时，才能发送对应的数据帧，进一步延长了数据传输的时延。因此传统方法难以满足抗干扰且对数据传输时延要求较高的跳频通信***。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种数据传输时延小的窄带高速跳频数据发送方法，并且该数据传输方法大大降低了同步开销，提升了数据传输效率。

本发明的另一目的在于提供一种窄带高速跳频数据接收方法。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种窄带高速跳频数据发送方法，步骤如下：

S1、主站循环发送包含同步时隙和业务时隙的业务帧，主站通过同步时隙发送同步信息，通过数据时隙发送数据帧；

S2、主站在业务帧的数据时隙时，检测是否有数据发送请求信息，若有，则针对发送的数据进行信道编码交织，然后在每跳的数据信息后添加跳计数器及数据校验信息，最后按跳发送。

优选的，当主站处于业务帧的数据时隙时，首先检测上一个业务帧的数据时隙是否有未发完的数据帧，即检测当前数据帧是否跨越该业务帧的同步时隙，若是，则在主站发送完同步时隙后，在数据时隙继续发送数据帧中未发送完的数据剩余跳，若否，则检测是否有数据发送请求信息。

优选的，当数据帧跨越该业务帧的同步时隙时，则数据帧在空中传输的时延最大，为：

t＝t_syn+t_Date＝(x+y)/v；

其中t_syn为业务帧发送同步时隙的时间，t_Date为业务帧在数据时隙发送一个数据帧的时间，x为同步时隙所包括的跳数，y为一个数据帧所占的跳数，v为跳速。

优选的，所述业务帧长度为1000跳，其中同步时隙为20跳，数据时隙为980跳。

优选的，所述业务帧的数据时隙中每跳数据载荷为104bit，其中包括数据帧中的数据信息80bit，跳计数器8bit，数据校验信息16bit。

优选的，所述步骤S2中采用的信道编码为RS编码。

优选的，针对发送的数据进行信道编码交织时，交织的深度D为10，交织的宽度W为20。

优选的，数据校验为CRC校验。

本发明的第二目的通过以下技术方案实现：一种窄带高速跳频数据接收方法，步骤如下：

S3、从站接收主站发送的业务帧，根据从业务帧同步时隙中搜索到的同步信息实现与主站的跳频同步，并且根据主站循环发送的业务帧，周期性的根据业务帧中同步时隙的同步信息进行同步维持；

S4、从站在数据时隙解调接收跳数据，并且根据数据校验判断每跳数据是否解调正确，若解调正确，则更新跳计数器，然后验证接收到的跳是否为同一数据帧中的跳；

若是，则进入步骤S5；

若否，则通过跳计数器针对接收的数据进行重新计数，然后进入步骤S5；

S5、将解调正确跳的数据根据跳计数器进行排列解交织，然后统计通过数据校验的同一数据帧中的跳数，根据信道编码的纠错能力判断是否达到进行正确解码的跳数，若是，则进行解码，获取到主站发送的原始数据；若否，不进行解码，减少运算开销。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明主站循环发送业务帧，该业务帧包括了用于发送同步信息的同步时隙和用于发送数据信息的数据时隙。在数据时隙，当主站检测到数据发送请求时，就开始发送数据帧，可以在数据时隙的任意位置实现数据帧的发送，数据帧发送位置不再受传统固定TDMA时隙位置的限制。

(2)本发明主站循环发送业务帧，且每个业务帧中带有同步时隙，使得从站能够通过主站发送的循环业务帧，周期性的根据业务帧中同步时隙的同步信息进行初始同步或同步维持，无需主站在发送每个数据帧之前添加同步帧引导，在保证跳频通信***跳频同步稳定的前提下，减少***同步信息开销，提升数据传输效率，降低数据传输时延。

(3)本发明在数据帧跨越业务帧的同步时隙时，可在同步时隙后继续发送此数据帧的剩余跳，而无需对此数据帧进行重新发送，大大增加了数据传输的效率。

(4)本发明结合信道编解码特性，通过添加跳计数器方式有效识别每个数据帧；并结合数据信息校验及信道编码纠错能力，可快速定位数据帧及数据帧接收状况，降低不必要的解码运算开销。

附图说明

图1是本发明窄带高速跳频数据发送方法流程图。

图2是本发明业务帧结构示意图。

图3是本发明中每跳的载荷结构示意图。

图4是本发明中数据帧交织方式示意图。

图5是本发明窄带高速跳频数据接收方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实施例公开一种窄带高速跳频数据发送方法，步骤如下：

S1、主站循环发送包含同步时隙和业务时隙的业务帧，主站通过同步时隙发送同步信息，通过数据时隙发送数据帧；其中包含同步时隙和业务时隙的业务帧格式如图2所示。

S2、主站处于业务帧的数据时隙时，首先检测上一个业务帧的数据时隙是否有未发完的数据帧，即检测当前数据帧是否跨越该业务帧的同步时隙。

若否，则检测是否有数据发送请求，若有，则针对发送的数据进行信道编码交织，然后在每跳的数据信息后添加跳计数器及数据校验信息，最后按跳发送。其中主站检测到一个数据发送请求即发送一个数据帧，且一个数据帧为一个交织帧。本实施例的数据校验可以为CRC校验。

若是，数据帧跨越业务帧的同步时隙，则在主站发送完同步时隙后，在数据时隙继续发送数据帧中未发送完的数据剩余跳。如图2中数据帧DATA2所示，跨越了当前业务帧的同步时隙，即数据帧DATA2的一部分在当前业务帧的数据时隙中发送，另一部分在上一业务帧的数据时隙中发送。

如图2所示，本实施例中业务帧长度为1000跳，其中同步时隙为20跳，数据时隙为980跳。如图3所示，业务帧的数据时隙中每跳的载荷为104bit，其中包括数据帧中的数据信息80bit，跳计数器8bit，数据校验信息16bit。若一个数据帧的发送数据长度为100Byte，在进行信道编码后，变成了200Byte，之后进行信道交织，数据长度仍为200Byte，200Byte的一个数据帧通过业务帧20跳的数据时隙进行发送。

本实施例中采用的信道编码为RS编码，通RS编码将数据帧中10Byte的数据编码为20Byte数据，即本实施例采用RS(10，20)信道编码。每个数据帧信息进行信道编码交织时，如图4所示，交织的深度D为10，交织的宽度W为20，即将10个编码块进行交织，竖排抽取10Byte作为一跳的有效载荷发送。当然本实施例总信道编码也可以采用turbo编码或者ldpc编码。

当数据帧跨越该业务帧的同步时隙时，则数据帧在空中传输的时延最大，此时数据帧的传输时延为：

t＝t_syn+t_Date＝(x+y)/v；

其中t_syn为业务帧发送同步时隙的时间，t_Date为业务帧在数据时隙发送一个数据帧的时间，x为同步时隙所包括的跳数，y为一个数据帧所占的跳数，v为跳速。

当本实施例中当跳速v为1000跳/秒。一个数据帧的长度为100Byte时，即占用20跳的业务帧数据时隙时，则当数据帧跨越该业务帧的同步时隙时，数据帧的最大传输时延为：

t＝t_syn+t_Date＝(20+20)/1000＝0.04秒；

本实施例主站实施检测是否有数据发送请求，当检测到数据发送请求时，主站即刻发送数据，即主站可以实现在数据时隙的任意位置发送数据帧，其中以跳为起点，交织帧跳数为单位，而无需如传统方法那样一定要在固定时隙才能发送数据帧，避免了数据传输延时大的问题。在数据帧跨越业务帧的同步时隙时也无妨，可在同步时隙后继续发送此数据帧的剩余跳，而无需对此数据帧进行重新发送，大大增加了数据传输的效率。

如图5所示，本实施例还公开了一种基于上述发送方法的窄带高速跳频数据接收方法，步骤如下：

S3、从站接收主站发送的业务帧，根据从业务帧同步时隙中搜索到的同步信息实现与主站的初始同步，即业务帧样点同步、符号同步、跳频同步及状态同步；并且根据主站循环发送的业务帧，周期性的根据业务帧中同步时隙的同步信息进行同步维持。

S4、从站在数据时隙解调接收跳数据，并且根据数据校验判断每跳数据是否解调正确，若解调正确，则更新跳计数器，然后验证接收到的跳是否为同一数据帧中的跳；其中数据校验为CRC校验。

若是，则进入步骤S5；

若否，则通过跳计数器针对接收的数据进行重新计数，然后进入步骤S5。

S5、将解调正确跳的数据根据跳计数器进行排列(解交织)，然后统计通过数据校验的同一数据帧中的跳数，根据信道编码纠错能力判断是否达到正确解码的跳数，若是，则进行RS解码，获取到主站发送的原始数据，并最终上报，完成一个数据帧的传输过程。若否，则不进行解码，减少运算开销。

本实施例中一个100字节的数据帧通过业务帧数据时隙的20跳来完成发送，且引入数据校验可指出错误数据位置。根据RS编解码特性，在有数据校验能指出错误位置的情况下，RS(K，N)的纠错编码能力为N-K，因此本实施例中正确解码的跳数为10跳，即一个数据帧中最少接收10跳即可解出正确数据。

本实施例主站循环发送业务帧，且每个业务帧中带有同步时隙，使得从站能够通过主站发送的循环业务帧，周期性的根据业务帧中同步时隙的同步信息进行同步维持。无需在每个数据帧前添加同步帧，在保证跳频通信***跳频同步稳定的前提下，减少***同步信息开销，提升数据传输效率，降低数据传输时延。

本实施例方法采用跳频计数器结合CRC校验及信道编码纠错能力。通过CRC校验判断从站接收的每跳数据是否解调正确并根据跳计数器判断这些跳是否为同一数据帧，若是，则统计通过CRC校验且同属于同一数据帧的跳，根据信道编码纠错能力，当跳数达到可正确解码时，且从站接收完一数据帧后，进行RS解码。通过跳频计数器、CRC校验及信道编码纠错能力可快速定位数据帧及数据帧接收状况。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种窄带高速跳频数据发送方法，其特征在于，步骤如下：

S1、主站循环发送包含同步时隙和业务时隙的业务帧，主站通过同步时隙发送同步信息，通过数据时隙发送数据帧；

S2、主站处于业务帧的数据时隙时，检测是否有数据发送请求信息，若有，则针对发送的数据进行信道编码交织，然后在每跳的数据信息后添加跳计数器及数据校验信息，最后按跳发送。

2.根据权利要求1所述的窄带高速跳频数据发送方法，其特征在于，当主站处于业务帧的数据时隙时，首先检测上一个业务帧的数据时隙是否有未发完的数据帧，即检测当前数据帧是否跨越该业务帧的同步时隙，若是，则在主站发送完同步时隙后，在数据时隙继续发送数据帧中未发送完的数据剩余跳，若否，则检测是否有数据发送请求信息。

3.根据权利要求2所述的窄带高速跳频数据发送方法，其特征在于，当数据帧跨越该业务帧的同步时隙时，则数据帧在空中传输的时延最大，为：

t＝t_syn+t_Date＝(x+y)/v；

其中t_syn为业务帧发送同步时隙的时间，t_Date为业务帧在数据时隙发送一个数据帧的时间，x为同步时隙所包括的跳数，y为一个数据帧所占的跳数，v为跳速。

4.根据权利要求1所述的窄带高速跳频数据发送方法，其特征在于，所述业务帧长度为1000跳，其中同步时隙为20跳，数据时隙为980跳。

5.根据权利要求1所述的窄带高速跳频数据发送方法，其特征在于，所述业务帧的数据时隙中每跳数据载荷为104bit，其中包括数据帧中的数据信息80bit，跳计数器8bit，数据校验信息16bit。

6.根据权利要求1所述的窄带高速跳频数据发送方法，其特征在于，所述步骤S2中采用的信道编码为RS编码、turbo编码和ldpc编码。

7.根据权利要求1所述的窄带高速跳频数据发送方法，其特征在于，针对发送的数据进行信道编码交织时，交织的深度D为10，交织的宽度W为20。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的窄带高速跳频数据发送方法，其特征在于，数据校验为CRC校验。

9.一种基于权利要求1所述发送方法的窄带高速跳频数据接收方法，其特征在于，步骤如下：

S3、从站接收主站发送的业务帧，根据从业务帧同步时隙中搜索到的同步信息实现与主站的跳频同步，并且根据主站循环发送的业务帧，周期性的根据业务帧中同步时隙的同步信息进行同步维持；

S4、从站在数据时隙解调接收跳数据，并且根据数据校验判断每跳数据是否解调正确，若解调正确，则更新跳计数器，然后验证接收到的跳是否为同一数据帧中的跳；

若是，则进入步骤S5；

若否，则通过跳计数器针对接收的数据进行重新计数，然后进入步骤S5；

S5、将解调正确跳的数据根据跳计数器进行排列解交织，然后统计通过数据校验的同一数据帧中的跳数，根据信道编码纠错能力判断是否达到正确解码的跳数，若是，则进行解码，获取到主站发送的原始数据帧。