寬帶跳頻無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的多級(jí)同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的同步方法，特別是在寬帶跳頻無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的多級(jí)同步方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無(wú)線通信系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，無(wú)線通信設(shè)備均需組網(wǎng)應(yīng)用。無(wú)線自組網(wǎng)作為一種重要的組網(wǎng)形式，因具有無(wú)需基礎(chǔ)設(shè)施、自組織、自恢復(fù)，高動(dòng)態(tài)等優(yōu)點(diǎn)，在軍事、應(yīng)急通信等領(lǐng)域，常與寬帶跳頻抗干擾手段綜合應(yīng)用。對(duì)于當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大的應(yīng)用條件，寬帶跳頻無(wú)線自組網(wǎng)在同步機(jī)制與業(yè)務(wù)傳輸方面存在如下問題:
首先，跳頻無(wú)線自組網(wǎng)中傳統(tǒng)的同步方法基于時(shí)分多址(TDMA)策略，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)將信道資源劃分為若干個(gè)時(shí)間單位，為網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)分配專享的時(shí)間資源廣播同步信息。對(duì)于節(jié)點(diǎn)數(shù)較少的情況(例如16或32個(gè)節(jié)點(diǎn))，該方法是可行的；但對(duì)于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多的情況(例如上百個(gè)節(jié)點(diǎn))，上述方法將造成每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送同步的時(shí)間間隔很長(zhǎng)，大大增加了節(jié)點(diǎn)的同步時(shí)間。
[0003]其次，對(duì)于存在多跳中繼的無(wú)線自組網(wǎng)，節(jié)點(diǎn)同步通常主要根據(jù)收到同步的先后順序與距離遠(yuǎn)近，若距離較近且先收到的節(jié)點(diǎn)時(shí)間精度較差，容易造成被同步節(jié)點(diǎn)的時(shí)間偏差較差，受到干擾時(shí)更容易因時(shí)間偏差而失去同步。
[0004]再則，跳頻無(wú)線自組織網(wǎng)采用較復(fù)雜的路由算法，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大時(shí)，在多跳自組網(wǎng)中尋找路由的時(shí)延往往比較大，對(duì)于時(shí)延要求不高的普通業(yè)務(wù)尚不存在問題，但難以滿足指揮控制類業(yè)務(wù)低時(shí)延、高實(shí)時(shí)性的應(yīng)用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)上述存在的問題，可提供一種適用于較多節(jié)點(diǎn)寬帶跳頻無(wú)線通信網(wǎng)的快速、可靠的同步方法，可減少全網(wǎng)同步時(shí)間，提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，以及控制信令的傳輸效率。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案包括以下實(shí)現(xiàn)步驟:
(I)信道資源劃分步驟:基于時(shí)分多址劃分的信道資源，以時(shí)元為基本單位，每個(gè)時(shí)元包括H)至FN-1共N個(gè)時(shí)幀周期，每個(gè)時(shí)幀內(nèi)包括I個(gè)同步時(shí)隙(標(biāo)記為BS)、K個(gè)位置連續(xù)的信令時(shí)隙(標(biāo)記為CS0-CSK-1)，其它為業(yè)務(wù)時(shí)隙(標(biāo)記為DS)，其中K為網(wǎng)絡(luò)支持的最大跳數(shù)，典型值為6。
[0007]為便于程序內(nèi)部元運(yùn)算，每個(gè)時(shí)元的時(shí)幀數(shù)N的最佳選擇為2的冪次方值，典型值為32或64。
[0008]同步時(shí)隙的可處于時(shí)幀中的任一位置，但不同時(shí)幀中保持一致，例如均位于每個(gè)時(shí)幀的第6個(gè)時(shí)隙；信令時(shí)隙要求分配連續(xù)K個(gè)時(shí)隙。
[0009](2)同步信息構(gòu)造步驟:確定同步信息發(fā)送的頻率、內(nèi)容及位置，具體方法為:
(21)同步信息在固定的保護(hù)信道頻率上采用擴(kuò)頻碼發(fā)送，可使收方避免頻率搜索快速同步，同時(shí)采用擴(kuò)頻方式傳輸具有較好的隱蔽性；該固定的保護(hù)信道頻率與頻率表掛鉤，可直接設(shè)置為跳頻頻率表的某一個(gè)頻率；
(22)同步信息發(fā)送的擴(kuò)頻碼包括同步引導(dǎo)擴(kuò)頻碼PNlteadl和8組同步信息擴(kuò)頻碼PNO至PN7，同步信息擴(kuò)頻碼對(duì)應(yīng)的類型碼為0x0至0x7 ；
(23)同步時(shí)隙發(fā)送內(nèi)容包括同步頭與同步信息兩部分:同步信息部分傳輸內(nèi)容包括節(jié)點(diǎn)跳頻時(shí)間TOD信息、發(fā)送節(jié)點(diǎn)ID和節(jié)點(diǎn)時(shí)間級(jí)別TL，采用的擴(kuò)頻碼從PNO至PN7中選擇一種，方法為:由發(fā)節(jié)點(diǎn)ID整除時(shí)幀周期N的商Q確定為第Q組擴(kuò)頻碼；同步頭部分傳輸內(nèi)容為同步信息部分采用的擴(kuò)頻碼類型碼，采用同步引導(dǎo)擴(kuò)頻碼PNlfeadl進(jìn)行擴(kuò)頻；
上述步驟中引入的時(shí)間級(jí)別TL，取決于節(jié)點(diǎn)的時(shí)間精度，TL值越低，時(shí)間精度越高；網(wǎng)絡(luò)中主臺(tái)的時(shí)間級(jí)別TL=O,其時(shí)間由具有高精度的GPS或北斗或原子鐘時(shí)鐘源產(chǎn)生；。
[0010](24)同步時(shí)隙發(fā)送時(shí)幀位置根據(jù)本節(jié)點(diǎn)ID模N的余數(shù)P決定為第P個(gè)時(shí)幀；若兩個(gè)不同節(jié)點(diǎn)ID不同且模N的余數(shù)P相同，可通過節(jié)點(diǎn)ID整除時(shí)幀周期N的商Q選擇不同的擴(kuò)頻碼傳輸，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)可在相同的同步時(shí)隙采用不同的信息擴(kuò)頻碼發(fā)送同步信息，支持節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多的跳頻無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)快速接收同步信息，減少了全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)同步時(shí)間。
[0011](3)節(jié)點(diǎn)同步步驟:網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)采用以下方法實(shí)現(xiàn)同步:
(31)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)分為主臺(tái)和屬臺(tái)，主臺(tái)一開機(jī)即為已同步狀態(tài)，且時(shí)間級(jí)別TL=O；屬臺(tái)一開機(jī)為未同步狀態(tài)，時(shí)間級(jí)別TL=OxFFFF,將未同步接收各發(fā)節(jié)點(diǎn)同步信息次數(shù)計(jì)數(shù)器NoSyncRxTODCnt [M]、各發(fā)節(jié)點(diǎn)時(shí)間級(jí)別NoSyncRxTL[M]兩個(gè)數(shù)組中各元素清零,其中兩個(gè)數(shù)組第t個(gè)元素的內(nèi)容對(duì)應(yīng)于發(fā)節(jié)點(diǎn)ID=t，數(shù)組大小M為網(wǎng)絡(luò)最大節(jié)點(diǎn)數(shù)；
(32)屬臺(tái)在固定信道相關(guān)搜索固定擴(kuò)頻碼PNlteadl；
(33)一旦屬臺(tái)搜索到PNlteadl后，通過擴(kuò)頻相關(guān)解析同步頭部分?jǐn)y帶的擴(kuò)頻碼類型碼，并根據(jù)該類型碼選擇特定的擴(kuò)頻碼解析同步信息部分內(nèi)容，提取出同步信息中的發(fā)節(jié)點(diǎn)跳頻時(shí)間T0D、發(fā)節(jié)點(diǎn)ID值t及其對(duì)應(yīng)的時(shí)間級(jí)別TL，同時(shí)將同步信息次數(shù)計(jì)數(shù)器NoSyncRxTODCnt [t]遞增1，將發(fā)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間級(jí)別TL值賦給NoSyncRxTL[t]，用發(fā)節(jié)點(diǎn)跳頻時(shí)間TOD更新自身跳頻時(shí)間；
(34)逐個(gè)統(tǒng)計(jì)收到各節(jié)點(diǎn)發(fā)送的同步消息次數(shù)；當(dāng)收到2次同一ID節(jié)點(diǎn)發(fā)送的同步消息后，選取NoSyncRxTL[M]數(shù)組中時(shí)間級(jí)別最低且ID值最小的節(jié)點(diǎn)為自身的父節(jié)點(diǎn)，將自身的時(shí)間級(jí)別TL值設(shè)置為該父節(jié)點(diǎn)時(shí)間級(jí)別TL值加I ;同時(shí)將同步后接收各節(jié)點(diǎn)同步信息的計(jì)數(shù)器SyncedRxTODCnt [M]中所有元素清零,記錄各節(jié)點(diǎn)時(shí)間級(jí)別的數(shù)組SyncedRxTL[M]中所有元素設(shè)置為OxFFFF。
[0012]時(shí)間級(jí)別TL的最高值不超過網(wǎng)絡(luò)支持最大跳數(shù)K，若接收節(jié)點(diǎn)收到TL級(jí)別為K的節(jié)點(diǎn)發(fā)送的同步信息，則認(rèn)定該次同步信息無(wú)效。
[0013](4)全網(wǎng)同步步驟:所有節(jié)點(diǎn)重復(fù)步驟(3)，直至所有節(jié)點(diǎn)均與某一父節(jié)點(diǎn)同步。
[0014](5)信令時(shí)隙構(gòu)造步驟:確定信令信息傳輸?shù)臄U(kuò)頻碼類型與位置，具體方法為:
(51)信令時(shí)隙發(fā)送頻率根據(jù)自身跳頻時(shí)間TOD與通信前指定的傳輸密鑰確定；
(52)信令時(shí)隙發(fā)送內(nèi)容包括同步頭部分與信令信息部分,信令信息部分米用可變類型擴(kuò)頻碼PN0-PN7，對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻碼類型碼為0x0至0x7，擴(kuò)頻碼類型碼由發(fā)節(jié)點(diǎn)ID整除時(shí)幀數(shù)N的商Q確定為第Q組擴(kuò)頻碼；同步頭部分采用固定擴(kuò)頻碼PNlfead2，傳輸內(nèi)容為信令信息部分采用的擴(kuò)頻碼類型碼；
(6)信令信息發(fā)送步驟:本節(jié)點(diǎn)同步后根據(jù)時(shí)間級(jí)別TL的值在特定時(shí)幀的特定信令時(shí)隙發(fā)送指控信令，具體方法為:
(61)發(fā)送時(shí)幀位置根據(jù)發(fā)節(jié)點(diǎn)ID模時(shí)幀周期N的余數(shù)P決定為第P個(gè)時(shí)幀；若兩節(jié)點(diǎn)ID不同，但節(jié)點(diǎn)ID模時(shí)幀周期N的余數(shù)P相同，可通過節(jié)點(diǎn)ID整除時(shí)幀周期N的商Q作為擴(kuò)頻類型碼，來(lái)選擇不同的擴(kuò)頻碼傳輸信令信息；
(62)發(fā)送時(shí)隙位置根據(jù)節(jié)點(diǎn)時(shí)間級(jí)別TL=i選擇Ci時(shí)隙；若時(shí)間級(jí)別TL為i的節(jié)點(diǎn)在C1-1時(shí)隙收到指控信令，則在Ci時(shí)隙轉(zhuǎn)發(fā)指控信令。
[0015]本步驟中，網(wǎng)絡(luò)控制信令通過連續(xù)K個(gè)時(shí)隙組成的時(shí)隙塊傳輸，發(fā)送節(jié)點(diǎn)可在不超過K個(gè)時(shí)隙內(nèi)將信令信息傳輸至網(wǎng)絡(luò)中任一節(jié)點(diǎn)，減少了信令信息在網(wǎng)絡(luò)中的路由時(shí)間，提高了信令傳輸效率。
[0016](7)同步維持步驟:本節(jié)點(diǎn)同步后，監(jiān)聽并按照發(fā)節(jié)點(diǎn)ID統(tǒng)計(jì)接收同步消息次數(shù)與各發(fā)節(jié)點(diǎn)時(shí)間級(jí)別，收到ID為t的節(jié)點(diǎn)發(fā)送的同步信息，則將數(shù)組SyncedRxTODCnt [M]中第t元素的值SyncedRxTODCnt [t]遞增I,同時(shí)由SyncedRxTL[t]記錄I