專利名稱：一種可重構(gòu)頻道集合上的跳頻裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域物理層跳頻技術(shù)，主要針對無線網(wǎng)絡(luò)在特定干擾下 導(dǎo)致的可用頻段不連續(xù)情況下的跳頻問題，通過干擾邊界重構(gòu)在不同環(huán)境和地區(qū)的頻段干 擾條件下實現(xiàn)高可靠性跳頻。
背景技術(shù)：
無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于物理世界的信息采集和控制，以其智能化、網(wǎng)絡(luò)化的特征滲 透到電力、物流等各個行業(yè)，是未來IT產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要方向。該項技術(shù)處于計算機網(wǎng) 絡(luò)研究領(lǐng)域的前沿，體現(xiàn)出巨大產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前景。無線通信受到頻帶資源的限制，因此一個 頻帶上有多種應(yīng)用共存。為了提高無線通信的抗干擾能力，多采用跳頻技術(shù)。在一個頻帶 上，存在位置不確定的固定干擾，從而導(dǎo)致頻帶發(fā)生斷裂，影響跳頻序列的設(shè)計。例如中國 為智能量表開放了 470MHZ-510MHZ的頻段，但在此頻段中地區(qū)無線電視流媒體廣播占用了 部分頻段，且各個地區(qū)的頻段不一致，由此導(dǎo)致了 470MHz-510MHz頻道的不連續(xù)性，為跳頻 傳輸帶來問題。本發(fā)明正是為了解決不同環(huán)境不連續(xù)頻段下的跳頻這一問題而產(chǎn)生的。2008-11-12公開的專利CN200810045414. 0，題目《短波跳頻通信系統(tǒng)中的一種 頻率自適應(yīng)方法》，發(fā)明人李永平等。該發(fā)明公開了一種短波跳頻通信系統(tǒng)中的頻率自適 應(yīng)方法，涉及跳頻通信的頻率選擇方法，目的是解決在信道變化而工作頻率“變壞”不滿足 通信質(zhì)量而影響通信的問題設(shè)置包含N個頻率的預(yù)置跳頻頻率庫，選取其中M個較好的頻 率作為初始的跳頻工作頻率組；通信過程中當(dāng)工作頻率不滿足通信質(zhì)量要求時，將該工作 頻率存入報廢頻率庫中，在未使用且未報廢的頻率中選擇新頻率；接收方通過本方的發(fā)送 通道將包含新頻率信息的控制信息發(fā)送給對方，確保對方同時更換到新的工作頻率。2006-5-17公開的專利CN1774870，題目用于多頻帶通信系統(tǒng)的跳頻序列，發(fā)明 人斯韋蒂斯拉夫·馬里克。該發(fā)明用于產(chǎn)生具有優(yōu)異相關(guān)特性的跳頻序列并且在多頻帶 通信系統(tǒng)(例如OFDM系統(tǒng))中使用這些跳頻序列的技術(shù)。該發(fā)明提出了兩種跳頻序列生 成方法，可用于在“業(yè)務(wù)”信道上傳輸數(shù)據(jù)。2004-6-23公開的專利CN1507700，題目自適應(yīng)跳頻方案中的信道管理，發(fā)明人 邁克爾·Ρ ·費騰等。該發(fā)明公開了一種用于通信信道的預(yù)定頻譜的自適應(yīng)跳頻方法，包括 以下步驟為每個正在使用的信道設(shè)置監(jiān)測時期，檢測在該監(jiān)測時期內(nèi)損壞或丟失的傳輸 的數(shù)量，如果檢測到的數(shù)量大于第一預(yù)定的數(shù)量，則將該信道標(biāo)記為是“壞的”，然后使用所 述頻譜的另一信道。2008-4-9公開的專利CN101159460，題目跳頻序列生成方法，發(fā)明人張峻峰。該 專利公開了一種跳頻序列生成方法，該方法在幀內(nèi)跳頻采用鏡像跳頻時，幀間跳頻采用所 述子帶跳頻；在幀內(nèi)跳頻采用子帶跳頻時，幀間跳頻采用鏡像跳頻以生成跳頻序列。通過本 發(fā)明可以足夠的頻率分集增益，也可以獲得足夠的干擾分集增益。200505015公開的專利CN1617464，題目一種實現(xiàn)藍牙蜂窩組網(wǎng)的跳頻序列生成 方法，發(fā)明人李斌。該專利公開了一種實現(xiàn)藍牙蜂窩組網(wǎng)的跳頻序列生成方法，該方法將整個頻率資源空間分為多個跳頻序列集，通過在主設(shè)備中設(shè)置多個跳頻序列生成器和生成 偽地址信息，實現(xiàn)每個藍牙微微網(wǎng)按照蜂窩組網(wǎng)方式生成跳頻序列集，相鄰的微微網(wǎng)生成 不同的跳頻序列集。本發(fā)明的跳頻序列生成方法，擴大了網(wǎng)絡(luò)的總?cè)萘亢痛龠M了容量的合 理分布，同時降低了相鄰的藍牙微微網(wǎng)之間的干擾。2001-1-24公開的專利CN1281600，題目產(chǎn)生跳頻序列的方法及裝置，發(fā)明人 J ·哈爾特森。該發(fā)明公開的跳頻序列發(fā)生器包括串聯(lián)組合的XOR處理模塊以及PERM(排 列)處理模塊。XOR和PERM模塊作為選擇地址的函數(shù)直接出現(xiàn)在輸入時鐘線上。跳頻發(fā)生 器產(chǎn)生的跳頻號序列可以通過改變選擇地址實時地改變，而序列的相位則可以通過改變時 鐘線上的時鐘值實時地改變。在無線散射網(wǎng)絡(luò)的不同的微網(wǎng)絡(luò)之間的快速切換中可以找到 該頻率發(fā)生器的示范應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為不連續(xù)頻道設(shè)計一種可重構(gòu)頻道集合上的跳頻方法及裝置，通 過參數(shù)設(shè)定，剔除被占用的通信頻道，簡化物理層跳頻序列生成的復(fù)雜性，提高跳頻序列產(chǎn) 生效率。本發(fā)明一種可重構(gòu)頻道集合上的跳頻裝置，所述裝置包括頻道選擇器、跳頻序列 發(fā)生器、映射器和頻率合成器；按照國家無線電管理標(biāo)準(zhǔn)將頻段劃分為若干個頻道，稱之為實際頻道。記頻道帶 寬C，頻道總數(shù)為η。所述頻道選擇器采用一組(Li，Hi)表示干擾頻段的開始和結(jié)束位置，將η個實際 頻道[1:η]上不連續(xù)頻道中的干擾頻段剔除，映射為[l:m]上連續(xù)的邏輯頻道；所述跳頻序列生成器生成m個連續(xù)的邏輯頻道[1 :m]，與η無關(guān)；所述映射器將包含m個邏輯頻道的跳頻序列映射到η個實際頻道[1:η]上，映射 器的輸入為一組Li和Hi，通過Li和Hi的不同設(shè)置實現(xiàn)不同干擾環(huán)境下實際跳頻序列的生 成，即[l:n]頻道上的跳頻序列；所述頻率合成器根據(jù)[l:n]頻道上的跳頻序列，控制頻率合成器實現(xiàn)跳頻。本發(fā)明還公開了一種可重構(gòu)頻道集合上的跳頻方法，所述方法通過一組上下界標(biāo) 識(Li，Hi)表示連續(xù)頻道中的無效跳頻頻道，并對有效頻道進行邏輯整合，形成連續(xù)的邏 輯頻道，在邏輯頻道上生成跳頻序列，包括以下步驟(1)通信設(shè)備通過頻道選擇器從η個實際頻道中剔除所有干擾頻段(Li，Hi)，將η 個頻道映射成m個連續(xù)的邏輯頻道，m<=n；(2)通信設(shè)備在m個連續(xù)邏輯頻道[1 :m]上通過時鐘CLK控制跳頻序列生成器產(chǎn) 生跳頻序列；跳頻序列的生成算法可采用已有公開文獻或者專利的序列生成算法。(3)對邏輯頻道[1 :m]上的跳頻序列，依據(jù)所有干擾頻段的開始位置Li和結(jié)束位 置Hi，通過映射器將邏輯頻道[l:m]上跳頻序列中的邏輯頻道轉(zhuǎn)換為實際頻道[l:n]中的 實際頻道；(4)通信設(shè)備的頻率合成器根據(jù)由實際頻道[l:n]上的頻道構(gòu)成的跳頻序列控制 頻率合成器執(zhí)行跳頻。 本發(fā)明設(shè)計了支持可重構(gòu)跳頻序列生成的物理裝置。通信設(shè)備通過頻道選擇器確定失效頻道位置，將η個不連續(xù)的實際頻道映射為m個連續(xù)的邏輯頻道；跳頻序列產(chǎn)生器生 成m頻道的跳頻序列，輸出到映射器；映射器根據(jù)頻道輸入?yún)?shù)列表(Li，Hi)和映射算法， 生成實際跳頻頻道，最后通過頻率合成器控制跳頻頻點生成。


圖1是頻段干擾示意圖。圖2是可重構(gòu)頻道集合上的跳頻裝置示意圖。圖3是η個頻道到m個邏輯頻道的映射示意圖。圖4是m個邏輯頻道到η個實際頻道的映射示意圖。圖5是可重構(gòu)頻道集合上的跳頻方法流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實例，對本發(fā)明的實現(xiàn)進行詳細描述。圖1是頻段干擾示意圖。在同一頻段上，干擾可能出現(xiàn)在不同的位置，Li和 Hi分別表示某個干擾頻段的開始和結(jié)束位置，干擾長度為Σ (Hi-LiK以470-510MHz為 例，不同地區(qū)的無線多媒體流數(shù)據(jù)服務(wù)占用的帶寬和位置不同，因此有效頻道數(shù)量也不 同，470-5IOMhz每個頻道200KHz的帶寬，因此有效頻道總數(shù)為(510-470- Σ (Hi-Li)) ΜΗζ/200ΚΗζ。圖2表示本發(fā)明的可重構(gòu)頻道集合上的跳頻裝置結(jié)構(gòu)。可重構(gòu)頻道集合上的跳頻 成裝置包括頻道選擇器204、跳頻序列生成器203、映射器202、頻率合成器201。其中，頻 道選擇器204根據(jù)所有的(Li，Hi)和頻道總數(shù)n，將η個實際頻道中的干擾頻道剔除，產(chǎn)生 [l:m]上的連續(xù)邏輯頻道。跳頻序列生成器203的輸入?yún)?shù)之一為m，即有效頻道的總數(shù)。 跳頻序列生成器根據(jù)1到m個連續(xù)邏輯頻道在時鐘CLK的控制下產(chǎn)生跳頻序列，不考慮實 際頻道，以簡化跳頻序列生成器的實現(xiàn)復(fù)雜度。映射器202的作用是將包含m個邏輯頻道 的跳頻序列映射到η個實際頻道上。映射器202的輸入?yún)?shù)為所有的(Li，Hi)，通過調(diào)整 Li和Hi，映射器202可以實現(xiàn)不同干擾頻段的跳頻序列生成，而和跳頻序列產(chǎn)生器無關(guān)。頻 率合成器201根據(jù)映射器202產(chǎn)生的跳頻序列，控制頻點實現(xiàn)跳頻。圖3為頻道選擇器204中η個實際頻道到m個邏輯頻道的映射關(guān)系。通過參數(shù)Li 和Hi，可以確定有效頻道的數(shù)量m，將m個邏輯頻道從1到m進行排列，其分別表示實際頻 道1 i，…j η。頻道生成只從[l，m]區(qū)間進行排列組合，只與干擾頻段長度有關(guān)而和 干擾的具體位置無關(guān)。η個實際頻道到m個邏輯頻道的映射函數(shù)可以表示為
CHn-^Hj-Lj+!), CH>HtCHm = CH11-^iHL^CH^H,，
7=1
CHn-(HrLl + !), L^CH^H, CHn,CH<Ly 其中，Li為η個頻道中某個干擾頻段的起始頻道，Hi為η個頻道中某個干擾頻段 的結(jié)束頻道，t為干擾頻段總數(shù)；圖5為可重構(gòu)頻道集合上的跳頻方法流程圖。步驟501根據(jù)Li，Hi確定干擾頻 段范圍，將η個頻道中的干擾頻段剔出，將剩余的m個有效頻道從小到大排列，并賦邏輯頻 道編號1-m。步驟502在連續(xù)邏輯頻道[l:m]上生成跳頻序列。步驟503根據(jù)Li，Hi確定 干擾頻段范圍，將邏輯頻道[l:m]上生成的跳頻序列中的每個邏輯頻道χ映射到實際頻道 [l:n]上的頻道y。步驟504根據(jù)實際頻道y控制頻率合成器進行跳頻。
權(quán)利要求
一種可重構(gòu)頻道集合上的跳頻裝置，其特征在于所述裝置包括頻道選擇器、跳頻序列發(fā)生器、映射器和頻率合成器；所述頻道選擇器采用一組(Li，Hi)表示干擾頻段的開始和結(jié)束位置，將n個實際頻道[1:n]上不連續(xù)頻道中的干擾頻段剔除，映射為[1:m]上連續(xù)的邏輯頻道；所述跳頻序列生成器生成m個連續(xù)的邏輯頻道[1:m]，與n無關(guān)；所述映射器將包含m個邏輯頻道的跳頻序列映射到n個實際頻道[1:n]上，映射器的輸入為一組Li和Hi，通過Li和Hi的不同設(shè)置實現(xiàn)不同干擾環(huán)境下實際跳頻序列的生成，即[1:n]頻道上的跳頻序列；所述頻率合成器根據(jù)[1:n]頻道上的跳頻序列，控制頻率合成器實現(xiàn)跳頻。
2.—種可重構(gòu)頻道集合上的跳頻方法，其特征在于通過一組上下界標(biāo)識(Li，Hi)表 示連續(xù)頻道中的無效跳頻頻道，并對有效頻道進行邏輯整合，形成連續(xù)的邏輯頻道，在邏輯 頻道上生成跳頻序列，包括以下步驟2. 1通信設(shè)備通過頻道選擇器從η個實際頻道中剔除所有干擾頻段(Li，Hi)，將η個頻 道映射成m個連續(xù)的邏輯頻道，m<=n；2. 2通信設(shè)備在時鐘CLK的控制下在m個連續(xù)邏輯頻道[1 :m]上通過跳頻序列生成器 產(chǎn)生跳頻序列；2. 3對邏輯頻道[l:m]上的跳頻序列，依據(jù)所有干擾頻段的開始位置Li和結(jié)束位置 Hi，通過映射器將邏輯頻道[l:m]上跳頻序列中的邏輯頻道轉(zhuǎn)換為實際頻道[l:n]中的實 際頻道；2. 4通信設(shè)備的頻率合成器根據(jù)由實際頻道[l:n]上的頻道構(gòu)成的跳頻序列控制頻率 合成器執(zhí)行跳頻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可重構(gòu)頻道集合上的跳頻方法及裝置。在無線電管理委員會規(guī)定的可使用的無線電頻段中，由于部分頻段被諸如流媒體通信等的干擾導(dǎo)致實際可用頻道不連續(xù)，致使實際可用頻道數(shù)量以及頻道位置因環(huán)境不同而不同。本發(fā)明采用Li和Hi分別表示一組干擾頻段的開始位置和結(jié)束位置，將n個規(guī)定頻道中的m個不連續(xù)的實際可用頻道映射為m個連續(xù)的邏輯頻道，跳頻序列通過m個連續(xù)的邏輯頻道產(chǎn)生，然后，通過映射器將m個邏輯頻道構(gòu)成的跳頻序列反映射到n個規(guī)定頻道中的m個不連續(xù)的實際可使用頻道上，從而構(gòu)成實際跳頻序列，并根據(jù)該跳頻序列在物理層執(zhí)行跳頻操作。通過Li和Hi的設(shè)置可以適應(yīng)不同環(huán)境的干擾頻段，而不對跳頻裝置的實現(xiàn)產(chǎn)生影響。
文檔編號H04B1/713GK101888261SQ201010194590
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者萬亞東, 曾鵬, 王沁 申請人:北京科技大學(xué)