[发明专利]跳频通信中低开销的认知抗干扰快速帧同步方法

权利要求书

1.一种跳频通信中低开销的认知抗干扰快速帧同步方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)开机初始化：终端具有跳频频点集合内各频点噪声功率的缓存，接收端在开机后，对缓存进行初始化，初始化值为0；

(2)入网前频谱感知与噪声功率更新：接收端在入网之前，对频谱环境进行周期感知，感知之后进行入网信号检测，如检测失败后则再次感知与信号检测，形成周期循环，直至检测成功；入网前感知周期T_{sens_outnet}包括感知时间t_sens和入网信号同步检测时间t_detect，以保证在检测时间内必然有入网消息发送，获得跳频频点集合内各频点当前的噪声功率，并结合感知形成缓存的各频点噪声功率信息，对各频点噪声功率缓存进行更新；

(3)入网前最佳同步频点选择：接收端在完成频谱感知之后，根据入网跳频图样以及缓存中各频点噪声功率信息，在帧同步头图样所用频点中，选取出噪声功率最小频点作为最佳同步频点，然后切换到最佳同步频点进行驻守；

(4)入网信号帧同步与噪声功率更新：在最佳同步频点进行帧同步检测，若检测出入网信号，则对入网信号进行接收处理并完成入网，如果在检测时间t_detect结束时，仍然未检测到入网信号，则转到步骤(2)，然后再次进行检测，直至入网；

(5)在网时频谱感知与噪声功率更新：接收端在网时，在周期出现的频谱感知时间窗口进行频谱感知，并对各频点噪声功率缓存进行更新，更新方法与步骤(2)相同；

(6)在网时最佳同步频点选择：若当前时刻处于入网时间窗口，则当前跳频图样切换为入网图样；若处于业务时间窗口，则当前跳频图样切换为业务图样，业务图样由图样算法根据当前时间及跳频频点集合计算得到，然后在当前跳频图样中帧同步头所用的频点里，选取出噪声功率最小的最佳同步频点，切换到最佳同步频点进行驻守；

(7)在网时信号帧同步与噪声功率更新：在网时接收的消息为入网消息或业务消息，无论入网消息或业务消息的信号，帧同步检测与步骤(4)中帧同步检测相同，检测成功后进行信号接收处理时，采用与步骤(4)相同噪声功率估计更新方法，估计出数据脉冲所用频点的噪声功率，并更新噪声功率缓存；但是在对业务消息的帧捕获同步检测过程中，如果到达业务图样切换时刻，则转到步骤(6)；否则，继续进行检测，直至入网消息或业务消息的发送时间窗口结束。

2.根据权利要求1所述的跳频通信中低开销的认知抗干扰快速帧同步方法，其特征在于：

所述噪声功率更新时采用加权平均算法，之前缓存中某一频点的噪声功率为P，加权系数为α，当前频谱感知获得的该频点噪声功率为P'，加权系数为α'，则更新后的噪声功率为：P”＝αP+α'P'，并更新缓存，其中，α+α'＝1，且α'≥α，以取得较快的频谱环境反应速度；如果是第一次感知，更新后的各频点噪声功率取值为当前感知的噪声功率，即P”＝P'。

3.根据权利要求1所述的跳频通信中低开销的认知抗干扰快速帧同步方法，其特征在于：

所述帧同步检测采用帧同步信号与本地信号互相关算法，若检测出信号相关值大于帧同步判决门限，则标志帧同步捕获成功，并以最大相关值时刻为帧同步时刻，进行数据段跟跳接收；接收数据段信号后，对数据段信号进行解调解码处理，获得入网信息并完成入网，进入在网状态；在接收处理数据段信号同时，进行数据脉冲的信道估计，获得所用频点的噪声功率，采用步骤(2)中的噪声功率更新方法对各频点噪声功率缓存进行更新。

4.根据权利要求1所述的跳频通信中低开销的认知抗干扰快速帧同步方法，其特征在于：

信号相关值计算方式如下：

其中接收信号为S(n)，本地信号为L(n)，信号长度为N，n为信号采样时刻，L(n)^*为L(n)的共轭，r为S(n)的均方根，计算公式如下：

其中，S(n)^*为S(n)的共轭。

5.根据权利要求1所述的跳频通信中低开销的认知抗干扰快速帧同步方法，其特征在于：

t_sens由感知算法决定，为毫秒级，t_detect大于T_{msg_net}，其中T_{msg_net}为入网消息发送周期。