采用跳频技术是为了确保通信的秘密性和抗干扰性。
跳频功能主要是:
(1) 改善衰落。
(2) 处于多径环境中的漫速移动的移动台通过采用跳频技术,大大改善移动台的通信质量,相当于频率分集。
跳频是扩频通信的一种,通过跳变的频率,使传输带宽远大于信号原始带宽。
如果将这项技术用于通信保密,择主要是通过快速的跳频序列来完成控制,通信的收发双方已知序列的生成方式,因此可以同
步实现频率跳变。而其它接收方由于无法获知跳频序列,因此无法在宽频带内接收到完整的发射信息。军用电台使用跳频就是
出于这一目的。
如果将这项技术用于通信抗干扰,则主要是用于对抗频率选择性衰落和快衰落。通过频率的跳变,使得被干扰的频率只占总通
信频率的一小部分,达到保证大多数数据不被干扰,只有小部分被干扰。GSM 当是使用跳频就是出于这一目的。
跳频主要有两作用:
1,进行频率分集
在多径传播条件下,不同频率信号的衰落特性存在差异,频率间距越大衰落特性越独立,当频率间距足够大时,他们可以看做
是完全独立的。采用跳频时,发射机发出的信号可以以较大的频率间隔进行跳频,当某个频率受到多径衰落时,很有可能令一
个频率没有或很少受到影响,于是,MS 跳到另一个频点接收信号时不会遭受同一多径衰落的破坏。但 MS 高速移动时,在同意
信道上接收两个相邻突发脉冲期间,MS 位置的差别对于消除多径传播的相关性足够了,慢调频基本不起作用的。当 MS 处于慢
速时,跳频可以获得 6.5dB 的增益。
2.进行干扰分集
就是简单一句话用多个可以忍受的质量罗略微下降换取一个严重质量问题!这也是通信贯用的思想!
跳频是最常用的扩频方式之一,其工作原理是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律
进行离散变化的通信方式,也就是说,通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机
跳变。从通信技术的实现方式来说,“跳频”是一种用码序列进行多频频移键控的通信方式,
也是一种码控载频跳变的通信系统。从时域上来看,跳频信号是一个多频率的频移键控信号;
从频域上来看,跳频信号的频谱是一个在很宽频带上以不等间隔随机跳变的。其中:跳频控
制器为核心部件,包括跳频图案产生、同步、自适应控制等功能;频合器在跳频控制器的控
制下合成所需频率;数据终端包含对数据进行差错控制。
与定频通信相比,跳频通信比较隐蔽也难以被截获。只要对方不清楚载频跳变的规律,就很
难截获我方的通信内容。同时,跳频通信也具有良好的抗干扰能力,即使有部分频点被干扰,
仍能在其他未被干扰的频点上进行正常的通信。由于跳频通信系统是瞬时窄带系统,它易于
与其他的窄带通信系统兼容,也就是说,跳频电台可以与常规的窄带电台互通,有利于设备
的更新。
通信收发双方的跳频图案是事先约好的,同步地按照跳频图案进行跳变。这种跳频方式称为
常规跳频(Normal FH)。随着现代战争中的电子对抗越演越烈,在常规跳频的基础上又提出
了自适应跳频。它增加了频率自适应控制和功率自适应控制两方面。在跳频通信中,跳频图
案反映了通信双方的信号载波频率的规律,保证了通信方发送频率有规律可循,但又不易被
对方所发现。常用的跳频码序列是基于 m 序列、M 序列、RS 码等设计的伪随机序列。这些
伪随机码序列通过移位寄存器加反馈结构来实现,结构简单,性能稳定,能够较快实现同步。
它们可以实现较长的周期,汉明相关特性也比较好,但是当存在人为的故意干扰(如预测码
序列后进行的跟踪干扰)时,这些序列的抗干扰能力较差。
跳频
跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum;FHSS)在同步、且同时的情况下,接受两端以特定型式的窄频
载波来传送讯号,对于一个非特定的接受器,FHSS 所产生的跳动讯号对它而言,只算是脉冲噪声。FHSS 所展开的讯
号可依特别设计来规避噪声或 One-to-Many 的非重复的频道,并且这些跳频讯号必须遵守 FCC 的要求,使用 75 个以
上的跳频讯号、且跳频至下一个频率的最大时间间隔 (Dwell Time)为 400ms。
跳频 (frequency hopping) 一种利用载波跳变实现频谱展宽的扩频技术。广泛应用于抗干扰的通信系统中。其方法
是把一个宽频段分成若干个频率间隔(称为频道,或频隙),由一个伪随机序列控制发射机在某一特定的驻留时间所发
送信号的载波频率。
当接收机的本地振荡信号频率与接收机输入信号的频率按同一规律同步跳变,那么,经过变频以后,将得到一个固
定的中频信号即把原来的频率跳变解除,这一过程称解跳或去跳。
分类 跳频可分为慢跳频和快跳频。慢跳频是指跳频速率低于信息比特率,即每跳可传输连续几个信息比特。快跳
频是指跳频速率高于信息比特率,即一个信息比特需要多跳来传输。跳频还可分为单通道跳频和双通道跳频。
跳频通信系统的原理框图
原理 发送端在时钟控制下,伪码发生器产生伪随机序列去控制频率合成至生成跳频载波系列,称做跳频图案。跳
频通信系统的原理框图见上图。图中接收端的预调制滤波器是一种中心频率随信号跳频式样而同步跳变的窄带滤波器
(通频带允许所需信号通过),目的在于增加接收机的时间选择性,减少强干扰对接收机可能引起的阻塞现象。
接收的跳频载波序列若与本地产生的跳频序列图案一致,则经混频后可得到一个固定的中频信号,再经解调获得输
出。若外来跳频图案与本地图案不一致,则得不到一个固定的中频信号,解调后只是一些噪声而得不到有用的输出。因
此时间同步是跳频通信的关键技术。
调制方式可根据跳频信号的特征进行选择。在跳频系统中不宜采用对相位要求严格的调制方式。因为在跳频通信系
统中,接收机的本地载波要做到与外来信号的载波在相位上保持相干是很困难的。因此,宜用非相干检测方式。频率合
成器是跳频通信系统的重要组成部分。频率合成器的性能将制约跳频速率。对频率合成器的要求是跳频速率快、杂散电
平低和功耗小。频率合成器进行频率跳变时,一般有 2 个阶段:一个是过渡期(暂态时间),一个是滞留期(稳态时间)。
要求过渡期尽量的要短,以实现高速转换。
跳频带宽 跳频系统的总频带宽度,可以由互不衔接的几个频段组成,是跳频系统抗干扰性的重要指标。
跳频频率 跳频频道数(跳频点数)既与跳频带宽度有关,又与跳频频道宽度有关,频道宽度取决于采用的调制方
式。一般说,跳频点数越多越好。
处理增益 是跳频系统的跳频带宽与频道带宽之比。若跳频带宽为 W,将 W 分成 N 个相等的频道,则跳频系统的处
理增益为 GP=N,它是综合跳频系统抗干扰能力的一个指标。