什么是跳頻技術(shù)

　　跳頻技術(shù)在同步、且同時(shí)的情況下，收發(fā)兩端以特定型式的窄頻載波來(lái)傳送訊號，對于一個(gè)非特定的接收器，FHSS所產(chǎn)生的跳動(dòng)訊號對它而言，也只算是脈沖噪聲。下面是小編為大家整理的什么是跳頻技術(shù)，僅供參考，歡迎閱讀。

　　無(wú)線(xiàn)電通信是戰時(shí)通信的必備手段，但是，傳統的無(wú)線(xiàn)電通信都是在某一固定頻率下工作，很容易被敵方截獲或施加電子干擾，從而使通信失靈。

　　跳頻技術(shù)就是針對上述傳統無(wú)線(xiàn)電通信的弊端，使原先固定不變的無(wú)線(xiàn)電發(fā)信頻率按一定的規律和速度來(lái)回跳變，而讓約定對方也按此規律同步跟蹤接收。由于敵方不了解我方無(wú)線(xiàn)電信號的跳變規律，很難將信息截獲。跳頻技術(shù)不僅是抵御外來(lái)干擾的能手，而且對于抑制遠距離無(wú)線(xiàn)電通信本身所造成的多徑干擾也十分有效。因為采用跳頻技術(shù)后，由于在主波波束己被接收，而其他徑向波束尚未到達接收機時(shí)，發(fā)送和接收載頻早已跳到別的頻點(diǎn)上，因而避免了多徑效應對通信質(zhì)量的影響。

　　跳頻技術(shù)是在普通無(wú)線(xiàn)電短波通信基礎上增加一個(gè)“碼控跳頻器”，其主要作用是使跳頻通信發(fā)射的載波按一定規則的隨機跳變序列發(fā)生變化。實(shí)現跳頻通信的關(guān)鍵是，收發(fā)雙方受偽隨機碼控制，用來(lái)改變載頻頻率的本振頻率必須嚴格同步。跳頻通信是一種數字化通信，是擴頻通信的一種，其信號傳輸所使用的射頻帶寬是原信號帶寬的幾十倍、幾百倍甚至幾千倍，但僅就某一瞬間而言，跳頻通信只工作在某一個(gè)頻率上。

　　跳頻通信在海灣戰爭中給人們留下了深刻的印象，可以預期，在未來(lái)的信息化戰爭中，它仍將扮演十分重要的角色。在民用通信中，跳頻技術(shù)也可用來(lái)抗衰落、抗多徑、抗網(wǎng)間干擾和提高頻譜利用率。

　　跳頻技術(shù) - 概述

　　跳頻技術(shù)，英文全稱(chēng)“Frequency-Hopping Spread Spectrum”，縮寫(xiě)為FHSS，是無(wú)線(xiàn)通訊最常用的擴頻方式之一。跳頻技術(shù)是通過(guò)收發(fā)雙方設備無(wú)線(xiàn)傳輸信號的載波頻率按照預定算法或者規律進(jìn)行離散變化的通信方式，也就是說(shuō)，無(wú)線(xiàn)通信中使用的載波頻率受偽隨機變化碼的控制而隨機跳變。 從通信技術(shù)的實(shí)現方式來(lái)說(shuō)，“跳頻技術(shù)”是一種用碼序列進(jìn)行多頻頻移鍵控的通信方式，也是一種碼控載頻跳變的通信系統。從時(shí)域上來(lái)看，跳頻信號是一個(gè)多頻率的頻移鍵控信號；從頻域上來(lái)看，跳頻信號的頻譜是一個(gè)在很寬頻帶上以不等間隔隨機跳變的。其中：跳頻控制器為核心部件，包括跳頻圖案產(chǎn)生、同步、自適應控制等功能；頻合器在跳頻控制器的控制下合成所需頻率；數據終端包含對數據進(jìn)行差錯控制。

　　跳頻技術(shù)

　　跳頻技術(shù)在同步、且同時(shí)的情況下，接受兩端以特定型式的窄頻載波來(lái)傳送訊號，對于一個(gè)非特定的接受器，FHSS所產(chǎn)生的跳動(dòng)訊號對它而言，也只算是脈沖噪聲。FHSS所展開(kāi)的訊號可依特別設計來(lái)規避噪聲或One-to-Many的非重復的頻道，并且這些跳頻訊號必須遵守FCC的要求，使用75個(gè)以上的跳頻訊號、且跳頻至下一個(gè)頻率的最大時(shí)間間隔(Dwell Time)為400ms。跳頻選擇（FH）是兩種基本的調制技術(shù)之一，用于展布頻譜信號傳輸。它是指無(wú)線(xiàn)傳播中頻率的反復交換，通常能夠將遠程通信中未經(jīng)授權的截取或干擾降低到最低的程度。它也被叫做跳頻代碼分化多路訪(fǎng)問(wèn)（FH-CDMA）。

　　與定頻通信相比，跳頻通信比較隱蔽也難以被截獲。只要對方不清楚載頻跳變的規律，就很難截獲我方的通信內容。同時(shí)，跳頻通信也具有良好的'抗干擾能力，即使有部分頻點(diǎn)被干擾，仍能在其他未被干擾的頻點(diǎn)上進(jìn)行正常的通信。由于跳頻通信系統是瞬時(shí)窄帶系統，它易于與其他的窄帶通信系統兼容，也就是說(shuō)，跳頻電臺可以與常規的窄帶電臺互通，有利于設備的更新。因為這些優(yōu)點(diǎn)，跳頻技術(shù) 被廣泛適用于對通訊安全或者通訊干擾具有較高要求的無(wú)線(xiàn)領(lǐng)域，低端的應用產(chǎn)品包括無(wú)聲電話(huà)、藍牙設備、數字寶護神、嬰兒監視器、無(wú)線(xiàn)攝像槍、移動(dòng)電話(huà)等，中高端應用產(chǎn)品例如手軍用電臺、雷達通訊、衛星電話(huà)等

　　跳頻技術(shù)控制器核心

　　跳頻是載波頻率在一定范圍內不斷跳變意義上的擴頻，而不是對被傳送信息進(jìn)行擴譜，不會(huì )得到直序擴頻的處理增益。跳頻相當于瞬時(shí)的窄帶通信系統，基本等同于常規通信系統，由于無(wú)抗多徑能力，同時(shí)發(fā)射效率低，同樣發(fā)射功率的跳頻系統在有效傳輸距離內小于直擴系統。跳頻的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾，定頻干擾只會(huì )干擾部分頻點(diǎn)。用于語(yǔ)音信息的傳輸，當定頻干擾只占一小部分時(shí)不會(huì )對語(yǔ)音通信造成很大的影響。

　　跳頻的高低直接反映跳頻系統的性能，跳頻越高抗干擾的性能越好，軍用的跳頻系統可以達到每秒上萬(wàn)跳。實(shí)際上移動(dòng)通信GSM系統也是跳頻系統，其規定的跳頻為每秒217跳。出于成本的考慮，商用跳頻系統跳速都較慢，一般在50跳/秒以下。由于慢跳跳頻系統實(shí)現簡(jiǎn)單，因此低速無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)產(chǎn)品常常采用這種技術(shù)。

　　跳頻技術(shù) - 跳頻發(fā)展史

　　在90 年代初，出現了基于模糊（Fuzzy)規則的跳頻圖案產(chǎn)生器。在這種系統中，由模糊規則、初始條件以及采樣模式共同來(lái)決定系統的輸出序列。只要竊聽(tīng)者不知道模糊規則、初始條件、采樣模式三者的任何一個(gè)，就無(wú)法預測到系統的輸出頻率，由此就提高了系統的抗竊聽(tīng)能力和抗干擾能力。模糊跳頻給出的跳頻碼序列與傳統的跳頻碼序列相比更加均勻，也更難預測。

　　90年代末有人提出了混沌（chaotic)跳頻序列。其基本思想是通過(guò)混沌系統的符號序列來(lái)生成跳頻序列。在這個(gè)混沌系統中要確定一個(gè)非線(xiàn)性的映射關(guān)系、初始條件和混沌規則，三者唯一確定一個(gè)輸出序列。由此確定的混沌跳頻序列體現了良好的均勻性，低截獲概率，良好的漢明相關(guān)特性以及具有理想的線(xiàn)性范圍。

　　跳頻技術(shù) - 跳頻系統的要求

　　與一般的數字通信系統一樣，跳頻系統要求實(shí)現載波同步、位同步、幀同步。此外，由于跳頻系統的載頻按偽隨機序列變化，為了實(shí)現電臺間的正常通信，收發(fā)信機必須在同一時(shí)間跳變到同一頻率，因此跳頻系統還要求實(shí)現跳頻圖案同步。跳頻系統對同步有兩個(gè)基本要求：一是同步速度快，二是同步能力強。目前跳頻電臺的同步方法有精確時(shí)鐘法、同步字頭法、自同步法、FFT捕獲法、自回歸譜估計法等等。在實(shí)際應用中，同步方案常常綜合使用多種同步方法。例如戰術(shù)跳頻系統中常用掃描駐留同步法，綜合使用了精確時(shí)鐘法、同步字頭法、自同步法三種同步方法，分成掃描和駐留兩個(gè)階段進(jìn)行。掃描階段完成同步頭頻率的捕獲，駐留階段從同步頭中提取同步信息，從而完成收發(fā)雙方的同步。 在自適應跳頻中，同步還包括收發(fā)雙方頻率集更新的同步，保證雙方同步地實(shí)現壞頻點(diǎn)替代，否則會(huì )使收發(fā)雙方頻率表不一致，導致通信失敗。

　　頻合器是跳頻通信系統中的關(guān)鍵部分，目前大多數跳頻電臺中使用的頻率合成器采用的是鎖相環(huán)（PLL）頻率合成技術(shù)，但是該技術(shù)的頻率轉換速度已經(jīng)接近其極限，要進(jìn)一步改善的技術(shù)難度越來(lái)越大，而且分辨率較低。為了能夠進(jìn)一步提高跳頻速率，提出了直接式數字頻合器(DDS）。它采用全數字技術(shù)，具有頻率分辨率高，頻率轉換時(shí)間快，輸出頻率可以很高而且穩定性好，相位噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，可滿(mǎn)足快速跳頻電臺對頻率合成器的要求。例如在美國的JTIDS 中，跳速達到每秒35800 跳，只有采用直接數字頻合器才能實(shí)現。但是DDS的價(jià)格昂貴，復雜度大，直接用于戰術(shù)跳頻電臺有一定的難度。如果采用DDS+PLL的方法，結合兩者的長(cháng)處，可以獲得單一技術(shù)難以達到的效果。在跳頻系統中，即使在信道條件良好的情況下，仍有可能在少數跳中出現錯誤，因此有必要進(jìn)行差錯控制。差錯控制的方法主要分為兩類(lèi)：一是自動(dòng)請求重發(fā)糾錯（ARQ)技術(shù)；二是采用前向糾錯（FEC)技術(shù)。ARQ技術(shù)可以很好的對付隨機錯誤和突發(fā)錯誤，它要求有反饋電路，當信道條件不好時(shí)，需要頻繁的重發(fā)，最終可能導致通信失敗。FEC技術(shù)不需要反饋電路，但是需要大量的信號冗余度以實(shí)現優(yōu)良的糾錯，從而會(huì )降低信道效率。由于糾錯碼對突發(fā)錯誤的糾錯能力較差，而通過(guò)交織技術(shù)可以使信道中的錯誤隨機化，因此，經(jīng)常采用編碼與交織技術(shù)相結合的辦法來(lái)獲得良好的糾錯性能。在跳頻系統中常用的糾錯編碼技術(shù)有漢明碼、BCH碼、trellis 碼、RS碼、Golay碼、卷積碼和硬判決譯碼、軟判決譯碼等。1993年提出了TURBO碼，其信噪比接近于Shannon極限，引起了人們的極大興趣。與RS碼等常用的跳頻編碼相比， TURBO 碼在跳頻系統中顯示了極大的應用潛能。此外，還可以把不同的編碼方法結合在一起，取長(cháng)補短，進(jìn)行聯(lián)合編碼。在快跳頻方式下，還可以運用重發(fā)大數判決來(lái)克服跳頻頻段內的快衰落。

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