跳頻通信技術(shù)

跳頻通信技術(shù)

FH通信技術(shù)的基本原理1工作原理2幾個(gè)重要概念3跳頻器4FH通信的特點(diǎn)5FH通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)22024/8/301工作原理一、跳頻技術(shù)的概念跳頻/擴(kuò)頻（FrequencyHopping/SpreadingSpectrum－FH/SS）技術(shù)是將傳統(tǒng)的窄帶調(diào)制信號(hào)的載波頻率在一個(gè)由偽隨機(jī)序列控制下進(jìn)行離散跳變，從而實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展的擴(kuò)頻技術(shù)。FH技術(shù)以其優(yōu)良的抗干擾性能和多址組網(wǎng)性能在軍事無(wú)線電抗干擾通信、民用移動(dòng)通信、現(xiàn)代雷達(dá)和聲納等電子系統(tǒng)中獲得應(yīng)用。1工作原理42024/8/30二、FH/SS通信系統(tǒng)的基本模型發(fā)射機(jī)的頻率在一組預(yù)先指定的頻率下跳變1工作原理二、FH/SS通信系統(tǒng)的基本模型頻率跳變時(shí)間間隔的倒數(shù)稱為跳頻速率，簡(jiǎn)稱跳速，用Rh表示。每一跳（Hop）的載波頻率是由“偽隨機(jī)碼產(chǎn)生器”產(chǎn)生的編碼選定。跳變規(guī)律又叫“跳頻圖案”。52024/8/301工作原理二、FH/SS通信系統(tǒng)的基本模型62024/8/30窄帶信號(hào)在基于PN序列的不同載波頻率上跳變1工作原理二、FH/SS通信系統(tǒng)的基本模型跳頻圖案反映跳變規(guī)律，不同用戶使用不同的跳頻圖案，互不干擾。跳頻圖案通常用跳頻時(shí)頻矩陣圖表示。時(shí)序?yàn)?f3,f7,f2,f4,f8,f1,f6,f5,f2)的時(shí)頻矩陣圖1工作原理二、FH/SS通信系統(tǒng)的基本模型FH通信系統(tǒng)主要用于傳輸數(shù)字信號(hào)，調(diào)制方式一般都采用二進(jìn)制/多進(jìn)制頻移鍵控（BFSK/MFSK）或差分相移鍵控（DPSK），其主要原因有以下幾點(diǎn)：跳頻等效為用碼序列進(jìn)行多頻頻移鍵控的通信方式，可以直接和頻移鍵控調(diào)制相對(duì)應(yīng)。要求發(fā)端和收端的頻合器之間保持相位相干是很困難的，因此，在解跳后往往采用非相干解調(diào)方式，而MFSK和DPSK具有良好的非相干解調(diào)性能。82024/8/301工作原理三、FH/SS的基本工作原理以最簡(jiǎn)單的不編碼的FH/BFSK系統(tǒng)為例來(lái)說(shuō)明FH/SS的基本原理傳統(tǒng)的BFSK調(diào)制信號(hào)可以表示成：92024/8/301工作原理三、FH/SS的基本工作原理不編碼的FH/BFSK信號(hào)可以表示為：102024/8/30fn為第n個(gè)頻率跳變時(shí)間間隔內(nèi)的跳變載波頻率。跳變載波頻率由二進(jìn)制隨機(jī)序列來(lái)控制。1工作原理三、FH/SS的基本工作原理信號(hào)的帶寬與功率譜BFSK信號(hào)的帶寬B=2Δf=1/Tb=Rb是一個(gè)窄帶信號(hào)，而FH/BFSK信號(hào)占據(jù)帶寬Wss=2LB。同DS的瞬時(shí)寬帶頻譜不一樣，跳頻信號(hào)在每一瞬間是窄帶信號(hào)，但在一個(gè)足夠長(zhǎng)時(shí)間看為寬帶信號(hào)。跳頻信號(hào)每個(gè)頻率點(diǎn)上具有相同的功率。112024/8/301工作原理三、FH/SS的基本工作原理信號(hào)的帶寬與功率譜122024/8/30單頻脈沖的功率譜1工作原理三、FH/SS的基本工作原理信號(hào)的帶寬與功率譜132024/8/30頻譜儀上觀察到的跳頻信號(hào)頻譜1工作原理三、FH/SS的基本工作原理在接收端，首先要進(jìn)行解跳（解擴(kuò)）處理，假定收發(fā)跳頻碼序列嚴(yán)格同步，收端可以產(chǎn)生相應(yīng)的本地跳變載波信號(hào)：用c(t)與輸入信號(hào)進(jìn)行混頻和濾波，得到一個(gè)具有固定頻率的BFSK中頻窄帶信號(hào)142024/8/301工作原理三、FH/SS的基本工作原理FH系統(tǒng)的關(guān)鍵是同步。152024/8/301工作原理2FH/SS通信系統(tǒng)中的幾個(gè)重要概念3跳頻器4FH通信的特點(diǎn)5FH通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)162024/8/302跳頻通信系統(tǒng)的重要概念1、快跳頻和慢跳頻跳頻系統(tǒng)可分為快跳頻（FastFrequencyHopped－FFH）系統(tǒng)和慢跳頻(SlowFrequencyHopped－SFH)系統(tǒng)。目前有兩種定義快跳和慢跳的方法：一種按絕對(duì)跳頻速率來(lái)分，一般認(rèn)為跳頻速率小于1000跳/秒的稱為慢跳頻，大于1000跳/秒的稱為快跳頻。172024/8/302跳頻通信系統(tǒng)的重要概念2、碼片速率Rc在跳頻通信系統(tǒng)中也存在碼片（Chip）速率的概念，它與DS系統(tǒng)中碼片速率概念不同。在DS系統(tǒng)中，碼片速率定義：擴(kuò)頻序列一個(gè)碼元占據(jù)的時(shí)間的倒數(shù)。在跳頻通信系統(tǒng)中，碼片速率Rc代表FH/MFSK跳頻系統(tǒng)在頻域的最小頻率間隔。182024/8/302跳頻通信系統(tǒng)的重要概念2、碼片速率RcFH/MFSK跳頻系統(tǒng)中，各離散單頻信號(hào)按等間隔排列，最小頻率間隔等于離散單頻信號(hào)的駐留時(shí)間的倒數(shù)。碼片速率同時(shí)也表示FH/MFSK跳頻系統(tǒng)的最高系統(tǒng)時(shí)鐘速率。192024/8/301工作原理2FH/SS通信系統(tǒng)中的幾個(gè)重要概念3跳頻器4FH通信的特點(diǎn)5FH通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)202024/8/303跳頻器FH系統(tǒng)的核心是跳頻器，是由偽碼發(fā)生器和頻率合成器組成。212024/8/30跳頻數(shù)和跳頻速率是決定整個(gè)跳頻系統(tǒng)性能的主要參數(shù)。3跳頻器跳頻數(shù)和跳頻速率是決定整個(gè)跳頻系統(tǒng)性能的主要參數(shù)跳頻數(shù)增加則擴(kuò)展的頻譜越寬，系統(tǒng)的處理增益就愈大；跳頻速率越高，就可適應(yīng)高速數(shù)據(jù)傳輸，并有效地抑制干擾，特別是人為轉(zhuǎn)發(fā)式干擾。跳頻數(shù)和跳頻速率也決定了偽碼發(fā)生器和頻率合成器的結(jié)構(gòu)和指標(biāo)，它要求頻率合成器輸出頻譜要純，轉(zhuǎn)換速率要高，達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間要短，具有低噪聲性能。222024/8/301

FH通信技術(shù)的基本原理1工作原理2FH/SS通信系統(tǒng)中的幾個(gè)重要概念3跳頻器4FH通信的特點(diǎn)5FH通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)232024/8/304跳頻通信的特點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)具有選址能力，可實(shí)現(xiàn)碼分多址通信（FH_CDMA）在多徑和衰落信道中傳輸性能好易于和其它調(diào)制類型的擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)結(jié)合易于與現(xiàn)有的常規(guī)通信體制兼容4跳頻通信的特點(diǎn)跳頻信號(hào)干擾信號(hào)跳頻信號(hào)被壓制跳頻系統(tǒng)抗單頻干擾能力示意圖1

FH通信技術(shù)的基本原理1工作原理2FH/SS