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广谱跳频(FHSS)

  FHSS,跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum)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,也只算是脉冲噪声。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。

 

  跳频扩频就是用扩频的码序列去进行移频键控(FSK)调制,使载波的频率不断地跳变。跳频系统的跳变频率有多个,多达几十各甚至上千个。传送的信息与这些扩频码的组合进行选择控制,在传送中不断跳变。在接收端,由于有与发送端完全相同的本地发生器发生完全相同的扩频码进行解扩,然后通过解调才能正确地恢复原有的信息。

 

  所谓跳频,比较确切的意思是:用一定码序列进行选择的多频率频移键控。也就是说,用扩频码序列去进行频移键控调制,使载波频率不断地跳变,所以称为跳频。

 

  简单的频移键控如2FSK,只有两个频率,分别代表传号和空号。而跳频系统则有几个、几十个、甚至上千个频率、由所传信息与扩频码的组合去进行选择控制,不断跳变。

 

  下图为跳频的原理示意图。发端信息码序列与扩频码序列组合以后按照不同的码字去控制频率合成器。

 

  总之,跳频系统占用了比信息带宽要宽得多的频带。

 

  其优点是:

 

  跳频图案的伪随机性和跳频图案的密钥量使跳频系统具有保密性。即使是模拟话音的跳频通信,只要敌方不知道所使用的跳频图案就具有一定的保密的能力。当跳频图案的密钥足够大时,具有抗截获的能力。

 

  由于载波频率是跳变的,具有抗单频及部分带宽干扰的能力。当跳变的频率数目足够多时,跳频带宽足够宽时,其抗干扰能力是很强。这也是它能在WLAN系统中得到广泛使用的原因。

 

  利用载波频率的快速跳变,具有频率分集的作用,从而使系统具有抗多径衰落的能力。条件是跳变的频率间隔具要大于相关带宽。

 

  利用跳频图案的的正交性可构成跳频码分多址系统,共享频谱资源,并具有承受过载的能力。

 

  跳频系统为瞬时窄带系统,能与现有的窄带系统兼容通信。即当跳频系统处于某一固定载频时,可与现有的定频窄带系统建立通信。另外,跳频系统对模拟信源和数字信源均适用。

 

  跳频系统无明显的无近效应。这是因为当大功率信号只在某个频率上产生远近效应,当载波频率跳变至另一个频率时则不再受其影响。这一点,使跳频系统在移动通信中易于得到应用与发展。 跳频系统也有其缺点和局限:

 

  信号的隐蔽性差。因为跳频系统的接收机除跳频器外与普通超外差式接收机没有什么差别,它要求接收机输入端的信号噪声功率比是正值,而且要求信号功率远大于噪声功率。所以在频谱仪上是能够明显地看到跳频信号的频谱。特别是在慢速跳频时,跳频信号容易被敌方侦察、识别与截获。

 

  跳频系统抗多频干扰及跟踪式干扰能力有限。当跳频的频率数目中有一半的频率被干扰时,对通信会产生严重影响,甚至中断通信。抗跟踪式干扰要求快速跳频,使干扰机跟踪不上而失效。

 

  快速跳频器的限制。产生宽的跳频带宽、快的跳频速率、伪随机性好的跳频图案的跳频器在制作上遇到很多困难,且有些指标是相互制约的。因此,使得跳频系统的各项优点也受到了局限。

 

  一种用RF载波在大量RF信道上跳频实现扩频的技术,它用随机或伪随机代码确定使用通道的序列。

 

  同DSSS一样,FHSS使用一个PN码。但是它不是将PN码调制到RF载波上,而是用这个PN码确定离散频率的次序。这些离散频率就成了RF载波。本质上,FHSS是一个RF系统,在这个系统中,RF载波不断跳变(这也是它名字的由来),从一个频点跳到另一人频点(在给定的频率范围内)。

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