差分跳頻系統(tǒng)中跳頻圖案的構(gòu)造

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1、第8卷第5期天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報(bào)NO.5Vol.82006年9月JournalofTianjinVocationalInstitutesSep.2006差分跳頻系統(tǒng)中跳頻圖案的構(gòu)造孔曦(天津市街華職工大學(xué)，天津市300040)摘要:擴(kuò)頻通信具有杭干擾能力強(qiáng)、保密性好和碼分多址的組網(wǎng)功能等優(yōu)點(diǎn)，成為通信領(lǐng)城的一個(gè)重要發(fā)展方向。跳頻通信是最重要的一種擴(kuò)頻方式，并已經(jīng)在軍事通信領(lǐng)域和許多民用通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。差分跳頻技術(shù)是近年來(lái)提出的通信新技術(shù)，跳頻圖案的選擇時(shí)跳頻通信系統(tǒng)的性能有非常重要的影響。關(guān)鍵詞:擴(kuò)展頻譜;跳頻;軍事通信;差分跳頻;

2、跳頻圖案中圖分類(lèi)號(hào):TN914.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào);1673一582X(2006)05一0027一04一、跳頻通信系統(tǒng)1.擴(kuò)頻通信擴(kuò)頻通信是指系統(tǒng)占用帶寬遠(yuǎn)大于信息本身的原始信號(hào)帶寬，且與原始信號(hào)帶寬無(wú)關(guān)的一種通信方式。擴(kuò)展頻譜技術(shù)最初應(yīng)用于軍事導(dǎo)航和通信系統(tǒng)中，隨后出于提高通信系統(tǒng)抗干擾性能的需要，擴(kuò)頻技術(shù)廣泛應(yīng)用到許多其它領(lǐng)域中。它之所以能被廣泛應(yīng)用是由于具有:抗干擾能力強(qiáng)，隱蔽性和保密性好，具有多址或任意選址的功能以及良好的相關(guān)性和概率分布等獨(dú)特的優(yōu)越性能。按擴(kuò)頻方式的不同，可以將擴(kuò)頻通信系統(tǒng)分為:直接序列擴(kuò)頻(Directs

3、eqcuence)系統(tǒng):用一高速偽隨機(jī)序列直接調(diào)制發(fā)射機(jī)載波。由于偽隨機(jī)序列的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原始信號(hào)帶寬，從而擴(kuò)展了發(fā)射信號(hào)頻譜。跳頻擴(kuò)頻(FrequencyHopping)系統(tǒng):在一偽隨機(jī)序列的控制下，使發(fā)射機(jī)頻率在一組預(yù)先指定的頻率上按照編碼序列所規(guī)定的順序離散地跳變，從而擴(kuò)展發(fā)射信號(hào)的頻譜。線性調(diào)頻((chirpModulation)系統(tǒng):在這種系統(tǒng)中，載頻在一給定的脈沖時(shí)間間隔內(nèi)線性的掃過(guò)一個(gè)寬的頻帶，從而擴(kuò)展發(fā)射信號(hào)的頻譜。跳時(shí)擴(kuò)頻(TimeHopping)系統(tǒng):這種系統(tǒng)與跳頻系統(tǒng)類(lèi)似，區(qū)別在于一個(gè)是控制頻率，一個(gè)是控制時(shí)間。即TH

4、系統(tǒng)是用編碼序列控制發(fā)射時(shí)間(通常密度大，而持續(xù)時(shí)間短)和發(fā)射時(shí)間的長(zhǎng)短。此外，還有上述四種系統(tǒng)組合的混合擴(kuò)頻系統(tǒng)，如DS/FH,DS/TH,FH/TH及DS/TH/FH。其中目前比較常用的有DS和FH兩種。2.跳頻通信的基本原理跳頻是最常用的擴(kuò)頻方式之一，跳頻擴(kuò)頻((FHSS)就是載波可以在一個(gè)很寬的頻帶上按照偽隨機(jī)碼的定義從一個(gè)頻率跳變到另一個(gè)頻率?！疤l”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(tǒng)。跳頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)是抗電子干擾與抗多徑干擾能力強(qiáng)，與直接序列相比容易同步。跳頻通信系統(tǒng)基本原理框圖如下(圖1

5、)所示:二、差分跳頻通信技術(shù)差分跳頻通信技術(shù)是一種新型的跳頻通信技術(shù)。與傳統(tǒng)的跳頻技術(shù)相比較，差分跳頻技術(shù)的特點(diǎn)在于它的信息攜帶方式不同于傳統(tǒng)跳頻技術(shù)。差分跳頻是利用跳變的載波之間的相關(guān)性來(lái)傳送信息的。(圖2)為差分跳頻系統(tǒng)原理框圖:收稿日期:2006-05-16作者簡(jiǎn)介:孔曦(1968-)，女，河北省文安人，天津市新華職工大學(xué)實(shí)驗(yàn)師，天津大學(xué)在讀碩士研究生，主要研究移動(dòng)通信技術(shù)。27信息信息調(diào)制頻率合成器Pn碼發(fā)生器圈1跳頻通信系統(tǒng)基本原理框圖言息比特下變頻率擇l`頻識(shí)別圖2差分跳頻系統(tǒng)原理框圖三、差分跳頻系統(tǒng)中跳頻圖案的構(gòu)造1.差分跳頻

6、頻率序列跳頻序列就是用來(lái)控制載波頻率跳變的多值序列。在跳頻序列控制下，載波頻率的跳變規(guī)律稱(chēng)為跳頻圖案。跳頻序列的作用可以歸納為:控制頻率跳變以實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展，以及跳頻組網(wǎng)時(shí)作為地址碼。跳頻組網(wǎng)時(shí)，每個(gè)用戶(hù)分配一個(gè)跳頻序列作為地址碼，發(fā)射機(jī)根據(jù)接收機(jī)的地址碼選擇通信對(duì)象。當(dāng)許多用戶(hù)在同一頻段同時(shí)跳頻工作時(shí)，跳頻序列是區(qū)分每個(gè)用戶(hù)的標(biāo)志。設(shè)計(jì)跳頻序列時(shí)，通常考慮每一個(gè)跳頻序列都可以使用頻率集合中所有的頻率，以實(shí)現(xiàn)最大的處理增益。跳頻序列集合中任意兩個(gè)跳頻序列，在所有相對(duì)時(shí)延下發(fā)生頻率重合的次數(shù)盡可能少。為了使跳頻系統(tǒng)具有良好的抗干擾性能，應(yīng)使各頻

7、率在一個(gè)序列周期中的出現(xiàn)次數(shù)基本相同，這稱(chēng)為均勻性。跳頻序列還應(yīng)具有較好的隨機(jī)性和較大的復(fù)雜程度，同時(shí)跳頻序列的產(chǎn)生電路比較簡(jiǎn)單。2.差分跳頻涉及的幾個(gè)概念為了敘述方便，在這里對(duì)文中用到的幾個(gè)概念和術(shù)語(yǔ)進(jìn)行一下描述:扇出系數(shù)P:信息符號(hào)是可以按“1bit"發(fā)送的，這時(shí)I，只有。和1兩種情況，但是I，也可以多位組合發(fā)送。設(shè)有Z位組合在一起，則In就有P=2`種不同的情況，P被稱(chēng)為扇出系數(shù)。跳頻速率RFH:是指跳頻系統(tǒng)載波頻率每秒內(nèi)改變的次數(shù)，單位為跳/秒或hop/s。跳頻速率與信息速率有關(guān)系，假設(shè)信息速率為R(bit/s)，按l位組合在一起發(fā)

8、送，則跳頻速率為:RFH=R/l跳頻時(shí)間TFHtTFH-1/RFH跳頻頻率集F:指系統(tǒng)中可用的所有載波頻率的集合，集合中元素的個(gè)數(shù)(用N;表示)為跳頻頻率集的大小，調(diào)頻頻率集的大