差分跳频系统中跳频图案的构造

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1、第8卷第5期天津职业院校联合学报NO.5Vol.82006年9月JournalofTianjinVocationalInstitutesSep.2006差分跳频系统中跳频图案的构造孔曦(天津市街华职工大学，天津市300040)摘要:扩频通信具有杭干扰能力强、保密性好和码分多址的组网功能等优点，成为通信领城的一个重要发展方向。跳频通信是最重要的一种扩频方式，并已经在军事通信领域和许多民用通信系统中得到广泛应用。差分跳频技术是近年来提出的通信新技术，跳频图案的选择时跳频通信系统的性能有非常重要的影响。关键词:扩展频谱;跳频;军事通信;差分跳频;

2、跳频图案中图分类号:TN914.41文献标识码:A文章编号;1673一582X(2006)05一0027一04一、跳频通信系统1.扩频通信扩频通信是指系统占用带宽远大于信息本身的原始信号带宽，且与原始信号带宽无关的一种通信方式。扩展频谱技术最初应用于军事导航和通信系统中，随后出于提高通信系统抗干扰性能的需要，扩频技术广泛应用到许多其它领域中。它之所以能被广泛应用是由于具有:抗干扰能力强，隐蔽性和保密性好，具有多址或任意选址的功能以及良好的相关性和概率分布等独特的优越性能。按扩频方式的不同，可以将扩频通信系统分为:直接序列扩频(Directs

3、eqcuence)系统:用一高速伪随机序列直接调制发射机载波。由于伪随机序列的带宽远远大于原始信号带宽，从而扩展了发射信号频谱。跳频扩频(FrequencyHopping)系统:在一伪随机序列的控制下，使发射机频率在一组预先指定的频率上按照编码序列所规定的顺序离散地跳变，从而扩展发射信号的频谱。线性调频((chirpModulation)系统:在这种系统中，载频在一给定的脉冲时间间隔内线性的扫过一个宽的频带，从而扩展发射信号的频谱。跳时扩频(TimeHopping)系统:这种系统与跳频系统类似，区别在于一个是控制频率，一个是控制时间。即TH

4、系统是用编码序列控制发射时间(通常密度大，而持续时间短)和发射时间的长短。此外，还有上述四种系统组合的混合扩频系统，如DS/FH,DS/TH,FH/TH及DS/TH/FH。其中目前比较常用的有DS和FH两种。2.跳频通信的基本原理跳频是最常用的扩频方式之一，跳频扩频((FHSS)就是载波可以在一个很宽的频带上按照伪随机码的定义从一个频率跳变到另一个频率。“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。跳频通信系统的特点是抗电子干扰与抗多径干扰能力强，与直接序列相比容易同步。跳频通信系统基本原理框图如下(图1

5、)所示:二、差分跳频通信技术差分跳频通信技术是一种新型的跳频通信技术。与传统的跳频技术相比较，差分跳频技术的特点在于它的信息携带方式不同于传统跳频技术。差分跳频是利用跳变的载波之间的相关性来传送信息的。(图2)为差分跳频系统原理框图:收稿日期:2006-05-16作者简介:孔曦(1968-)，女，河北省文安人，天津市新华职工大学实验师，天津大学在读硕士研究生，主要研究移动通信技术。27信息信息调制频率合成器Pn码发生器圈1跳频通信系统基本原理框图言息比特下变频率择l`频识别图2差分跳频系统原理框图三、差分跳频系统中跳频图案的构造1.差分跳频

6、频率序列跳频序列就是用来控制载波频率跳变的多值序列。在跳频序列控制下，载波频率的跳变规律称为跳频图案。跳频序列的作用可以归纳为:控制频率跳变以实现频谱扩展，以及跳频组网时作为地址码。跳频组网时，每个用户分配一个跳频序列作为地址码，发射机根据接收机的地址码选择通信对象。当许多用户在同一频段同时跳频工作时，跳频序列是区分每个用户的标志。设计跳频序列时，通常考虑每一个跳频序列都可以使用频率集合中所有的频率，以实现最大的处理增益。跳频序列集合中任意两个跳频序列，在所有相对时延下发生频率重合的次数尽可能少。为了使跳频系统具有良好的抗干扰性能，应使各频

7、率在一个序列周期中的出现次数基本相同，这称为均匀性。跳频序列还应具有较好的随机性和较大的复杂程度，同时跳频序列的产生电路比较简单。2.差分跳频涉及的几个概念为了叙述方便，在这里对文中用到的几个概念和术语进行一下描述:扇出系数P:信息符号是可以按“1bit"发送的，这时I，只有。和1两种情况，但是I，也可以多位组合发送。设有Z位组合在一起，则In就有P=2`种不同的情况，P被称为扇出系数。跳频速率RFH:是指跳频系统载波频率每秒内改变的次数，单位为跳/秒或hop/s。跳频速率与信息速率有关系，假设信息速率为R(bit/s)，按l位组合在一起发

8、送，则跳频速率为:RFH=R/l跳频时间TFHtTFH-1/RFH跳频频率集F:指系统中可用的所有载波频率的集合，集合中元素的个数(用N;表示)为跳频频率集的大小，调频频率集的大