跳频通信技术的研究

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1、第18页跳频通信技术的研究当今信息时代，如何有效的利用宝贵的频带资源，如何进行准确可靠的信息通信是通信领域中至关重要的问题。扩频通正是在这种背景下迅速发展起来的。从20世纪40年代起，人们就开始了对扩频技术的研究，其抗干扰、抗窃听、抗测向等方面的能力早已为人们所熟知。但由于扩频系统的设备复杂，对各方面的要求都很高，在当时的技术条件下，要制成适应军事和民用需要的扩频系统是不可能的，因而扩频技术发展缓慢。进入20世纪60年代后，随着科学技术的迅速发展，许多新型器件的出现，特别是大规模、超大规模集成电路、微处理器、数字信号处理（DSP）器件、扩频专用

2、集成电路(ASIC)以及像声表面波（SAW）器件、电荷耦合器件（CCD）这样的新型器件的问世，使扩频技有了重大的突破和发展，许多新型系统相继问世，兵在实际的使用和实验中显示出了它们的优越性，使扩频通信成为未来通信的一种重要方式。并因此受到了人们极大的重视。扩展频谱系统主要包括以下几种扩频方式：（1）直接序列扩频（DS）（2）跳频（FH）（3）跳时（TH）（4）线性调频（Chirp）本文中主要讲述对跳频通信的研究。本论文共分X章，第一章扩频技术及其理论基础1.1概论扩展频谱系统具有很强的干扰性，其多址能力、保密、抗多径等功能也倍受人们的关注，被广

3、泛地应用于军事通信和民用通信中。扩展频谱系统是指发送的信息被展宽到一个很宽的频带上，这一频带比要发送的信息的带宽宽得多，在接收端通过相关接收，将信号恢复到信息带宽的一种系统，简称为扩频系统或SS（SpreadSpectrum）系统。第18页1.2扩频通信的理论基础扩频通信技术是把要发送的信号扩展到一个很宽的频带上，然后再发送出去，系统的射频带宽比原始信号的带宽宽得多。这样做，系统的复杂度比常规系统的复杂度要高得多，付出的代价是昂贵的，能得到什么好处呢？可以从著名的香农定理来看。香农定理指出：在高斯白噪声干扰条件下，通信系统的极限传播速率（或称信

4、道容量）为C=Blb（1+S/N）b/s（1-1）式中：B为信号带宽，S为信号平均功率，N为噪声功率。若白噪声的功率谱密度可为,噪声功率N=B，则信道容量C可表示为（1-2）由上式看出，B、、S确定后，信道容量C就确定了。由香农第二定理知，若信源的信息速率R小于或等于信道容量C，通过编码，信源的信息能以任意小的差错概率通过信道传输。为使信源产生的信息以尽可能高的信息速率通过信道，提高信道容量是人们所期望的。由香农公式可以看出：（1）要增加系统的信息传输速率，则要求增加信道容量。增加信道容量的方法可以通过增加传输信号带宽B，或增加信噪比S/N来实

5、现。由式（1-1）可知，B与C成正比，而C与S/N呈对数关系，因此，增加B比增加S/N更有效。（2）信道容量C为常数时，带宽B与信噪比S/N可以互换，即可以通过增加带宽B来降低系统对信噪比S/N的要求；也可以通过增加信号功率，降低信号的带宽，这就为那些要求小的信号带宽的系统或对信号功率要求严格的系统找到了一个减小带宽或降低功率的有效途径。（3）当B增加到一定程度后，信道容量C不可能无限地增加。由式（1-1）可知，信道容量与信号带宽成正比，增加B，势必会增加C，但当B增加到一定程度后，C增加缓慢。由式（1-2）知，随着B的增加，由于噪声功率N=B

6、，因而N也要增加，从而信噪比S/N要下降，影响到C的增加。1-2扩频系统的物理模型第18页图1-1为扩频系统的物理模型，信源产生的信号经过第一次调制——信息调制（如信源编码）成为一数字信号，再进行第二次调制——扩频调制，即用一扩频码将数字信号扩展到很宽的频带上，然后进行第三次调制，把经扩频调制的信号搬移到射频上发送出去。在接收端，接收到发送的信号后，经混频后得到一中频信号，再用本地扩频码进行相关解扩，恢复成窄带信号，然后进行解调，将数字信号还原出来。在接收过程中，要求本地产生的扩频码与发送端用的扩频码完全同步。图第二章跳频概论跳频系统的载频受一

7、伪随机码的控制，不断地、随机的跳变，可看成载频按照一定规律变化的多频频移键控（MFSK）。与直扩系统相比，跳频系统中的伪随机序列并不直接传输，而是用来选择信道。跳频系统从20世纪60年代后期开始，发展便非常迅速，已研制出不少适合战术通信的跳频电台，如美国的Scimitar-H、Scimitar-V、RF-3090、英国的Jaguar-V，以色列的VHF-88等，这些跳频电台在实际的使用和实验中，都表现出了较高的抗干扰性能，具有取代现有的其他战术通信用的电台的趋势。不少专家预言，未来的战术通信设备费跳频电台莫属。2-1跳频系统的组成跳频系统的组成

8、如图2-1所示。用信源产生的信息流a（t）去调制频率合成器产生的载频，得到射频信号。频率合成器产生的载频受伪随机码的控制，按一定规律跳变。跳频系统的解