跳频详述

一、跳频概述

1.1 跳频序列设计FH sequences design ；

1. 作用：(1)控制频率跳变以实现频谱扩展；(2) 跳频组网时作为地址码主要设计

2. 总体限制：汉明相关特性

(1) 汉明自相关最大旁瓣，影响性能:系统抗多径能力和同步性能(同步引导序列)

(2) 汉明互相关性能峰值，影响性能：多址组网能力和抗干扰能力。

3. 序列分为：素数序列，m/M 跳频序列，RS 码跳频序列，bent 序列，混沌映射序列构造序列族。

宽间隔跳频的意义：(游程)

(a)对抗单频窄带干扰和部分频带干扰；

(b)对抗跟踪式干扰,跳频跨度大，敌方干扰机的搜索时间长，调谐时间也长； (c)抗多径衰落：当直射波和折射波通过不同的路径到达接收机，只要跳频时隙小于其的时延差，。当折射波到达接收机时，工作频率已经跳到另一个频率上，多径可以排除；条件：相邻时隙的载波频率之差大于信道的相关带宽。

跳频频段的的间隔特性有利于宽间隔调频序列的设计，目前有(连续性)中间频带法[1983],对偶频带法[1985], 梅文华有较多探索[1994][1997][2001]，国外的基本没见到。

1.2 跳频频率合成器frequency hopping synthesizer ；

跳频系统对频率合成器的要求：频率转换速度快，频率稳定度高及纯度高，频率数目多，能在编码控制下跳变。

工作频段：覆盖系数max min /f f 大于2到3时，可以划为几个分频段。

频率合成器；直接频率合成法(倍分频法，快，复杂)、间接频率合成法（锁相，慢），直接数字合成法DDS(简单快速,切换ns 级，杂散抑制差)

DDS 工作原理：

一般信号形式 00()cos(2)S t U f t πθ=+ 通过变换 *00()22()s t f t f nT n n θπ

πθθ====∆•

其中，0022/s s f T f f θππ∆== （0f 对应输出，s f 对应参考频率） 表示连续两次采样之间的相位增量，控制θ∆可以控制合成信号频率 把2π分成q 等分，最小相位增量为2/q δπ= 若每次的相位增量是δ的R 倍，则有：

02s s R R

f f T q

δπ=

= （R 对应频率控制字K ） DDS 采用全数字技术，具有频率分辨高;工作频段较宽;频率转换速度快;转换频率时相位连续;可产生宽带正交信号;具有任意波形输出能力;集成度高，体积小，易于微机控制等优点。同时缺点有相位噪声，杂散抑制差：有相位舍位，波形幅度量化，DAC 非理想特性引起。

1.3 跳频同步synchronization of FH communication system ；

1.一个基本通信系统同步包括：载波同步，位同步，帧同步。 同步步骤：

(1) 捕获（初始同步、粗同步），主要解决载波频率和码相位的不确定性，保证解扩后的信号能够通过相关器后面的中频滤波器，此最难解决。

(2) 跟踪(精同步)，在初始同步的基础上，使码相位进一步减小，保证本地码的相位一直跟随接收到的信号码的相位。

直扩系统的捕获：

1.滑动相关(时变码速率搜索)

2. 同步字头法（较短的特殊码序列）

3. 跳频同步法（利用跳频与直扩码速率差异）

4. 发射参考信号法(除信息外加参考信号)

5. 发射公共时钟（距离差异还需捕获跟踪，但简化快速同步，未来通信普遍采用）

6. 匹配滤波器

直扩系统的跟踪：

跟踪基本方法：利用锁相环控制本地码的时钟相位

1. 延迟锁相环(DLL ——delay lock loop)；

2. τ—抖动环（tan dither loop ）

2. 跳频同步要求：

(1) 跳频频率表相同

(2) 跳频序列相同

(3)时间同步，跳变起止时刻。

(4)在数据传输时还应进行位同步和帧同步。 实际应用中，跳频表和跳频序列是通信双方事先约定好的，需要解决的主要问

题是时间同步。

跳频同步要求：自动，迅速，可靠，抗干扰，失步后能迅速同步；

性能优越衡量：可靠性，抗侦查(敌方获取)，抗干扰，抗假冒(仿造)；

可靠性：建立时间短(合适的同步信息格式)；同步保持时间(数据流中插入同步校准信息)。

同步的关键是捕获，搜索策略又是捕获的关键，其包括：扫描方式(快、慢、等速扫描)，控制逻辑(单次多次检测，多次分连续or间续检测)，门限策略（单、双检测）。

3. 跳频同步分类：

(1) 独立信道法：专用信道传递同步信息(跳频序列、跳频表、起止时刻),面临资源占用，干扰性能；

(2) 外同步法：同步时间短

参考时钟法：通过算法给网络分配公共时基，对时基的精度，稳定度要求

高

同步字头法：发送带有同步信息的同步字头，不够隐蔽易干扰，快但占用资源（信道非固定）

(3) 自同步法：

通过对发射的跳频信息中隐含的同步信息加以提取，从而实现同步的方法。，不额外占用资源，但同步时间较长，使用简单跳频序列。有具体分为三类：

(a)串行搜索：(b)并行搜索：(c)串—并捕获：

(4) FFT捕获和自回归谱估计法都是根据对信号的谱特征的识别来确认同步。能够实现快速捕获。后者能快到伪随机码发生器级数r，工作很好，研究不充分。

(5) 实际应用中，是不同方法的组合。如战术中扫描驻留同步法，基于精准时钟法，同步字头法，自同步法的综合方法。分为扫描驻留两阶段，扫描阶段完成同步头频率的捕获，驻留阶段从同步头中提取同步信息，从而完成收发双方的同步。同步快，同步概率大，随机性好，能够满足战术要求，适合中速跳频。

4. 举例具体同步过程

(1) 自同步法的过程

扫描搜索(策略各异)

初始捕获

同步识别同步跟踪频率合成器处

在某频率与接受跳频序列作用产生固定中频，包络检波限幅，得到检测信号>门限，初始同步完成。

多次检测(连续或间断)，检测值>门限