跳频扩频简介
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1 0 1 0
2FSK
t
s1 t cos 1t
t
s2 t cos 2t
t
表达式：
s1 t an g (t nTs )
s2 t a n g (t nTs )
n
e2FSK (t ) s1 (t ) cos 1t s2 (t ) cos 2t
13
规格严格 功夫到家
二、扩展频谱通信
2.伪随机序列
最长线性移位寄存器反馈序列——m序列
4) 移位相加特性 一个m序列Mp与其经任意次迟延移位产生的另一不同序列Mr模2相加，得 到的仍是Mp的某次迟延移位序列Ms ，即
m序列的性质
M p Mr Ms
m
5)自相关函数
R( j )
[ xi xi j 0]的数目 [ xi xi j 1]的数目
1, R( j ) 1 , m j 0 j 1,2,, m 1
14
规格严格 功夫到家
自相关函数也有周期性，周期也是m；自相关函数是偶函数。
二、扩展频谱通信
3.跳频扩频技术（FHSS）的原理
跳频技术（Frequency-Hopping Spread Spectrum，FHSS）
域上来看，跳频信号的频谱是一个在很宽频带上以不等间隔随机跳
变的。
15
规格严格 功夫到家
二、扩展频谱通信
3.跳频扩频技术（FHSS）的原理
采用2FSK调制的跳频扩频通信系统如图所示。
用扩频码序列去进行频移键控(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。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。传送的信息与这些扩频码的 组合进行选择控制，在传送中频率在整个 频带上不断变化。 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。 跳频系统占用了比信息带宽要宽得多 的频带。
载波：一种高频周期振荡信号，如正弦波。 受调载波称为已调信号，含有消息信号特征。 解调：调制的逆过程，从已调信号中恢复消息信号。
03
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
2.调制目的
为什么要 进行调制？
进行频谱搬移，匹配信道特性，减小天线尺寸； 实现多路复用，提高信道利用率；
改善系统性能（有效性、可靠性）；
10
n
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
●2FSK的产生
模拟调频法：相邻码元之间的相位是连续变化的。 键控法：相邻码元之间的相位不一定连续。
振荡器1
f1
选通开关
s (t )
基带信号
反相器 振荡器2
f2
s (t )
相加器
e2FSK (t )
选通开关
特点：转换速度快、电路简单、产生的波形好、频率稳定度高。
波长，Gt，Gr分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天 线和接收天线间的距离。
05
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
●自由空间的电波传播
• 接收换算
P r (dBm) 10log P r (mW )
P r (dBW ) 10log P r (W ) P t • 自由空间的传播损耗 L 信号传播损耗与频率 P r 有关，因此需要在较
一、调制的概念
3.调制的一般模型
m(t )
调制过程 所涉及的 三种信号
sm (t )
调制信号 消息信号 基带信号
载 波 正弦波 脉冲序列 运载工具
08
已调信号
受调载波 含有m(t) 信息
多种形式
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
4.调制分类
按调制信号m(t) 的类型分
模拟调制 数字调制
按已调信号 的频谱结构分
16
规格严格 功夫到家
二、扩展频谱通信
4.跳频技术的分类
跳频可分为慢跳频和快跳频。慢跳频是指跳频速率低于信息比特
率，即每跳可传输连续几个信息比特。快跳频是指跳频速率高于信
息比特率，即一个信息比特需要多跳来传输。
17
规格严格 功夫到家
二、扩展频谱通信
5.跳频技术的优点
（1）保密性。即使是模拟话音的跳频通信，只要对方不清楚载频跳变的规律，就很难截获通信内 容。当跳频图案的密钥足够大时，具有抗截获的能力。 （2）具有抗单频及部分带宽干扰的能力。由于载波频率是跳变的，当跳变的频率数目足够多时，
11
规格严格 功夫到家
二、扩频通信原理
1.扩频技术概述
扩展频谱系统：是指其中传输的信号被扩展至占据一很宽的频带的 系统(其占用带宽远大于传输该原始信号所需的最小带宽)。 扩频技术分为三类： (1) 用一数字编码序列调制载波，此序列的比特率甚高，其带宽远 大于原始信号带宽。这类系统称为直接序列调制系统。 (2) 发射机的载波频率按照指令离散地跳变，即在一组预先指定的 频率上跳变。这类系统称为频率跳变系统。 (3) 线性调频或‘鸣声”调制。在这种系统中，载频在一给定的脉 冲时间中线性地扫过一个宽的频段。
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。
18Biblioteka Baidu
规格严格 功夫到家
谢谢大家!
19
规格严格 功夫到家
跳频带宽足够宽时，其抗干扰能力是很强。
（3）抗多径衰落。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。 （4）提高频带利用率。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。
（5）兼容性。跳频系统能与现有的窄带系统兼容通信。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。 （6）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
跳变的规律 由扩频码序 列决定
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规格严格 功夫到家
二、扩展频谱通信
2.伪随机序列
伪随机序列可以应用于扩频通信中的扩频码序列 最长线性移位寄存器反馈序列——m序列
1) 伪随机性
m序列的性质
2) 均衡性 在m序列的一周期中，“1”和“0”的数目基本相等。“1”的个数比“0” 的个数多一个。 3）而且在长度为k的游程中[l≤k≤(n – 2)]，连“ l”的游程和连“0” 的游程各占一 半。
跳频扩频简介
01
规格严格 功夫到家
主讲人：xxx 2015年9月9日
主要内容 :
一
调制的概念
自由空间的电波传播 数字频移键控（FSK）
二
扩展频谱通信
伪随机序列 跳频扩频技术
02
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
1.调制定义
比喻——货物运输：
将 货物 装载到 飞机/轮船 的某个仓位上
调制：把 消息信号 搭载到 载波 的某个参数上。
线性调制 非线性调制
调制
按正弦载波 的受调参量分
m(t )
幅度调制 频率调制 相位调制
调制器
sm (t )
按载波信号 c(t)的类型分
连续波调制 脉冲调制
c(t )
09
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
5.数字频移键控（FSK）
数字调制：用数字基带信号控制载波某个参数的过程。
原理： 数字信号s(t)控制载波频率 波形：
实现频率分配
04
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
●自由空间的电波传播
• 自由空间的传播损耗 在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播，只存在电磁波 能量扩散而引起的传播损耗 • 接收功率
2Gr 式中，Pt为发射功率，以球面波辐射 , Ar 4 ,λ 为工作
Ar P P r t Gt 2 4d
是通过收发双方设备无线传输信号的载波频率按照预定算法或者规
律进行离散变化的通信方式，也就是说，无线通信中使用的载波频 率受伪随机变化码的控制而随机跳变。
从通信技术的实现方式来说，“跳频技术”是一种用码序列进
行频移键控的通信方式，也是一种码控载频跳变的通信系统。 从时域上来看，跳频信号是一个多频率的频移键控信号；从频
4d 当Gt=Gr=1时， L
2
高的频带上传输
分贝式
L 32.45 20log f (Mhz) 20log d (km)
06
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
3.调制的一般模型
m(t )
调制信号
调制器
sm (t )
已调信号
c(t )
载波信号
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规格严格 功夫到家
2FSK
t
s1 t cos 1t
t
s2 t cos 2t
t
表达式：
s1 t an g (t nTs )
s2 t a n g (t nTs )
n
e2FSK (t ) s1 (t ) cos 1t s2 (t ) cos 2t
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二、扩展频谱通信
2.伪随机序列
最长线性移位寄存器反馈序列——m序列
4) 移位相加特性 一个m序列Mp与其经任意次迟延移位产生的另一不同序列Mr模2相加，得 到的仍是Mp的某次迟延移位序列Ms ，即
m序列的性质
M p Mr Ms
m
5)自相关函数
R( j )
[ xi xi j 0]的数目 [ xi xi j 1]的数目
1, R( j ) 1 , m j 0 j 1,2,, m 1
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自相关函数也有周期性，周期也是m；自相关函数是偶函数。
二、扩展频谱通信
3.跳频扩频技术（FHSS）的原理
跳频技术（Frequency-Hopping Spread Spectrum，FHSS）
域上来看，跳频信号的频谱是一个在很宽频带上以不等间隔随机跳
变的。
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规格严格 功夫到家
二、扩展频谱通信
3.跳频扩频技术（FHSS）的原理
采用2FSK调制的跳频扩频通信系统如图所示。
用扩频码序列去进行频移键控(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。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。传送的信息与这些扩频码的 组合进行选择控制，在传送中频率在整个 频带上不断变化。 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。 跳频系统占用了比信息带宽要宽得多 的频带。
载波：一种高频周期振荡信号，如正弦波。 受调载波称为已调信号，含有消息信号特征。 解调：调制的逆过程，从已调信号中恢复消息信号。
03
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
2.调制目的
为什么要 进行调制？
进行频谱搬移，匹配信道特性，减小天线尺寸； 实现多路复用，提高信道利用率；
改善系统性能（有效性、可靠性）；
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n
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
●2FSK的产生
模拟调频法：相邻码元之间的相位是连续变化的。 键控法：相邻码元之间的相位不一定连续。
振荡器1
f1
选通开关
s (t )
基带信号
反相器 振荡器2
f2
s (t )
相加器
e2FSK (t )
选通开关
特点：转换速度快、电路简单、产生的波形好、频率稳定度高。
波长，Gt，Gr分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天 线和接收天线间的距离。
05
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
●自由空间的电波传播
• 接收换算
P r (dBm) 10log P r (mW )
P r (dBW ) 10log P r (W ) P t • 自由空间的传播损耗 L 信号传播损耗与频率 P r 有关，因此需要在较
一、调制的概念
3.调制的一般模型
m(t )
调制过程 所涉及的 三种信号
sm (t )
调制信号 消息信号 基带信号
载 波 正弦波 脉冲序列 运载工具
08
已调信号
受调载波 含有m(t) 信息
多种形式
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
4.调制分类
按调制信号m(t) 的类型分
模拟调制 数字调制
按已调信号 的频谱结构分
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二、扩展频谱通信
4.跳频技术的分类
跳频可分为慢跳频和快跳频。慢跳频是指跳频速率低于信息比特
率，即每跳可传输连续几个信息比特。快跳频是指跳频速率高于信
息比特率，即一个信息比特需要多跳来传输。
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规格严格 功夫到家
二、扩展频谱通信
5.跳频技术的优点
（1）保密性。即使是模拟话音的跳频通信，只要对方不清楚载频跳变的规律，就很难截获通信内 容。当跳频图案的密钥足够大时，具有抗截获的能力。 （2）具有抗单频及部分带宽干扰的能力。由于载波频率是跳变的，当跳变的频率数目足够多时，
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规格严格 功夫到家
二、扩频通信原理
1.扩频技术概述
扩展频谱系统：是指其中传输的信号被扩展至占据一很宽的频带的 系统(其占用带宽远大于传输该原始信号所需的最小带宽)。 扩频技术分为三类： (1) 用一数字编码序列调制载波，此序列的比特率甚高，其带宽远 大于原始信号带宽。这类系统称为直接序列调制系统。 (2) 发射机的载波频率按照指令离散地跳变，即在一组预先指定的 频率上跳变。这类系统称为频率跳变系统。 (3) 线性调频或‘鸣声”调制。在这种系统中，载频在一给定的脉 冲时间中线性地扫过一个宽的频段。
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。
18Biblioteka Baidu
规格严格 功夫到家
谢谢大家!
19
规格严格 功夫到家
跳频带宽足够宽时，其抗干扰能力是很强。
（3）抗多径衰落。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。 （4）提高频带利用率。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。
（5）兼容性。跳频系统能与现有的窄带系统兼容通信。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。 （6）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
跳变的规律 由扩频码序 列决定
12
规格严格 功夫到家
二、扩展频谱通信
2.伪随机序列
伪随机序列可以应用于扩频通信中的扩频码序列 最长线性移位寄存器反馈序列——m序列
1) 伪随机性
m序列的性质
2) 均衡性 在m序列的一周期中，“1”和“0”的数目基本相等。“1”的个数比“0” 的个数多一个。 3）而且在长度为k的游程中[l≤k≤(n – 2)]，连“ l”的游程和连“0” 的游程各占一 半。
跳频扩频简介
01
规格严格 功夫到家
主讲人：xxx 2015年9月9日
主要内容 :
一
调制的概念
自由空间的电波传播 数字频移键控（FSK）
二
扩展频谱通信
伪随机序列 跳频扩频技术
02
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
1.调制定义
比喻——货物运输：
将 货物 装载到 飞机/轮船 的某个仓位上
调制：把 消息信号 搭载到 载波 的某个参数上。
线性调制 非线性调制
调制
按正弦载波 的受调参量分
m(t )
幅度调制 频率调制 相位调制
调制器
sm (t )
按载波信号 c(t)的类型分
连续波调制 脉冲调制
c(t )
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规格严格 功夫到家
一、调制的概念
5.数字频移键控（FSK）
数字调制：用数字基带信号控制载波某个参数的过程。
原理： 数字信号s(t)控制载波频率 波形：
实现频率分配
04
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
●自由空间的电波传播
• 自由空间的传播损耗 在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播，只存在电磁波 能量扩散而引起的传播损耗 • 接收功率
2Gr 式中，Pt为发射功率，以球面波辐射 , Ar 4 ,λ 为工作
Ar P P r t Gt 2 4d
是通过收发双方设备无线传输信号的载波频率按照预定算法或者规
律进行离散变化的通信方式，也就是说，无线通信中使用的载波频 率受伪随机变化码的控制而随机跳变。
从通信技术的实现方式来说，“跳频技术”是一种用码序列进
行频移键控的通信方式，也是一种码控载频跳变的通信系统。 从时域上来看，跳频信号是一个多频率的频移键控信号；从频
4d 当Gt=Gr=1时， L
2
高的频带上传输
分贝式
L 32.45 20log f (Mhz) 20log d (km)
06
规格严格 功夫到家
一、调制的概念
3.调制的一般模型
m(t )
调制信号
调制器
sm (t )
已调信号
c(t )
载波信号
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