自适应跳频技术及其实现概要

东南大学移动通信国家重点实验室俞世荣李渊渊∥飞主题专栏ＵｏｌｌＬｌｌｌｌｎ丰颢毒喾麟ｋｍｎ摘要本文在简要介绍自适应跳频通信基本原理的基础上，叙述自适应跳频通信系统的组成及通信过程，重点讨论自适应跳频所涉及的实时信道质量评估、频率自适应控制、功率自适应控制１引言和有关协议等关键技术及其实现。

关键词跳频自适应频率控制功率控制跳频技术是扩频通信中一种抗干扰的实用技术。

心议∥∥后在无线局域网规范中也被确定为一种主要的通信方式。

随着通信技术和电子对抗技术的发展，以及数据的频点，使跳频通信在无干扰的可使用的频点上进通信对通信质量提出更高的要求，在近十年来，一种行，从而大大提高跳频通信中接收信号的质量。

所称为自适应跳频的技术已被广泛地应用到跳频通信中。

谓功率自适应控制，是指自适应跳频系统中，各站自适应跳频技术是建立在自动信道质量分析基础上的台相互以最小的发射功率获得可靠的通信，以达到尽一种频率自适应和功率自适应控制相结合的跳频技术。

可能增加系统的隐蔽性。

该技术能使跳频通信过程自动避开被干扰的跳频频率为了实现频率和功率自适应控制自适应跳频通信点，并以最小的发射功率、最低的被截获概率，达到系统中各个台站必须具有接收信道信号质量实时评估部在无干扰的跳频信道上，长时间保持优质的通信。

本件和反向通信链路，以便实时测定信道接收功率大小和文简要介绍这种白适应跳频通信的基本原理、系统和信道受干扰的情况，并用有关的自适应控制协议，通过设备的组成特点，重点讨论自适应跳频所涉及的关键反向链路及时通知发送站，调整发送站发射机功率，使技术及其实现方法。

收发双方同时从跳频频率集中去除受干扰的跳频频点。

２基本原理２．２系统结构及功能图１给出了自适应跳频系统的单端设备结构示意２．１定义图。

在自适应跳频系统单端设备中，核心的部件是发自适应跳频通信是指除了常规跳频（盲跳频）通信送和接收自适应跳频控制单元。

它与常规跳频控制单所必须具备的功能外，还必须具有频率自适应控制和元的区别是：具有一个实时信道质量评估单元和用自功率自适应控制。

所谓频率自适应控制是在跳频通信适应跳频图案发生器代替常规的跳频图案发生器。

过程中，拒绝使用那些曾经用过但是传输不成功的跳在发送白适应跳频控制单元中，发送数据处理频频率集中的频点，即实时去除跳频频率集中被干扰主要完成发送同步信息、通信信令和信息数据的综万万方数据方数据［２００１年无线电工程第３１卷第１期］－１９—主题专栏工ａ负廿ｍ主题专栏嗡‰ｎ合；发送自适应跳频图案产生器主要产生发送跳频图案，也包括根据反馈信道接收到的信令及时去除被干扰的跳频频率点。

在接收自适应跳频控制单元中，同步单元主要完成数据时钟同步、帧同步和跳频图案同步；实时信道质量评估单元主要根据接收信号的质量和一定的准则判定信道的好坏，从而发出指令，去除受干扰的跳频频率点，调整接收跳频图案，同时根据最低被截获概率，发出指令调整发送方的发射功率电平；接收数据处理单元完成信令信息和信息数据的分离和信令数据的处理，同时组织反馈信令发送。

另外，根据收到的信令数据实现同步调整发送跳频图案，使之与接收方同时从跳频频率集中去除受干扰的双方建立同步；或者直至发射机功率达到最大。

在扫频阶段，双方的实时信道质量评估单元对跳频频率集进行全集扫频，根据确定的信道评估标准确定被干扰的频点，给出可以使用的接收方的跳频频率集，并把被干扰的全部频率通知对方，使通信双方同时删除被干扰的全部频率，获得发送方的跳频频率集与接收方完全相同，并在确定的时刻同时进入自适应跳频通信阶段，同时建立功率自适应调整。

在通信保持阶段，由于信道条件的变化，例如：通信双方相对位置的变化或者干扰环境的改变等等，实时信道质量检测单元均会将变化的检测结果通过通信协议，以信令方式通知对方，随时将跳频频率集中的被干扰频点去除，并保证双方跳频图案的同步，同时调整发射机功率，保证双方均以最小的发射功率进行通信。

应该指出，在扫频阶段把已发现的跳频频率集中的全部坏频点集中删除，比进入通信阶段发现一个坏频点删除一个来得简单、快捷和高效，并能保证通信初始阶段就具有较好的接收信号质量。

当然，带来的缺点是在干扰频点较多时，扫频阶段的持续时间较长。

对于通信的中断、滞后入网、结束通信等在自适应跳频通信过程中处理，这里不再介绍。

跳频频率点。

与此同时把收到的自适应功率控制指令，通过发送数据处理单元，去控制发射机的输出功率电平。

＿－●…＿－＿Ｉ－－●＿●●●Ｉ●。

－。

●。

：发送自适应跳频控制单元３关键技术和实现方法自适应跳频通信的关键技术有实时信道质量评估技术、频率自适应控制技术、功率自适应控制技术和白适应跳频信令及其传输协议等。

下面简要论述这些技术所涉及的内容。

３．１信道质量评估：接收自适应跳频控制单元：二．一一一一一一一一一一一一一一一．一一Ｊ实时信道质量评估是根据跳频信道实时接收信号，使用实时信道质量判决准则，来分析判断跳频信道的质量，从而确定该跳频频点的接收功率强弱，是否受到干扰和能否进行正常通信等等。

这些实时评估结果图Ｉ自适应跳频系统单端设备结构示意图２．３通信过程简介自适应跳频通信的主要过程一般可以分为通信建为进行功率自适应控制和频率白适应控制提供依据。

３．１．ｉ门限误码率判决准则由于在数据通信中，被传输数据的误码率直接、综合地反映了通信信道传输信号的质量。

因此，假设误码率Ｐｆ为跳频信道的门限误码率，如果某跳频信道的传输数据的误码率大于耳，则该信道被认为是被干扰的信道或者认为该跳频频点为坏频点。

同样的判定准则也可以用于定义自适应功率控制。

但是，两者是有本质区别的，前者是用于跳频信道受干扰的判定，而后者仅仅表示发射机功率大小对信道传输信号的影响。

立、扫频和通信保持三个阶段。

在通信链路建立阶段，首先必须建立同步，在保证通信双方时钟同步、帧同步的基础上，确保双方跳频图案的同步。

值得指出的是，对于自适应跳频通信来讲，为了保证同步的建立和通信的质量，在这阶段发射机的功率应能自动进行盲调整，一旦双方建立同步，立即结束盲功率调整，进入扫频阶段。

所谓发射机功率盲调整是指通信双方在未建立同步时，应不断调高发射机功率，直至２０－万方数据万方数据１ｆ主题专栏重ａ负廿ｍ主题专栏№‰ｎｎ因此，虽然是同一名称的判定准则，但具体误码率门是把全部可使用的频率分成两组：一组定义为当前使限值和实现技术有很大的区别。

用的频率集，它与当前的跳频图案相对应；另一组为３．１．２实时误码率测定备用频率集，它用来替换己确定为被干扰的坏频点的实时误码率测定是根据接收已知码序列的错误情跳频频率。

这种分组频率集配置方法比较适用于可使况来确定其实时误码率。

为了节省额外消耗，一般来用的频率点数较多的情况。

另一种方法是不分使用频讲，可以利用帧头、信令中的若干固定比特位作为已率集和备用频率集，把全部可以使用的频率组成一个知码序列来进行测量，设计中主要考虑判定一个跳频跳频频率集。

这种配置方法由于频谱利用率较高，比信道的质量的速度及测量结果的可靠性。

例如，测定较适合于可使用的跳频频率较少的情况。

一个ｌｏ－５数量级的误码率，其测量的比特数只要达到对于分组频率集配置来讲，一般备用频率集中的１０６数量级。

如果频率集较大，则信道质量判决的实频率数约为使用频率集元素总数的３０％来设置。

具体时性较差。

在慢跳频系统中，可以利用检测帧头的成配置方法可以有集中分组配置和分散分组配置。

图２为功率来代替误码率的统计，以达到较好的实时性，减这两种配置方法的示意图。

少设备的软件运算量。

在扫频阶段，要把频率集中已被干扰的频点集中删除，因为这时尚无通信数据传送，可以在各频点上全部传输已知码序列的数据，以达到快速误码率测定的效果，大大提高对信道质量判定的速度。

当门限误码率判定准则应用于功率自适应控制时，应该注意到由猝发干扰或其他原因引起的瞬间高图２（ａ）集中分组配置跳频频率集方法误码率应该从误码率计算中去除，因为自适应功率控制仅仅是针对信号功率与宽带连续白噪声功率之比的备用频率集大小来确定的，而在给定的系统中，它与误码率有一定的关系，故也可以根据接收误码率来调整发射机的输出功率。

当门限误码率判定准则应用于频率自适应控制时，应该注意避免偶尔一次猝发干扰而被认定为是被ｆｕ干扰信道，从而作为坏频点从跳频频率集中去除。

因—孓≤忒∥。

ｒＪ－ｕ２。

．ｌｓｌｉｕ３Ｊ－ｕ４。

Ｊ．ｓ２．．．．．．‘Ｊ．ｕｎ－Ｉｆ，ｔｕｎｆｓｌ此，误码率检测和计算应合理选择统计周期或采用多使用频率集次统计的平均。

图２（ｂ）分散分组配置跳频频率集方法在通信系统不同的工作阶段，门限误码率埤值的设定可以不同，例如，在扫频阶段和通信阶段可以设置选用频率集配置的方法，最终决定于信道干扰特不同的门限误码率，以达到不同的效果。

针对不同的实性、频率集更新方法和尽可能满足跳频频谱的均匀时信道特性和数据终端的要求，把门限误码率分级是一性。

此外，还应考虑到软件的可实现性。

种较好的办法。

３．２．２频率集的更新３．２频率自适应控制自适应跳频方式中，根据信道质量评估结果，接基于实时信道质量评估的频率自适应控制技术的收方通过反馈信道，要求发送方更换在以前传输中被核心是要实现从跳频频率集中去除被干扰的坏频点，判定为被干扰的坏频点，同时与发送方相同的一个可实现收发双方在无干扰的频率集上同步跳频。

这里主以使用的频率更换该被干扰的坏频点，这就是频率集要讨论如何用好频点来更换那些已被判定的坏频点，的更新。

对于不同的频率集配置方法，更新的过程也并保持在跳频过程中均匀更新后跳频频率集中的每个不一样。

在分组频率集配置中，当使用频率集中发现频点。

被干扰的坏频点时，则可以随机地或按信道质量优先３．２．１频率集的配置替换该坏频点，这种替代可以一直进行下去，直至备自适应跳频频率集的配置方法有两种。

一种方法用频率集中没有可以使用的频率为止。

对于不分组的万万方数据方数据［２００１年无线电工程第３ｌ卷第１期］一２１—主题专栏Ｍａｄ—ｔＵｒｎ主题专栏工ｎ信道特性均匀性较好的情况下，采用前者较好，因为它的误码率统计相对后者要大大减少，易于工程实现。

由突发干扰引起的大量瞬时误码，会造成自适应功率控制的错误调整。

解决的办法是在信道误码率实际统计中扣除突发干扰引起的大量瞬时误码，或者利用长的误码率统计时间，或者多次统计平均，使其不引起白适应功率调整。

３．３．２控制技术要求自适应功率控制要求可以归结为：发射机功率可调整动态范围、调整步距、响应时间。

一般要求功率调整范围为２５ｄＢ左右，响应时间可以从几十至几百毫秒，调整步距可以是线性的，或者与收发之间距离平方成正比。

自适应功率控制的调整时间间隔应视信道变化的特性采用合适的算法来加以确定。

３．４协议保证自适应跳频功能顺利实现的各种传输信令协议是自适应跳频通信中十分重要的一个问题，它是上述各种自适应技术应用的具体体现。