军队中关于跳频技术原理

军队中关于跳频技术原理

管理提醒：本帖被龙腾日月从通信移动到本区(2007-11-24)

在数字移动通信中，干扰现象是客观存在的，为了解决这类问题，设计人员采用了许多有效地办法，其中采用跳频技术就是其中的一项。

1 跳频系统工作原理

跳频是指载波频率在很宽频带范围内按某种图案(序列)进行跳变，跳频方式的基本结构如图1所示。信息数据经信息调制成基带信号后，进入载波调制。载波频率受伪随机码发生器控制，在带宽远大于基带信号的频带内随机跳变，实现基带信号带宽扩展到发射信号使用的带宽的频谱扩展。可变频率合成器受伪随机序列(跳频序列)的控制，使载波频率随跳频序列的序列值改变而改变，因此载波调制又被称为扩频调制。

载波调制多半使用与相位无关的调制方式，跳频信号经射频滤波器至天线发射后，被接收机接收。接收机首先从发送来的跳频信号中提取跳频同步信号，使本机伪随机序列控制的频率跳变与接收到的跳频同步，得到被同步的本地载波，使载波解调即扩频解调获得携带有信息的中频信号，从而得到发射机送来的信息。

2 跳频系统的特点

(1)跳频系统仅在常规通信系统中增加载频跳变能力，就能使整个工作频带大大加宽，设备虽然简单，相对于常规通信系统来说，却大大提高了通信系统干扰，抗衰落能力；

(2)能多址工作而尽量不互相干扰；

(3)不存在直接扩频通信系统的远近效应问题，即减小近端强信号干扰远端弱信号的问题；

(4)对调制信号和调制方式没一定要求；

(5)跳频系统的抗干扰性严格说是"躲避"式的，外部干扰的频率跟不上跳频系统的载频改变，这就不会造成影响；

(6)跳频序列的速率低，通常情况，码元速率小于或等于信息速率。在TDMA系统中，跳频速率往往等于每秒传输的帧数。

3 跳频技术是如何实现抗干扰的

从前面讲述的工作原理的特点我们知道，跳频是以躲避干扰来提高信噪比的，重要的指标是跳频的速率，可分为快慢两种，慢跳的速率远比信号的速率低，可能为数秒至数十秒才能跳一次。快跳的速率接近信号的最低频率，可达每秒几十跳，上百跳或上千跳，慢跳的实现是比较容易的，但抗干扰性能也较差，快跳的抗干扰和稳蔽性能好，但解决快跳需要有高稳定度的频率合成器却较困难。

移动通信中采用跳频调制系统，虽然不能完全避免远近效应带来的干扰，但能大大减少它的影响，这是因为跳频系统的载波频率是随机改变，若用的跳频规律相互正交，则可减少网内用户载波频率重叠在一起的概率，从而减少远近效应的干扰影响。

由于移动通信电波传播多径效应引起的瑞利衰落与传输的发射频率有关，衰落谷点将因频率的不同而发生在不同的地点，如果在通话期间载波频率在几个频点上变化，则可认为在一个频率有一个衰落谷点，那么仅会损失信号的一小部分。采用跳频技术，可以改善由衰落造成的误码特性。跳频可由网络运营者在整个网上或网的一部分选择使用，主要优点是在一个传输链路上提供频率分集，对慢速移动的MS(移动台)可增加编码和交织效率，也可以通过干扰分集达到对所有通信的均衡质量的效果，它在MS上完成。

慢跳频的基本原则是每个MS根据算法导出的一系列频率上发送其时隙，跳频在两个时隙之间发生，一个MS在一个时隙内(577us)用固定频率发送或接收，然后在该时隙完成后须跳到下一个TDMA帧，由于监测其他基站需要时间，故跳频的时间约1ms，收发频率为双工频率。

跳频序列一个小区内是正交的，即同一个小区内的通信不会发生冲突。在具有相同载波频率信道或相同小区配置的小区即同族小区之间跳频序列是相互独立的，MS由广播信道分配参数中导出

跳频序列和小区的跳频序列号。

实现跳频的方法有两种：合成器跳频和基带跳频。

合成器跳频是改变频率合成的频率，使无线收发信机的工作频率由一个工作频率跳到另一个频率，这种方法不必增加收发信机的数目，但需要采用空腔振荡器的组合，以实现跳频在天线合路器中的滤波组合。

在TDMA数字蜂窝系统(例如GSM)是基站收发信台(BTS)中由于对频率跳变时间的要求以及改变频率后的收发信机与天线共用设备(例如空腔振荡器)的适配等问题，与MS相比要困难得多，所以在BTS中的跳频方法通常不采用跳变收发信机的主振频率，而是采用基带跳频的方法。BTS 实现跳频时出基站控制器(BSC)提供跳频次序及跳频所用的频率组，BTS根据跳频算法以及上述参数实现270次/秒的跳频。跳频补偿了信道编码和交织，其目的是提供两种参差，即频率参差和干扰参差。干扰参差意味着较好的频谱效率，并且可以用于完成先进的蜂窝计划，而频率参差能很好地抗多径衰落，特别是消除了快速移动用户与静止/慢速移动用户之间的性能差距。