跳頻

目錄
·分類
·原理
·軍方的使用
·技術(shù)考量
·一個影星的發(fā)明
·變種









跳頻(Frequency-hopping spread spectrum, FHSS)是擴(kuò)頻(Spread spectrum)技術(shù)的一種；經(jīng)由載波快速在不同頻率中切換，并在接收與發(fā)射端使用一種虛擬隨機(jī)(PseudoRandom)的過程。


分類
　　跳頻可分為慢跳頻和快跳頻。

　　慢跳頻是指跳頻速率低于信息比特率，即每跳可傳輸連續(xù)幾個信息比特。

　　快跳頻是指跳頻速率高于信息比特率，即一個信息比特需要多跳來傳輸。跳頻還可分為單通道跳頻和雙通道跳頻。


原理
　　 發(fā)送端在時(shí)鐘控制下，偽碼發(fā)生器產(chǎn)生偽隨機(jī)序列去控制頻率合成至生成跳頻載波系列，稱做跳頻圖案。跳頻通信系統(tǒng)的原理框圖見上圖。圖中接收端的預(yù)調(diào)制濾波器是一種中心頻率隨信號跳頻式樣而同步跳變的窄帶濾波器（通頻帶允許所需信號通過），目的在于增加接收機(jī)的時(shí)間選擇性，減少強(qiáng)干擾對接收機(jī)可能引起的阻塞現(xiàn)象。

　　接收的跳頻載波序列若與本地產(chǎn)生的跳頻序列圖案一致，則經(jīng)混頻后可得到一個固定的中頻信號，再經(jīng)解調(diào)獲得輸出。若外來跳頻圖案與本地圖案不一致，則得不到一個固定的中頻信號，解調(diào)后只是一些噪聲而得不到有用的輸出。因此時(shí)間同步是跳頻通信的關(guān)鍵技術(shù)。

　　調(diào)制方式可根據(jù)跳頻信號的特征進(jìn)行選擇。在跳頻系統(tǒng)中不宜采用對相位要求嚴(yán)格的調(diào)制方式。因?yàn)樵谔�頻通信系統(tǒng)中，接收機(jī)的本地載波要做到與外來信號的載波在相位上保持相干是很困難的。因此，宜用非相干檢測方式。頻率合成器是跳頻通信系統(tǒng)的重要組成部分。頻率合成器的性能將制約跳頻速率。對頻率合成器的要求是跳頻速率快、雜散電平低和功耗小。頻率合成器進(jìn)行頻率跳變時(shí)，一般有2個階段：一個是過渡期（暫態(tài)時(shí)間），一個是滯留期（穩(wěn)態(tài)時(shí)間）。要求過渡期盡量的要短，以實(shí)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)換。



軍方的使用

如果頻道序列的變換對于潛在對手是未知的，跳頻信號可以非常有效抵御蓄意的干擾(interference)。軍用無線電使用加密技術(shù)，在共享于發(fā)送端與接收斷之間的傳輸密鑰(Transmission Security Key，TRANSEC)的控制下變更頻道序列。但對于它自身，跳頻通訊僅提供對竊聽的有限防護(hù)，所以軍用跳頻通訊經(jīng)常使用獨(dú)立的加密設(shè)備，諸如KY-57. U.S。軍用無線電使用的跳頻方式包括HAVE QUICK和SINCGARS。




技術(shù)考量

跳頻所需要的總帶寬比使用單一載頻傳輸同樣信息所需的帶寬要大得多。但是，因?yàn)樵诮o定得時(shí)間內(nèi)，傳輸僅使用一小部分帶寬，所以實(shí)際有效占用的帶寬是一樣的。香農(nóng)理論(Shannon&＃39;&＃39;&＃39;&＃39;&＃39;&＃39;&＃39;&＃39;s theorem)顯示，當(dāng)傳輸帶寬變大時(shí)，載波于背景噪聲的信噪比將會有所降低。我們甚至可以構(gòu)建一個擁有負(fù)信噪比(-dBs)的系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，不管位于任何頻率，期望信號的電平都比噪聲低。
跳頻系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)之一是發(fā)送方與接收方的同步。一個可行的方法是確保發(fā)送方要在固定的時(shí)間段內(nèi)用到所有的信道，這樣一來，接收方可以隨機(jī)地選擇一個信道并從中讀取有效信息。


一個影星的發(fā)明

跳頻的觀念是在1942年二戰(zhàn)期間由女明星Hedy Lamarr與作曲家George Antheil共同發(fā)明。他們的美國專利名為‘秘密通訊系統(tǒng)’。


變種

適應(yīng)性跳頻與擴(kuò)頻(Adaptive Frequency-hopping spread spectrum (AFH)) 應(yīng)用在藍(lán)牙系統(tǒng)中。

• 通信詞典解釋