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                跳频通信都解决了无线通信哪些难题
                浏览次数:(180)次 / 责任编辑:腾远智拓 / 更新时间:2021-12-28 09:38:04
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                跳频通信

                无线通信的应用场景中,经常面临着两大通信难题,分别是外部干扰和▅多径衰落。外部干扰不乏在公用频段,同频段设备之间带来的同频干扰;其次便是在实际通信中,墙壁、树木以及人为活动等障碍物造成的无线信号的反射,使得设备无法准确接收①这些混合信号,无法进行解码所造成的多径衰退,当然多径衰退是一个较为复杂的问题,其影响因素有很多种,在同→频率下,哪怕移动1厘米,多径衰退都会对通信的成功率造成较大影响。

                无线通信

                解决外部干扰和多径衰退的关键技术便是“跳频通信”,跳频是作为最常用的扩频方式之一,其工作原理是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式,也就是说,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”是一种用码序列进行多频频移︾键控的通信方式,也是一种码控载频跳变的通信系统。

                 

                采用跳频通信可以有效改善衰落,适用于多径环境中的漫速移动的移动台,可以大大改善移动台的通信质量,相当于频率¤分集。跳频通信最主要的还是确保通信的秘密性和抗干扰性;

                不同于定频通信,跳频的优势就◤是难以被截获,只要对方不清楚载波的跳变规律,就很难被截获通信内容。跳频在抗干扰上,即使↓有部分频点被干扰,仍能在其□他未被干扰的频点上进行正常的通信。由于跳频通信系统是瞬时窄带系统,它易于与其他的窄带通信系统兼容,也就是说,跳频电№台可以与常规的窄带电台互通,有利于设备的更新。

                 

                在实际环境下,跳频技术可以解决类似窃听、人为干扰、信道拥塞等问【题,跳频作为数字化的扩频通信,在这种通信方式下,其信号传输所使用的射频带宽是原信号带宽的几十倍、几百倍以至几千倍。但仅就某一↑瞬间来说,它只工作在某一频率上。

                 

                跳频通信一般分为两种:

                跳频频率高于信元码率时,称作快〖速跳频。

                跳频频率低于信元码率时,称作慢『速跳频。

                 

                快速跳频抗干扰能力极强,极难被破解,但是系统成本较高,目前⌒ 只用在军事通信领域。

                慢速调频的特点是按照固定的间隔改变一个信道使用的频率。2G中GSM采用的就是慢速调频。根据GSM的建议,基站无线信道的跳频是以⊙每一个物理信道为基础的,因此对于移动台来说,只需要在每个帧的相应时隙跳变一次即可,即每秒跳217次。它在一个时隙内用固定的频率发送和接收,然后在该时隙后需跳ㄨ到下一个TDMA帧,由于监视其它基站需要时间,故允许跳频的时间约为lms,收发频率为双工频率。相对来♀说实现简单。

                跳频通信系统图

                常规跳频与自适应跳频

                对于实现约好的双方跳频图案,同步按照该图案进行跳变,我们称为常规跳频(Normal FH)。

                但随着电子信息对抗的发展,常规跳频已无法满足需求,于是就有人提出了增加频率自适应控制和功率自适应控制两方〗面,称为自适应跳频。

                 

                一般的跳频∩系统与数字通信系统类似,要求实现载波同步、位同步、帧同步,跳频系统的载频按伪随机序列变化,为保双方通信正常,还要求收发按同一时间跳变到同一频率,要求双方实现跳频图案同步,因此为了满足同步速度快而强的办法衍生出多种同步办法,包括精确时钟法、同步字头法、自同步法、FFT捕获法、自回归谱估计法等等。

                 

                在自适应跳频中,同步还包括收发双方频率集更新的同步,可以保证双方同步地︻实现坏频点替代,保证收发双方频率表一致,避免导致的通信失败现象。说到这里就得提一下频率合成器,目前市场□ 上多数跳频电台常用得是锁相环(PLL)频率合成,其转化速度已达极限,但是△分辨率低,为此有人提出了直接式数字频合器(DDS),它采用全数字技术,具有频率分辨率高,频率▂转换时间快,输出频率可以很高而且稳定性好,相位噪声低等优点,但是造价高昂且复杂;因此,如果能结合二者的优势做一个结合,未来发展空间可期。  

                当然,即使信道条件良々好,少数的差错仍然存在,因此对于差错控制的处理方法就诞生了,一般分为自动请求重发纠错(ARQ)和前向◥纠错(FEC)。前者技术可以很好的对付随机错误和突发错误,但要求有反馈电路,且信道条件差时,需要频繁的重发,有导致通信◥失败的风险。后者不需要反馈电路,但需耗费大量信号冗余实现优良纠错,会降低信道效率。由于纠≡错码对突发错误的纠错能力较差,而通过交织技术可以使信道中的错误随机化,因此,经常采用编码与交织技术相结合的办∮法来获得良好的纠错性能。

                在跳频系统中常用的纠错编码技术有汉明码、BCH码、trellis 码、RS码、Golay码、卷积√码和硬判决译码、软判决译码等。1993年提出了TURBO码,其信噪比接近于Shannon极限,引起了人们的极大兴趣。与RS码等常用的跳频编◢码相比,TURBO 码在跳频系统中显示了极大的应用潜能。此外,还可以把不同的编码方法结合在一起,取长补短,进行联合编码。在快跳╳频方式下,还可以运用重发大数判决来克服跳频频段内的快ξ衰落。

                跳频通信都解决了无线通信哪些难题

                随着跳频技术的发展,其应用领♂域也越加广泛,覆盖GSM、无线局域网、室内无线通信、卫星通信、水下通信、雷达、微波等多个领域,由于跳频系统本身也有缺陷∏,比如信号隐蔽性差,抗多频干扰以『及跟踪式干扰能力有限等,而扩频的另一种方式直接序列扩频却有较好的隐蔽性和抗多频干扰的能力,若结合二者技术,构成了直接序列↘/跳频扩展频谱技术,可在直接序列扩展频谱系统的基础上增加载波频率跳变的功能,直扩系统所用的伪随∑机序列和跳频系统用的伪随机跳频图「案由同一个伪随机码发生器生成,所以它们在时间上是相互关联的,使用同一个时钟进行时序控制。目前意←大利Telettra 公司的Hydra V 电台便是开启了这一技术的开端,为该电台提供了9dB 的处理增益,从而提高●了电台的抗干扰性能。

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                关键字:跳频通信  无线通信  
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