移动通信——抗衰落技术

目录 抗衰落技术 2 一 概述 2 1 引起衰落的原因 2 2 抗衰落技术的种类 2 二 分集接收技术 2 1 基本思想 3 2 适用范围 3 3 如何实现自身的功能 3 1 时间分集 3 2 空间分集 4 3 频率分集 5 4 各分集技术之间的优缺点 5 三 合并技术 5 1 基本思想 5 2 适用范围 6 3 如何实现自身的功能 6 四 均衡技术 6 1 基本思想 6 2 适用范围 7 3 如何实现自身的功能 7 五 信道编码技术 7 1 信道编码技术产生的原因与作用 7 2 信道编码技术的基本思想及优缺点 8 3 适用范围 8 4 信道编码技术及功能的实现 8 1 分组码 9 2 卷积码 9 3 Turbo 码 10 4 交织 10 5 伪随机序列扰码 11 六 扩频技术 11 1 基本思想 12 2 适用范围 12 3 如何实现自身的功能 12 1 直接序列扩频与解扩的原理 12 2 跳频扩频通信系统 12 抗衰落技术抗衰落技术 一 概述一 概述 衰落对传输信号的质量和传输可靠度都有很大的影响 严重的衰落甚至会使传播中断 随着移动通信技术的发展 传输的数据速率越来越高 人们对信号正确有效地接收的要求 也越来越重要 在移动通信中 移动信道的多径传播 时延扩展以及伴随接收机移动过程 产生的多普勒频移会使接收信号产生严重衰落 阴影效应会使接收的信号过弱而造成通信 中断 信道存在的噪声和干扰也会使接收信号失真而造成误码 为了改善和提高接收信号 的质量 在移动通信中就必须使用到抗衰落技术 1 引起衰落的原因 引起衰落的原因 衰落主要由多径干涉和非正常衰减引起 多径干涉 即多条射线的相互干涉 是最常见 的也是最重要的衰落成因 多条射线的产生 可能是由于地面 大气不均匀层或天线附近 的地形地物的反射 也可能是由于电离层多次反射 电离层中的寻常波和非常波或天波和 地波的同时出现 多径干涉形成的衰落通常称为多径衰落或干涉型衰落 非正常衰减发生 时 接收信号电平低于正常值 从而形成衰落 这种衰落通常称为衰减型衰落 2 抗衰落技术的种类 抗衰落技术的种类 在移动通信中 为了改善接收信号的质量 所采取的一系列方法 手段 措施被称为 抗衰落技术 常用的抗衰落技术包括分集接收技术 均衡技术 信道编码技术和扩频技术 在实际应用中根据信道情况来应用 二 分集接收技术二 分集接收技术 所谓分集接收技术是指在若干个支路上接收相互间相关性很小的载有同一消息的信号 然后通过合并技术再将各个支路信号合并输出 那么便可在接收终端上大大降低深衰落的 概率 分集方式 宏分集 主要用于蜂窝通信系统中 也称为 多基站 分集 这是一种减小慢衰落影 响的分集技术 其作法是把多个基站设置在不同的地理位置上和不同方向上 同时和小区 内的一个移动台进行通信 微分集 是一种减小快衰落影响的分集技术 在各种无线通信系统中都经常使用 可 以分为时间分集 空间分集 频率分集 极化分集 场分量分集和角度分集六种 常用的 只是前三种 1 基本思想 基本思想 分集接收是通过多个信道 时间 频率或者空间 接收到承载相同信息的多个副本 由于多个信道的传输特性不同 信号多个副本的衰落就不会相同 接收机使用多个副本包 含的信息能比较正确的恢复出原发送信号 即将接收到的信号分成多路的独立不相关信号 然后将这些不同能量的信号按不同的规则合并起来 2 适用范围 适用范围 在平坦性信道上接收信号的衰落深度和衰落持续时间大的信号 来自地形地物造成的阴影衰落 宏观信号衰落 在微波信号的传播过程中 由于受地面或水面反射和大气折射的影响 会产生多个经 过不同路径到达接收机的信号 造成多径衰落 微观衰落 3 如何实现自身的功能 如何实现自身的功能 由于分集技术接收的信号涉及到时间 空间和频率 所以根据所涉及的资源的不同可 划分为时间分集 空间分集和频率分集 以此对应实现自身的功能 1 1 时间分集 时间分集 时间分集是将同一信号在不同时间区间多次重发 只要各次发送时间间隔足够大 则 各次发送降格出现的衰落将是相互独立统计的 时间分集正是利用这些衰落在统计上互不 相关的特点 即时间上衰落统计特性上的差异来实现抗时间选择性衰落的功能 为了保证 重复发送的数字信号具有独立的衰落特性 重复发送的时间间隔应该满足 t 1 2fm fm 其中 fm 为衰落频率 V 为移动台运动速度 为工作波长 若移动台是静止 的 则移动速度 v 0 此时要求重复发送的时间间隔才为无穷大 这表明时间分集对于静 止状态的移动台是无效果的 2 2 空间分集 空间分集 我们知道在移动通信中 空间略有变动就可能出现较大的场强变化 当使用两个接收 信道时 它们受到的衰落影响是不相关的 且二者在同一时刻经受深衰落谷点影响的可能 性也很小 因此这一设想引出了利用两副接收天线的方案 独立地接收同一信号 再合并 输出 衰落的程度能被大大地减小 这就是空间分集 空间分集是利用场强随空间的随机变化实现的 空间距离越大 多径传播的差异就越 大 所接收场强的相关性就越小 这里所提相关性是个统计术语 表明信号间相似的程度 因此必须确定必要的空间距离 经过测试和统计 CCIR 国际无线电咨询委员会 建议为 了获得满意的分集效果 移动单元两天线间距大于 0 6 个波长 即 d 0 6 并且最好选 在 4 的奇数倍附近 若减小天线间距 即使小到 1 4 也能起到相当好的分集效果 空间分集分为空间分集发送和空间分集接收两个系统 其中空间分集接收是在空间不 同的垂直高度上设置几副天线 同时接收一个发射天线的微波信号 然后合成或选择其中 一个强信号 这种方式称为空间分集接收 接收端天线之间的距离应大于波长的一半 以 保证接收天线输出信号的衰落特性是相互独立的 也就是说 当某一副接收天线的输出信 号很低时 其他接收天线的输出则不一定在这同一时刻也出现幅度低的现象 经相应的合 并电路从中选出信号幅度较大 信噪比最佳的一路 得到一个总的接收天线输出信号 这 样就降低了信道衰落的影响 改善了传输的可靠性 空间分集还有两类变化形式 极化分集 它利用在同一地点两个极化方向相互正交的天线发出的信号可以呈现不相关 的衰落特性进行分集接收 即在收发端天线上安装水平 垂直极化天线 就可以把得到的 两路衰落特性不相关的信号进行极化分集 优点 结构紧凑 节省空间 缺点 由于发射功率 要分配到两副天线上 因此有 3dB 的损失 角度分集 由于地形 地貌 接收环境的不同 使得到达接收端的不同路径信号可能来 自不同的方向 这样在接收端可以采用方向性天线 分别指向不同的到达方向 而每个方 向性天线接收到的多径信号是不相关的 3 3 频率分集 频率分集 频率分集是采用两个或两个以上具有一定频率间隔的微波频率同时发送和接收同一信 息 然后进行合成或选择 利用位于不同频段的信号经衰落信道后在统计上的不相关特性 即不同频段衰落统计特性上的差异 来实现抗频率选择性衰落的功能 实现时可以将待发 送的信息分别调制在频率不相关的载波上发射 所谓频率不相关的载波是指当不同的载波 之间的间隔大于频率相干区间 即载波频率的间隔应满足 f Bc 1 Tm 式中 f 为 载波频率间隔 Bc 为相关带宽 Tm 为最大多径时延差 当采用两个微波频率时 称为二 重频率分集 同空间分集系统一样 在频率分集系统中要求两个分集接收信号相关性较小 即频率相关性较小 只有这样 才不会使两个微波频率在给定的路由上同时发生深衰落 并获得较好的频率分集改善效果 在一定的范围内两个微波频率 f1 与 f2 相差 即频率间 隔 f f2 f1 越大 两个不同频率信号之间衰落的相关性越小 4 各分集技术之间的优缺点 各分集技术之间的优缺点 空间分集接收的优点是分集增益高 缺点是还需另外单独的接收天线 时间分集与空间分集相比较 优点是减少了接收天线及相应设备的数目 缺点是占 用时隙资源增大了开销 降低了传输效率 频率分集与空间分集相比较 其优点是在接收端可以减少接受天线及相应设备的数 量 缺点是要占用更多的频带资源 所以 一般又称它为带内 频带内 分集 并且在发送 端 可能需要采用多个发射机 三 合并技术三 合并技术 分集在获得多个独立衰落的信号后 需要对信号进行合并处理 利用合并器把经过相 位调整和延时后的各分集支路相加 接收端收到 M M 2 个分集信号后 如何利用这些信 号以减小衰落的影响 这就是合并问题 1 基本思想 基本思想 合并技术是指在接收端取得 M 条相互独立的支路信号以后 对各支 路信号进行相位调整和时延 然后根据一定的条件 运用一定的方式 手段对信号进行选 择 合并 从而获得分集增益 2 适用范围 适用范围 合并技术是对应分集技术而言的 在接收端取得 M 条相互独立的支 路信号以后 把经过相位调整和试验后的各分集支路信号相加 从而获得分集增益 在所 有的使用分集技术的时候 对应的需要应用到合并技术 3 如何实现自身的功能 如何实现自身的功能 选择式合并 选择式合并是指检测所有分集支路的信号 以选择其中信噪比最高的那 一个支路的信号作为合并器的输出 最大比值合并 将所有具有能量且携带相同信息的信号 在信号合并前对各路载波相 位进行调整并使之相同 染后相加 等增益合并 这种方法也是把各支路信号进行同相后再相加 只不过加权时各路的权 重相等 各支路的信号是等增益相加的 四 均衡技术四 均衡技术 数字通信系统中 由于多径传输 信道衰落等影响 在接收端会产生严重的码间干扰 ISI 增大误码率 为了克服码间干扰 提高通信系统的性能 在接收端需采用均衡技 术 均衡是指对信道特性的均衡 即接收端的均衡器产生与信道特性相反的特性 用来减 小或消除因信道的时变多径传播特性引起的码间干扰 均衡技术可以分为线形均衡和非线性均衡 如果接收信号经过均衡后 再经过判决器 的输出被反馈给均衡器 并改变了均衡器的后续输出 那么均衡器就是非线性的 否则就 是线性的 1 基本思想 基本思想 在数字通信系统中插入一种可调滤波器可以校正和补偿系统特性 减少码间干扰的影响 这种起补偿作用的滤波器称为均衡器 均衡器通常是用滤波器来实现的 使用滤波器来补 偿失真的脉冲 判决器得到的解调输出样本 是经过均衡器修正过的或者清除了码间干扰 之后的样本 自适应均衡器直接从传输的实际数字信号中根据某种算法不断调整增益 因 而能适应信道的随机变化 使均衡器总是保持最佳的状态 从而有更好的失真补偿性能 2 适用范围 适用范围 由传输信道的频带有限造成的码间干扰 3 如何实现自身的功能 如何实现自身的功能 自适应均衡 自适应均衡是指由于移动衰落信道具有随机性和时变性 这就要求均衡 器必须能够实时地跟踪移动通信信道的时变特性 这种均衡器被称为自适应均衡器 自适应均衡器一般包含两种工作模式 即训练模式和跟踪模式 首先 发射机发射一 个己知的定长的训练序列 以便接收机处的均衡器可以做出正确的设置 典型的训练序列 是一个二进制伪随机信号或是一串预先指定的数据位 而紧跟在训练序列后被传送的是用 户数据 接收机处的均衡器将通过递归算法来评估信道特性 并且修正滤波器系数以对信 道做出补偿 在设计训练序列时 要求做到即使在最差的信道条件下 均衡器也能通过这 个训练序列获得正确的滤波系数 这样就可以在收到训练序列后 使得均衡器的滤波系数 已经接近于最佳值 而在接收数据时 均衡器的自适应算法就可以跟踪不断变化的信道 自适应均衡器将不断改变其滤波特性 均衡器从调整参数至形成收敛 整个过程是均衡器 算法 结构和通信变化率的函数 为了能有效的消除码间干扰 均衡器需要周期性的做重 复训练 在数字通信系统中用户数据是被分为若干段并被放在相应的时间段中传送的 每 当收到新的时间段 均衡器将用同样的训练序列进行修正 均衡器一般被放在接收机的基 带或中频部分实现 基带包络的复数表达式可以描述带通信号波形 所以信道响应 解调 信号和自适应算法通常都可以在基带部分被仿真和实现 盲均衡 盲均衡是指均衡器能够不借助训练序列 而仅仅利用所接收到的信号序列即 可对信道进行自适应均衡 从而节省带宽 五 信道编码技术五 信道编码技术 1 信道编码技术产生的原因与作用 信道编码技术产生的原因与作用 数字信号在传输中往往由于各种原因 使得在传送的数据流中产生误码 从而使接收 端产生图象跳跃 不连续 出现马赛克等现象 所以通过信道编码这一环节 对数码流进 行相应的处理 使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力 可极大地避免码流传送中误码 的发生 提高数据传输效率 降低误码率是信道编码的任务 信道编码的本质是增加通信 的可靠性 误码的处理技术有纠错 交织 线性内插等 2 信道编码技术的基本思想及优缺点 信道编码技术的基本思想及优缺点 在早期的数字通信系统中 调制技术与编码技术是独立的两个设计部分 信道编码常 是以增加信息速率 即增加信号的带宽 来获得增益的 编码的过程是在源数据码流中加 插一些码元 从而达到在接收端进行判错和纠错的目的 这对频谱资源丰富但功率受限制 的信道是很适合用的 但在频带受限的蜂窝移动通信系统中 其应用就受到很大的限制 目前广泛使用的是把调制和编码看做一个整体来考虑的网格编码调制 TCM 网格编码 调制技术是一种将编码与调制有机结合起来的编码调制技术 这种方法既不降低频带利用 率 也不降低功率利用率 而是以设备的复杂化为代价换取编码增益 可使系统的频带利 用率和功率资源同时得到有效利用 利用状态记忆和分集映射来增大编码序列之间距离的 办法 来提高编码增益 信道编码会使有用的信息数据传输减少 信道编码的过程是在源数据码流中加插一些 码元 从而达到在接收端进行判错和纠错的目的 这就是我们常常说的开销 这就好象我 们运送一批玻璃杯一样 为了保证运送途中不出现打烂玻璃杯的情况 我们通常都用一些 泡沫或海棉等物将玻璃杯包装起来 这种包装使玻璃杯所占的容积变大 原来一部车能装 5000 个玻璃杯的 包装后就只能装 4000 个了 显然包装的代价使运送玻璃杯的有效个数 减少了 同样 在带宽固定的信道中 总的传送码率也是固定的 由于信道编码增加了数 据量 其结果只能是以降低传送有用信息码率为代价了 将有用比特数除以总比特数就等 于编码效率了 不同的编码方式 其编码效率有所不同 3 适用范围 适用范围 传统的信道编码技术适用于高带宽的通信系统中 网格编码调制技术对信道带宽要求 很低 适用于窄带通信系统中 如蜂窝移动通信系统 4 信道编码技术及功能的实现 信道编码技术及功能的实现 常用的信道编码技术包括分组码 卷积码 Turbo 码 RS 编码 交织等 1 分组码 分组码 分组码是一类重要的纠错码 它把信源待发的信息序列按固定的 k 位一组划分成消息 组 再将每一消息组独立变换成长为 n n k 的二进制数字组 称为码字 如果消息组的数目 为 M 显然 M 2k 由此所获得的 M 个码字的全体便称为码长为 n 信息数目为 M 的分组 码 记为 n M 把消息组变换成码字的过程称为编码 其逆过程称为译码 组码就其构 成方式可分为线性分组码与非线性分组码 线性分组码 线性分组码是指 n M 分组码中的 M 个码字之间具有一定的线性约束 关系 即这些码字总体构成了 n 维线性空间的一个 维子空间 称此 维子空间为 n 线 性分组码 n 为码长 为信息位 此处 M 2 一个 n k 分组码 C 如果满足下列条 件 1 全零码组 0 0 0 在 C 中 2 C 中任意的两个码字之和 也在 C 中 则称 C 为线性分组码 非线性分组码 非线性分组码 n M 是指 M 个码字之间不存在线性约束关系的分 组码 d 为 M 个码字之间的最小距离 非线性分组码常记为 n M d 非线性分组码 的优点是 对于给定的最小距离 d 可以获得最大可能的码字数目 非线性分组码的编码和 译码因码类不同而异 虽然预料非线性分组码会比线性分组码具有更好的特性 但在理论 上和实用上尚缺乏深入研究 见非线性码 分组码具有以下特点 1 分组码是一种前向纠错 FEC 编码 2 分组码是长度固定的码组 k 个信息位被编为 n 位码字长度 而 n k 个监督位的作用 就是实现检错与纠错 可表示为 n k 3 在分组码中 监督位仅与本码组的信息位有关 而与其他码组的信息码字无关 4 分组码包括汉明码 格雷码 Hadamard 码 循环码 Reed Solomon 码等等 2 2 卷积码 卷积码 若以 n k m 来描述卷积码 其中 k 为每次输入到卷积编码器的 bit 数 n 为每个 k 元组码字对应的卷积码输出 n 元组码字 m 为编码存储度 也就是卷积编码器的 k 元组的 级数 称 m 1 K 为编码约束度 m 称为约束长度 卷积码将 k 元组输入码元编成 n 元组输 出码元 但 k 和 n 通常很小 特别适合以串行形式进行传输 时延小 与分组码不同 卷 积码编码生成的 n 元组元不仅与当前输入的 k 元组有关 还与前面 m 1 个输入的 k 元组有 关 编码过程中互相关联的码元个数为 n m 卷积码的纠错性能随 m 的增加而增大 而差 错率随 N 的增加而指数下降 在编码器复杂性相同的情况下 卷积码的性能优于分组码 编码原理 以二元码为例 编码器如图 输入信息序列为 u u0 u1 其多项式 表示为 u x u0 u1x ulxl 编码器的连接可用多项式表示为 g 1 1 x 1 x x2 和 g 1 2 x 1 x2 称为码 的子生成多项式 它们的系数矢量 g 1 1 111 和 g 1 2 101 称作码的子生成元 以子生成多项式为阵元构成的多项式矩阵 G x g 1 1 x g 1 2 x 称为码的生成多项式矩阵 卷积码码的纠错能力强 不仅可纠正随机差错 而且可纠正突发差错 卷积码根据需 要 有不同的结构及相应的纠错能力 但都有类似的编码规律 表示方法 描述卷积码的方法有图解法和解析法 解析法可以采用生成矩阵和生成多 项式这两种方法 图解法可以采用树状图 网格图 状态图和逻辑表等方法 3 3 TurboTurbo 码码 Turbo 码又称并行级联卷积码 PCCC 是一类应用在外层空间卫星通信和设计者寻找 完成最大信息传输通过一个限制带宽通信链路在数据破坏的噪声面前的其它无线通信应用 程序的高性能纠错码 有两类 Turbo 码在那里 块 Turbo 码和卷积 Turbo 码 CTCs 它们是相当不同的 因为它们使用不同的构件码 不同的串联方案和不同的 SISO 算法 它巧妙地将两个简单分量码通过伪随机交织器并行级联来构造具有伪随机特性的长码 并 通过在两个软入 软出 SISO 译码器之间进行多次迭代实现了伪随机译码 Turbo 码有一重要特点是其译码较为复杂 比常规的卷积码要复杂的多 这种复杂不 仅在于其译码要采用迭代的过程 而且采用的算法本身也比较复杂 这些算法的关键是不 但要能够对每比特进行译码 而且还要伴随着译码给出每比特译出的可靠性信息 有了这 些信息 迭代才能进行下去 模拟结果表明 在一定条件下 Turbo 码在 AWGN 信道上的误比特率 接近香农限 的性能 在第三代移动通信中 非实时的数据通信广泛采用了 Turbo 码 Turbo 码的特点 它将卷积码和随机交织器合并在一起 实现了随机编码的思想 采 用软输出叠代译码来逼近最大似然译码 4 4 交织 交织 在实际应用中 比特差错经常成串发生 这是由于持续时间较长的衰落谷点会影响到几个 连续的比特 而信道编码仅在检测和校正单个差错和不太长的差错串时才最有效 如 RS 只能纠正 8 个字节的错误 为了纠正这些成串发生的比特差错及一些突发错误 可以运 用交织技术来分散这些误差 使长串的比特差错变成短串差错 从而可以用前向码对其纠 错 交织技术对已编码的信号按一定规则重新排列 解交织后突发性错误在时间上被分散 使其类似于独立发生的随机错误 从而前向纠错编码可以有效的进行纠错 前向纠错码加 交积的作用可以理解为扩展了前向纠错的可抗长度字节 纠错能力强的编码一般要求的交 织深度相对较低 纠错能力弱的则要求更深的交织深度 5 5 伪随机序列扰码 伪随机序列扰码 进行基带信号传输的缺点是其频谱会因数据出现连 1 和连 0 而包含大的低频成 分 不适应信道的传输特性 也不利于从中提取出时钟信息 解决办法之一是采用扰码技术 使 信号受到随机化处理 变为伪随机序列 又称为 数据随机化 和 能量扩散 处理 扰 码不但能改善位定时的恢复质量 还可以使信号频谱平滑 使帧同步和自适应同步和自适 应时域均衡等系统的性能得到改善 扰码虽然 扰乱 了原有数据的本来规律 但因为是人为的 扰乱 在接收端很容易 去加扰 恢复成原数据流 实现加扰和解码 需要产生伪随机二进制序列 PRBS 再与输入数据逐个比特作运 算 PRBS 也称为 m 序列 这种 m 序列与 TS 的数据码流进行模 2 加运算后 数据流中的 1 和 0 的连续游程都很短 且出现的概率基本相同 利用伪随机序列进行扰码也是实现数字信号高保密性传输的重要手段之一 一般将信 源产生的二进制数字信息和一个周期很长的伪随即序列模 2 相加 就可将原信息变成不可 理解的另一序列 这种信号在信道中传输自然具有高度保密性 在接收端将接收信号再加 上 模 2 和 同样的伪随机序列 就恢复为原来发送的信息 在 DVB C 系统中的 CA 系统原理就源于此 只不过为了加强系统的保密性 其伪随机 序列是不断变化的 10 秒变一次 这个伪随机序列又叫控制字 CW 现在出现一种新的信道编码方法 LDPC 编码 LDPC 编码是最接近香农定理的一种 编码 六 扩频技术六 扩频技术 扩频技术 它是一种信息传输方式 其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最 小带宽 频带的展宽是通过编码及调制的方法实现的 并与所传信息数据无关 在接收端 则用相同的扩频码进行相关解调来解扩及恢复所传信息数据 1 基本思想 基本思想 在发射端使用传统的调制方式调制有效信号 然后使用扩频编码调制载波 使其扩展 到一个非常大的带宽内 实现频谱展宽 在接收端利用相反过程得到原始信号 2 适用范围 适用范围 由于扩频调制使信号抗干扰能力强且隐蔽性好 最初用于军事通信 后来由于其高频谱 效率带来的高经济效益而被应用到民用通信 移动通信的码分多址就是建立在扩频通信的 基础上 而且还能有效的抑制窄带干扰 3 如何实现自身的功能 如何实现自身的功能 1 直接序列扩频与解扩的原理 直接序列扩频与解扩的原理 扩频 由于 X t b t c t 的频谱等于 b t 的频谱与 c t 的频谱的卷积 b t 和 c t 相乘 的结果使携带信息的基带信号的带宽被扩展到近似为 c t 的带宽 Bc 扩展的倍数就等于 PN 序列一周期的码卷积 N Bc Bb Tb Tc 而信号的功率谱密度下降到原来的 1 N 信 号这样的处理过程就是扩展 C t 在这里起着扩频的作用 称作扩频码 这种扩频方式就 是直接序列的扩频 解扩 在接收端 接收机接收到的信号 r t 一般是有用的信号和噪声及各种干扰信号的 混合 为了突出解扩的感念 暂不考虑他们的影响 即 r t s t 接收机将接受到的信号 首先和本地产生的 PN 码 c t 相乘 由于 c t 2 1 2 1 所以 r t c t s t c t b t c t cosWct c t b t cosWct 相乘所得信号显然是一个窄带 2PSK 信号 它的带宽等于 2Rb 2 Tb 这样的信号恢复为一个窄带信号 这一操作过程就是解扩 2 跳频扩频通信系统 跳频扩频通信系统 跳频 FH 是一种无线通信中最常用的扩频方式 工作原理是收发双方传输信号的 载波频率按照预定规律 一组伪随机码 PN Pseudo Noise 进行离散变化 通信中使用的 载波频率受伪随机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 从时域上来看 跳频信号是一个多频率的频移键控信号 从频域上来看 跳频信号是一个在很宽频带上以不等间隔随机跳变的信号 因此 跳频通 信在某一特定频点上仍为普通调制技术 跳频系统根据频率变化的快慢 通常分为快跳频 和慢跳频 目前在军事领域广泛应用了快跳频通信技术 随着电子对抗的加剧 在快跳频 的基础上 产生了自适应跳频 进一步提高抗截获和抗干扰目的 慢跳频则主要应用于民 用领域 跳频系统的原图及跳频信号数学描述 跳频系统的简单原理图如图 1 1 所示 其数学模型如 1 1 在发送端 输入信息码序列进行基带调制得到宽度为的调制信号 独立产生的伪随机码序列作为跳频序列去控制频率合成器 使其输出频率按不同的跳频图 案或指令随机跳跃地变化 调制信号 m t 对随机载频进行调制 得到跳频信号 可表示为 1 1 11cosnS tm tnt A 调 制 器 震 荡 器 伪码发生器 时钟 伪码发生器 时钟 震 荡 器 信码m t S1 t Cos 0 n t n 频率合成器 Cos 0 n t n 频率合成器 S1 t m t 信码 调 制 器 图 1 1 跳频系统的简单原理图 其中跳频频率间隔一般取为 因此 跳