曾工 发表于 2021-3-30 15:47:10

跳频 定频 扩频

一、跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum; FHSS)
跳频(frequency hopping)是用于扩频信号传输中的两种基本调制技术中的一种。它在无线电传输过程中反复转换频率,通常能将电子对抗(就是未经授权的对无线电通讯的中途拦截或人为干扰)影响减少到最小。它也被认为是分配多重通路的调频代码(FH-CDMA)。

跳频扩频(FHSS)通信是扩频通信的一种。
跳频技术与直序扩频技术完全不同,是另外一种意义上的扩频。跳频的载频受一个伪随机码的控制,在其工作带宽范围内,其频率合成器按 PN码的随机规律不断改变频率。在接收端,接收机的频率合成器受伪随机码的控制,并保持与发射端的变化规律一致。

跳频是载波频率在一定范围内不断跳变意义上的扩频,而不是对被传送信息进行扩谱,不会得到直序扩频的处理增益。跳频相当于瞬时的窄带通信系统,基本等同于常规通信系统,由于无抗多径能力,同时发射效率低,同样发射功率的跳频系统在有效传输距离内小于直扩系统。跳频的优点是抗干扰,定频干扰只会干扰部分频点。用于语音信息的传输,当定频干扰只占一小部分时不会对语音通信造成很大的影响。

跳频的高低直接反映跳频系统的性能,跳频越高抗干扰的性能越好,军用的跳频系统可以达到每秒上万跳。实际上移动通信GSM系统也是跳频系统,其规定的跳频为每秒217跳。出于成本的考虑,商用跳频系统跳速都较慢,一般在50跳/秒以下。由于慢跳跳频系统实现简单,因此低速无线局域网产品常常采用这种技术。跳频是蓝牙的关键技术,对应于单时隙分组,蓝牙的跳频速率为1600跳/秒。对应于多时隙分组,跳频速率有所降低;但在建立链接时则提高为3200跳/秒。

与定频通信相比,跳频通信比较隐蔽也难以被截获。只要对方不清楚载频跳变的规律,就很难截获我方的通信内容。

同时,跳频通信也具有良好的抗干扰能力,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。


二、扩频(Spread Spectrum,SS)
扩频调制(spread spectrum modulation)技术在近几年越来越普及。扩频能使信号通过频率带传输,这个频率带比信息信号要求的最小带宽要宽很多。发送器“展开”最初集中于窄带的能量,通过在一个宽的电磁频谱上的大量的频率带频道。优点包括改进私密性、减少窄带干扰以及增加信号容量。

扩频通信技术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;频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成,用编码及调制的方法来实现的,与所传信息数据无关;在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据”。

扩频调制之后,其信号传输带宽应远大于原始信号,传输端会采用一个独特的码(code),此码与发送资料是无关的,接收端也必须使用这个独特的码才能解扩频以获得传输端的资料。


[*]直接串行扩频(简称直序扩频,Direct-sequence spread spectrum,DSSS)
[*]跳频(Frequency-hopping spread spectrum,FHSS)

扩频的优点与用途

[*]对背景的噪声(noise)、干扰(interference)以及自体多路径干扰(Multipath interference)有免疫力。
[*]对人为的刻意干扰(jamming)信号有良好的抵御能力,这也是扩频最早应用于军方通信系统中对抗人为的干扰重要原因其一。
[*]较良好的隐密性,通信过程被截收的可能性较低。这是因为扩频后,单位频率的功率值降低,截收者不易透过频谱分析仪获得敌方通信的信息;即使电波被接收了,由于截收者不知道扩频码的内涵,因此无法恢复编码的信息。所以扩频通信亦具有简单的保密通信能力。
[*]降低电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)
[*]若对电子设备的时脉产生器(Clock generator)做扩频,也就是刻意在时脉信号(Clock signal)中添加抖动(jitter),则可以将特定造成电磁干扰的能量由特定频率打散,进而减轻其干扰程度,本质上和通信技术的扩频是相同的。
[*]在个人计算机的BIOS设置中常常可以看到“Spread Spectrum”的选项。此处这个选项的主要目的是用于降低电磁干扰,依据不同的系统配置可能能够有效降低电磁辐射的量。但是副作用是降低了信号的清晰度,对超频之后的系统稳定性影响较大。
[*]借由扩频技术,可以达成码分多址(CDMA)通信,让多个用户能够独立地同时使用更大的带宽。

三、定频 (Fix Frequency)
通俗的讲就是,将产品能在一段较长频段的很多频率列表中的任意一个,将我想要的频率固定住,只让其发出特定的一个频率。且能分别控制产品无线特性的调制与非调制,即单载波或调制波。


曾工 发表于 2021-3-30 15:53:50

跳频,一般都是随机的,我们说的跳频是说,一个信号用很多个频道来传输,这样提高抗干扰以及加密能力。
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