跳频扩频简介

1、规格严格 功夫到家 跳频扩频简介跳频扩频简介主讲人：主讲人：xxxxxx20152015年年9 9月月9 9日日01规格严格 功夫到家 主要内容 :调制的概念调制的概念一一02扩展频谱通信扩展频谱通信二二l自由空间的电波传播自由空间的电波传播l数字频移键控（数字频移键控（FSK）l伪随机序列伪随机序列l跳频扩频技术跳频扩频技术规格严格 功夫到家 一、调制的概念1.调制定义调制定义03调制调制：把：把 消息信号消息信号 搭载到搭载到 载波载波 的某个参数上。的某个参数上。 比喻比喻货物运输：货物运输： 将将 货物货物 装载到装载到 飞机飞机/ /轮船轮船 的某个仓位上的某个仓位上载波载波：一种高

2、频周期振荡信号，如正弦波。：一种高频周期振荡信号，如正弦波。 受调载波称为受调载波称为已调信号已调信号，含有消息信号特征。，含有消息信号特征。解调解调：调制的逆过程，从已调信号中恢复消息信号。：调制的逆过程，从已调信号中恢复消息信号。 规格严格 功夫到家 一、调制的概念进行频谱搬移，匹配信道特性，减小天线尺寸；实现多路复用，提高信道利用率；改善系统性能（有效性、可靠性）；实现频率分配为什么要进行调制？2.调制目的调制目的04规格严格 功夫到家 一、调制的概念 自由空间的传播损耗 在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播，只存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗 接收功率 式中，Pt为发射功率，以球面

3、波辐射 , ,为工作波长，Gt，Gr分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天线和接收天线间的距离。 4GAr2r ttrrGPdAP24自由空间的电波传播自由空间的电波传播05规格严格 功夫到家 一、调制的概念 自由空间的电波传播自由空间的电波传播 接收换算 自由空间的传播损耗 当Gt=Gr=1时， 分贝式rtPPL24dL 32.4520log()20log ()Lf Mhzd km()10 log()rrPdBmPmW()10log()rrP dBWP W06信号信号传播损耗传播损耗与与频率频率有关，因此需要在较有关，因此需要在较高高的频带上传输的频带上传输规格严格 功夫到家 一、调制的

4、概念3.调制的一般模型调制的一般模型调制信号调制信号载波信号载波信号已调信号已调信号07规格严格 功夫到家 一、调制的概念3.调制的一般模型调制的一般模型消息信号消息信号基带信号基带信号正弦波正弦波脉冲序列脉冲序列 受调载波受调载波含有含有m(t) 信息信息 调制信号调制信号 载载 波波 已调信号已调信号( )m t( )mst 运载工具 多种形式 调制过程调制过程 所涉及的所涉及的 三种信号三种信号08规格严格 功夫到家 一、调制的概念4.调制分类调制分类09调制模拟调制模拟调制数字调制数字调制连续波调制连续波调制脉冲调制脉冲调制幅度调制幅度调制频率调制频率调制相位调制相位调制按按调制信号调

5、制信号m(t)的类型的类型分分按按载波信号载波信号c(t)的类型的类型分分线性调制线性调制非线性调制非线性调制按按正弦载波正弦载波的受调参量的受调参量分分 按按已调信号已调信号 的频谱结构的频谱结构分分规格严格 功夫到家 一、调制的概念105.数字频移键控（数字频移键控（FSK）数字调制：用数字基带信号控制载波某个参数的过程。n原理：n波形：n表达式：2FSK1122( )( )cos( )cosets tts tt 1()snns tg tnTa 2()snnstg tnTa数字信号s(t)控制载波频率规格严格 功夫到家 一、调制的概念u模拟调频法：相邻码元之间的相位是连续变化的。u键控法：

6、相邻码元之间的相位不一定连续。特点特点：转换速度快、电路简单、产生的波形好、频率稳定度高。2FSK的产生的产生11规格严格 功夫到家 二、扩频通信原理121.扩频技术概述扩频技术概述扩展频谱系统扩展频谱系统：是指其中传输的信号被扩展至占据一很宽很宽的频带的系统(其占用带宽远大于传输该原始信号所需的最小带宽)。扩频技术分为三类：扩频技术分为三类：(1) 用一数字编码序列调制载波，此序列的比特率甚高，其带宽远大于原始信号带宽。这类系统称为直接序列直接序列调制系统。(2) 发射机的载波频率按照指令离散地跳变，即在一组预先指定的频率上跳变。这类系统称为频率跳变频率跳变系统。(3) 线性调频或鸣声”调制

7、。在这种系统中，载频在一给定的脉冲时间中线性地扫过一个宽的频段。跳变的规律跳变的规律由由扩频码序扩频码序列列决定决定规格严格 功夫到家 二、扩展频谱通信132.伪随机序列伪随机序列伪随机序列伪随机序列可以应用于扩频通信中的可以应用于扩频通信中的扩频码序列扩频码序列最长线性移位寄存器反馈序列最长线性移位寄存器反馈序列m m序列序列伪随机性m序列的性质序列的性质2) 均衡性 在m序列的一周期中，“1”和“0”的数目基本相等。“1”的个数比“0”的个数多一个。3）而且在长度为k的游程中lk(n 2)，连“ l”的游程和连“0” 的游程各占一半。规格严格 功夫到家 二、扩展频谱通信142.伪随机序列伪

8、随机序列最长线性移位寄存器反馈序列最长线性移位寄存器反馈序列mm序列序列m序列的性质序列的性质4) 移位相加特性 一个m序列Mp与其经任意次迟延移位产生的另一不同序列Mr模2相加，得到的仍是Mp的某次迟延移位序列Ms ，即srpMMM5)自相关函数mxxxxjRjiijii的数目的数目 10)(1, 2 , 1,10, 1)(mjmjjR自相关函数也有周期性，周期也是m；自相关函数是偶函数。规格严格 功夫到家 二、扩展频谱通信153.跳频扩频技术（跳频扩频技术（FHSS）的原理）的原理跳频技术（Frequency-Hopping Spread Spectrum，FHSS）是通过收发双方设备无线

9、传输信号的载波频率按照预定算法或者规律进行离散变化的通信方式，也就是说，无线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，“跳频技术”是一种用码序列进行频移键控的通信方式，也是一种码控载频跳变的通信系统。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，跳频信号的频谱是一个在很宽频带上以不等间隔随机跳变的。规格严格 功夫到家 二、扩展频谱通信163.跳频扩频技术（跳频扩频技术（FHSS）的原理）的原理采用采用2FSK2FSK调制的跳频扩频通信系统如图所示。调制的跳频扩频通信系统如图所示。 用扩频码序列扩频码序列去进行频移键控频移键控(FSK)调制

10、，使载波的频率不断地跳变，跳频系统的跳变频率有多个。发端信息码序列与扩频码序列组合以后按照不同的码字去控制频率合成器。传送的信息与这些扩频码的组合进行选择控制，在传送中频率在整个频带上不断变化。在接收端，由于有与发送端完全相同完全相同的本地发生器发生完全相同的扩频码进行解扩，然后通过解调才能正确地恢复正确地恢复原有的信息。跳频系统占用了比信息带宽要宽得多宽得多的频带。规格严格 功夫到家 二、扩展频谱通信174.跳频技术的分类跳频技术的分类跳频可分为慢跳频和快跳频。慢跳频是指跳频速率低于信息比特率，即每跳可传输连续几个信息比特。快跳频是指跳频速率高于信息比特率，即一个信息比特需要多跳来传输。规格

11、严格 功夫到家 二、扩展频谱通信185.跳频技术的优点跳频技术的优点（1）保密性。保密性。即使是模拟话音的跳频通信，只要对方不清楚载频跳变的规律，就很难截获通信内容。当跳频图案的密钥足够大时，具有抗截获的能力。 （2）具有抗单频及部分带宽干扰的能力。具有抗单频及部分带宽干扰的能力。由于载波频率是跳变的，当跳变的频率数目足够多时，跳频带宽足够宽时，其抗干扰能力是很强。（3）抗多径衰落。抗多径衰落。利用载波频率的快速跳变，具有频率分集的作用，从而使系统具有抗多径衰落的能力。条件是跳变的频率间隔具要大于相关带宽。 （4）提高频带利用率。提高频带利用率。利用跳频图案的的正交性可构成跳频码分多址系统，共享频谱资源，并具有承受过载的能力。 （5）兼容性。兼容性。跳频系统能