FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum 跳頻擴(kuò)頻
FHSS,跳頻技術(shù) (Frequency-Hopping Spread Spectrum)在同步、且同時(shí)的情況下,接受兩端以特定型式的窄頻載波來傳送訊號(hào),對(duì)于一個(gè)非特定的接受器,F(xiàn)HSS所產(chǎn)生的跳動(dòng)訊號(hào)對(duì)它而言,也只算是脈沖噪聲。FHSS所展開的訊號(hào)可依特別設(shè)計(jì)來規(guī)避噪聲或One-to-Many的非重復(fù)的頻道,并且這些跳頻訊號(hào)必須遵守FCC的要求,使用75個(gè)以上的跳頻訊號(hào)、且跳頻至下一個(gè)頻率的最大時(shí)間間隔(Dwell Time)為400ms。
跳頻擴(kuò)頻就是用擴(kuò)頻的碼序列去進(jìn)行移頻鍵控(FSK)調(diào)制,使載波的頻率不斷地跳變。跳頻系統(tǒng)的跳變頻率有多個(gè),多達(dá)幾十各甚至上千個(gè)。傳送的信息與這些擴(kuò)頻碼的組合進(jìn)行選擇控制,在傳送中不斷跳變。在接收端,由于有與發(fā)送端完全相同的本地發(fā)生器發(fā)生完全相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行解擴(kuò),然后通過解調(diào)才能正確地恢復(fù)原有的信息。
所謂跳頻,比較確切的意思是:用一定碼序列進(jìn)行選擇的多頻率頻移鍵控。也就是說,用擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行頻移鍵控調(diào)制,使載波頻率不斷地跳變,所以稱為跳頻。
簡(jiǎn)單的頻移鍵控如2FSK,只有兩個(gè)頻率,分別代表傳號(hào)和空號(hào)。而跳頻系統(tǒng)則有幾個(gè)、幾十個(gè)、甚至上千個(gè)頻率、由所傳信息與擴(kuò)頻碼的組合去進(jìn)行選擇控制,不斷跳變。
下圖為跳頻的原理示意圖。發(fā)端信息碼序列與擴(kuò)頻碼序列組合以后按照不同的碼字去控制頻率合成器。
總之,跳頻系統(tǒng)占用了比信息帶寬要寬得多的頻帶。
其優(yōu)點(diǎn)是:
跳頻圖案的偽隨機(jī)性和跳頻圖案的密鑰量使跳頻系統(tǒng)具有保密性。即使是模擬話音的跳頻通信,只要敵方不知道所使用的跳頻圖案就具有一定的保密的能力。當(dāng)跳頻圖案的密鑰足夠大時(shí),具有抗截獲的能力。
由于載波頻率是跳變的,具有抗單頻及部分帶寬干擾的能力。當(dāng)跳變的頻率數(shù)目足夠多時(shí),跳頻帶寬足夠?qū)挄r(shí),其抗干擾能力是很強(qiáng)。這也是它能在WLAN系統(tǒng)中得到廣泛使用的原因。
利用載波頻率的快速跳變,具有頻率分集的作用,從而使系統(tǒng)具有抗多徑衰落的能力。條件是跳變的頻率間隔具要大于相關(guān)帶寬。
利用跳頻圖案的的正交性可構(gòu)成跳頻碼分多址系統(tǒng),共享頻譜資源,并具有承受過載的能力。
跳頻系統(tǒng)為瞬時(shí)窄帶系統(tǒng),能與現(xiàn)有的窄帶系統(tǒng)兼容通信。即當(dāng)跳頻系統(tǒng)處于某一固定載頻時(shí),可與現(xiàn)有的定頻窄帶系統(tǒng)建立通信。另外,跳頻系統(tǒng)對(duì)模擬信源和數(shù)字信源均適用。
跳頻系統(tǒng)無明顯的無近效應(yīng)。這是因?yàn)楫?dāng)大功率信號(hào)只在某個(gè)頻率上產(chǎn)生遠(yuǎn)近效應(yīng),當(dāng)載波頻率跳變至另一個(gè)頻率時(shí)則不再受其影響。這一點(diǎn),使跳頻系統(tǒng)在移動(dòng)通信中易于得到應(yīng)用與發(fā)展。 跳頻系統(tǒng)也有其缺點(diǎn)和局限:
信號(hào)的隱蔽性差。因?yàn)樘l系統(tǒng)的接收機(jī)除跳頻器外與普通超外差式接收機(jī)沒有什么差別,它要求接收機(jī)輸入端的信號(hào)噪聲功率比是正值,而且要求信號(hào)功率遠(yuǎn)大于噪聲功率。所以在頻譜儀上是能夠明顯地看到跳頻信號(hào)的頻譜。特別是在慢速跳頻時(shí),跳頻信號(hào)容易被敵方偵察、識(shí)別與截獲。
跳頻系統(tǒng)抗多頻干擾及跟蹤式干擾能力有限。當(dāng)跳頻的頻率數(shù)目中有一半的頻率被干擾時(shí),對(duì)通信會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響,甚至中斷通信。抗跟蹤式干擾要求快速跳頻,使干擾機(jī)跟蹤不上而失效。
快速跳頻器的限制。產(chǎn)生寬的跳頻帶寬、快的跳頻速率、偽隨機(jī)性好的跳頻圖案的跳頻器在制作上遇到很多困難,且有些指標(biāo)是相互制約的。因此,使得跳頻系統(tǒng)的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)也受到了局限。
一種用RF載波在大量RF信道上跳頻實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻的技術(shù),它用隨機(jī)或偽隨機(jī)代碼確定使用通道的序列。
同DSSS一樣,F(xiàn)HSS使用一個(gè)PN碼。但是它不是將PN碼調(diào)制到RF載波上,而是用這個(gè)PN碼確定離散頻率的次序。這些離散頻率就成了RF載波。本質(zhì)上,F(xiàn)HSS是一個(gè)RF系統(tǒng),在這個(gè)系統(tǒng)中,RF載波不斷跳變(這也是它名字的由來),從一個(gè)頻點(diǎn)跳到另一人頻點(diǎn)(在給定的頻率范圍內(nèi))。