跳頻圖案的產(chǎn)生及跳頻同步方法

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1、1跳頻圖案的產(chǎn)生1.1什么是跳頻圖案?為了不讓敵方知道我們通信使用的頻率，需要經(jīng)常改變載波頻率，即“打一槍換一個地方”似地對載波頻率進行跳變，跳頻通信中載波頻率改變的規(guī)律，叫作跳頻圖案。通常我們希望頻率跳變的規(guī)律不被敵方所識破，所以需要隨機地改變以至無規(guī)律可循才好。但是若真的無規(guī)律可循的話，通信的雙方(或友軍)也將失去聯(lián)系而不能建立通信。因此，常采用偽隨機改變的跳頻圖案。只有通信的雙方才知道此跳頻圖案，而對敵方則是絕對的機密。所謂“偽隨機”，就是“假”的隨機，其實是有規(guī)律性可循的，但當敵方不知跳頻圖案時，就很難猜出其跳頻的規(guī)律來。圖1－1所示為一個跳頻圖案。圖中橫軸為時間，

2、縱軸為頻率。這個時間與頻率的平面叫作時頻域。也可將這個時頻域看作一個棋盤，橫軸上的時間段與縱軸上的頻率段構(gòu)成了棋盤格子。陰影線代表所布棋子的方案，就是跳頻圖案；它表明什么時間采用什么頻率進行通信，時間不同頻率也不同。?圖1－1圖1－1中所示為一跳頻圖案，它是在一個時間段內(nèi)傳送一個或多個比特信息。通常稱此時間段叫跳頻的駐留時間，稱頻率段為信道帶寬。在時頻域這個“模盤”上的一種布子方案就是一個跳頻圖案。當通信收發(fā)雙方的跳頻圖案完全一致時，就可以建立跳頻通信了。圖1－2所示就是建立跳頻通信的示意圖。圖1－2其中t表示時間，s表示空間，f表示頻率。當收、發(fā)雙方在空間上相距一定距離時

3、，只要時頻域上的跳頻圖案完全相重合，就表示收、發(fā)雙方同步跳頻地進行通信。1.2跳頻圖案與跳頻頻率表跳頻圖案是由跳頻指令控制頻率合成器所產(chǎn)生的頻率序列。跳頻系統(tǒng)中，跳頻帶寬和可供跳變的頻率(頻道)數(shù)目都是預(yù)先定好的。比如說，跳頻帶寬為5MHz，跳頻頻率的數(shù)目是64個，頻道間隔是25kHz。這樣，在5MHz帶寬內(nèi)可供選用的頻道數(shù)遠大于64個，那么你怎樣選擇出64個頻率來呢?這就是所謂的跳頻頻率表。根據(jù)電波傳播條件、電磁環(huán)境條件以及敵方干擾的條件等因素來制定一張或幾張具有64個頻率的頻率表，即f1，f2，…f64，另一張可以是f1’，f2’,…f64’。如果采用f1，f2，…f6

4、4這張頻率表，那么跳頻指令發(fā)生器則是根據(jù)這張頻率表向頻率合成器發(fā)出指令進行跳頻的。那么又怎樣在這64個頻率中做到偽隨機地跳頻呢?這就是由圖1－3所示的跳頻指令發(fā)生器和頻率合成器來實現(xiàn)的。圖1－3???跳頻指令發(fā)生器主要是一個偽碼發(fā)生器。偽碼發(fā)生器在時鐘脈沖的推動下，不斷地改變碼發(fā)生器的狀態(tài)。不同的狀態(tài)對應(yīng)于一張?zhí)l頻率表中的一個頻率。64種狀態(tài)則對應(yīng)64個頻率。再根據(jù)此頻率，按照頻率合成器可變分頻器、置位端的要求，轉(zhuǎn)換成控制頻率合成器的跳頻指令。由于偽碼發(fā)生器的狀態(tài)是偽隨機地變化，所以頻率合成器輸出的頻率也在64個頻率點上偽隨機的跳變，便生成了偽隨機地跳頻圖案。當頻率表不同

5、時，雖然用同一個偽碼發(fā)生器，實際所產(chǎn)生的跳頻圖案也是不同的。1.3跳頻圖案的選擇一個好的跳頻圖案應(yīng)考慮以下幾點：圖案本身的隨機性要好，要求參加跳頻的每個頻率出現(xiàn)的概率相同。隨機性好，抗干擾能力也強。?圖案的密鑰量要大，要求跳頻圖案的數(shù)目要足夠多。這樣抗破譯的能力強。各圖案之間出現(xiàn)頻率重疊的機會要盡量的小，要求圖案的正交性要好。這樣將有利于組網(wǎng)通信和多用戶的碼分多址。上面談過，跳頻圖案的性質(zhì)，主要是依賴于偽碼的性質(zhì)。所以選擇偽碼序列成為獲得好的跳頻圖案的關(guān)鍵。1.4幾種常用的偽隨機序列偽隨機序列也稱作偽碼。它是具有近似隨機序列(噪聲)的性質(zhì)，而又能按一定規(guī)律(周期)產(chǎn)生和復(fù)制

6、的序列。因為隨機序列是只能產(chǎn)生而不能復(fù)制的，所以稱其是“偽”的隨機序列。常用的偽隨機序列有m序列、M序列和R－S序列。圖1－4所示是一個由三級移位寄存器與模2加法器構(gòu)成的m序列發(fā)生器，它產(chǎn)生的序列最大長度(周期)是2n－1位，這里n＝3，即最大序列長度是7位。圖中第二級和第三級的輸出經(jīng)模2加法器后反饋到第一級的輸入端，構(gòu)成的反饋電路叫反饋邏輯。模2加法運算是線性運算，所以是線性的反饋邏輯。只有當反饋邏輯滿足某種條件時，移位寄存器輸出的序列長度才是2n－1位，達到最大的長度。否則產(chǎn)生的序列就達不到2n－1位那樣長。所以也把m序列叫作最大長度線性移位寄存器序列。?圖1－4m序列

7、發(fā)生器如果反饋邏輯中的運算含有乘法運算或其他邏輯運算，則稱作非線性反饋邏輯。由非線性反饋邏輯和移位寄存器構(gòu)成的序列發(fā)生器所能產(chǎn)生最大長度序列，就叫作最大長度非線性移位寄存器序列，或叫作M序列，M序列的最大長度是2n。圖1－5給出一個七級的M序列發(fā)生器的框圖?？梢钥闯?，與線性反饋邏輯不同之處在于增加了“與門”運算，與門具有乘法性質(zhì)。?圖1－5M序列發(fā)生器利用固定寄存器和m序列發(fā)生器可以構(gòu)成R－S序列發(fā)生器。它所產(chǎn)生的R－S序列是一種多進制的具有最大的最小距離的線性序列。圖1－6給出R－S序列發(fā)生器的框圖。圖中，A為三