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一、差分跳频技术的原理
要探究差分跳频技术的原理,首先让我们来看一下这个公式Fn=G(Fn-1,Xn),其中Fn为当前的频率值,上一跳为Fn-1,Xn则代表当前时刻的数据符号。而G(·)可以看做一个G函数,而且G函数可以实现正变换和逆变换。G函数的正变换是上一跳时刻的频率值和当前数据符号通过G转换成当前时刻频率值,逆变换则是上一跳和当前的频率值通过G变换成当前时刻数据。这就要求首先要用接收端的数字化宽带接受信号后,由FFT分析出上一跳和当前的频率值,经G函数逆变换求的当前时刻数据。
因为差分跳频技术用的是软件无线电的方式,所以就简化了系统有关硬件方面的电路结构。而解调的过程则是在接收端运用A/D采样化模拟信号为数据信号,接着和吓一跳采集来的数据进行FFT运算,得到当前时刻频率。根据上图,前一次的频率点如果和当前的不相等,则为不同步,进而不能确定解调频率的工作。反之只有同步后才能确定真正的解调码。
这些原理决定了差分跳频技术的几大特性。首先,有关的G函数具有产生跳频图案和调制解调的功能,可以说G函数是这一技术的核心。G函数的变换,不仅使跳频控制和数传过程自动产生了跳频图案,而且使频率和数据之间“书-频”编码得以实现。但是对于G函数的探究还应继续深入,因为数据流的难以控制的特性,直接的影响了跳频图案的性能。其次,作为一种异步跳频体制的差分跳频对于任意时刻的发端频率是无法预测的,从而则是消除了频率符合其的需要。最后,这种技术所用的体制还是一种相关的跳频体制。这是由于差分跳频所用的G函数,使得上下频率是息息相关的,就连解调还原都是依照这种相关性,也可以称这种跳频为相关跳频。
二、差分跳频技术的有关分析
在差分跳频通信的过程中,会产生跳频图案。所以我们需要对跳频图案进行分析。跳频图案又有哪些特点呢?我们接下来进行介绍。
(1)相邻频点具有不重复性。在差分跳频图案进行转移时,一定会从另外一个频率子集中选出一个频率,所以不会产生相邻相同的频率,即跳频图案相邻频点具有不重复性。(2)初始频率与待传数据流决定了跳频图案。差分跳频图案不但与发端数据流有关,还和初始频率有关。所以,在收端必须得到初始频率,否则收端无法恢复出发端的数据。(3)跳频图案不存在初始密钥,跳频密钥其实就是数据流,数据流是一种不断改变着的流动密钥。(4)时间不参与跳频图案的运算。
以前的跳频图案和和差分跳频图案不同,以前的跳频图案出了序控制意外,初始密钥和时间参数都是跳频图案运行的一部分。而差分跳频图案的运行只需要数据流,它就相当于密钥,而与时间无关。
除此之外,我们还要对差分跳频技术的抗干扰力进行一定的分析。差分跳频技术的抗干扰性是由它的高跳速所促成的。多径时延远远大于频率驻留的时间,这样便使本跳信号无法落到本跳内,可是如果把驻留时间变小,就是本跳信号落入下一跳的几率提高。而本跳和下一跳的频率不相同时,根据正确的频率拣择,会出现检测失误,形成干扰信号。所以差分跳频的抗干扰性仍然有待加强。据此,很多人用增加带宽的方法来提高它的抗干扰能力,这有异于传统和常规的跳频技术,主要是提高阻塞的抗干扰能力也同样是提高抗多径干扰能力。
三、差分跳频技术的应用
差分跳频是一种新型的扩频技术,不同于传统调频技术,它有着传输速度快、防跟踪性能强等特点。所以差分跳频技术能够很好地用于其他领域。下面我就来介绍差分跳频技术是如何运用于短波窄带猝发通信的。
在发射与接收方面窄带差分跳频和宽带差分跳频基本上是相同的。而在跳速、频率集频点数等方面它们存在着差异,这几个方面共同决定了差分跳频的属性。
与宽带差分跳频相比,窄带差分跳频的带宽窄,所以它们相同的跳速时,可用的频数就会减少。这就是由带宽和最小频率共同决定的。所以说最小频率间隔的选择是最重要的也是最基础的。接下来还要对频率集频点数与最小自由距离进行选择。
所谓的最小自由距离,就是对于两条互相一同且长度无限频率转移路径中的最小汉明距离。这一选择必然和差分跳频的核心G函数有着密不可分的联系,也可以说G函数确定了最小自由距离,而最小自由距离则是一种重要参数,它影响了通讯系统误码性。
而另一种选择是频率集频点数,它承接了最小频率间隔,并且是由跳速和带宽的反比来决定的其中的可用频点数。必然,这一项也是和G函数紧密联系的,根据G函数的相关性,就可以看出在频率序列频率依次表现出均匀性和随机性,这就要求着DFH编码的完备。除此之外,还要求最大的频率集里面的频率点数不大于带宽内的,这也就是决定了,跳速影响着最大频率集的频率点数。
高速的数据传输能力是差分跳频技术的特点,跳速越高,传输速率又快。当跳速确定的情况下,每跳所带的比特数越多,传输速率就越快。
四、结束语
差分跳频有着调制、解调和跳频图案一体,数字化程度高,传输速率快,抗跟踪能力强等诸多优点,具有广阔的应用前景。同时,它目前还是有诸多问题等着我们去解决,只要我们进一步的去研究差分跳频,相信将来这项技术一定会为我们所用。
要探究差分跳频技术的原理,首先让我们来看一下这个公式Fn=G(Fn-1,Xn),其中Fn为当前的频率值,上一跳为Fn-1,Xn则代表当前时刻的数据符号。而G(·)可以看做一个G函数,而且G函数可以实现正变换和逆变换。G函数的正变换是上一跳时刻的频率值和当前数据符号通过G转换成当前时刻频率值,逆变换则是上一跳和当前的频率值通过G变换成当前时刻数据。这就要求首先要用接收端的数字化宽带接受信号后,由FFT分析出上一跳和当前的频率值,经G函数逆变换求的当前时刻数据。
因为差分跳频技术用的是软件无线电的方式,所以就简化了系统有关硬件方面的电路结构。而解调的过程则是在接收端运用A/D采样化模拟信号为数据信号,接着和吓一跳采集来的数据进行FFT运算,得到当前时刻频率。根据上图,前一次的频率点如果和当前的不相等,则为不同步,进而不能确定解调频率的工作。反之只有同步后才能确定真正的解调码。
这些原理决定了差分跳频技术的几大特性。首先,有关的G函数具有产生跳频图案和调制解调的功能,可以说G函数是这一技术的核心。G函数的变换,不仅使跳频控制和数传过程自动产生了跳频图案,而且使频率和数据之间“书-频”编码得以实现。但是对于G函数的探究还应继续深入,因为数据流的难以控制的特性,直接的影响了跳频图案的性能。其次,作为一种异步跳频体制的差分跳频对于任意时刻的发端频率是无法预测的,从而则是消除了频率符合其的需要。最后,这种技术所用的体制还是一种相关的跳频体制。这是由于差分跳频所用的G函数,使得上下频率是息息相关的,就连解调还原都是依照这种相关性,也可以称这种跳频为相关跳频。
二、差分跳频技术的有关分析
在差分跳频通信的过程中,会产生跳频图案。所以我们需要对跳频图案进行分析。跳频图案又有哪些特点呢?我们接下来进行介绍。
(1)相邻频点具有不重复性。在差分跳频图案进行转移时,一定会从另外一个频率子集中选出一个频率,所以不会产生相邻相同的频率,即跳频图案相邻频点具有不重复性。(2)初始频率与待传数据流决定了跳频图案。差分跳频图案不但与发端数据流有关,还和初始频率有关。所以,在收端必须得到初始频率,否则收端无法恢复出发端的数据。(3)跳频图案不存在初始密钥,跳频密钥其实就是数据流,数据流是一种不断改变着的流动密钥。(4)时间不参与跳频图案的运算。
以前的跳频图案和和差分跳频图案不同,以前的跳频图案出了序控制意外,初始密钥和时间参数都是跳频图案运行的一部分。而差分跳频图案的运行只需要数据流,它就相当于密钥,而与时间无关。
除此之外,我们还要对差分跳频技术的抗干扰力进行一定的分析。差分跳频技术的抗干扰性是由它的高跳速所促成的。多径时延远远大于频率驻留的时间,这样便使本跳信号无法落到本跳内,可是如果把驻留时间变小,就是本跳信号落入下一跳的几率提高。而本跳和下一跳的频率不相同时,根据正确的频率拣择,会出现检测失误,形成干扰信号。所以差分跳频的抗干扰性仍然有待加强。据此,很多人用增加带宽的方法来提高它的抗干扰能力,这有异于传统和常规的跳频技术,主要是提高阻塞的抗干扰能力也同样是提高抗多径干扰能力。
三、差分跳频技术的应用
差分跳频是一种新型的扩频技术,不同于传统调频技术,它有着传输速度快、防跟踪性能强等特点。所以差分跳频技术能够很好地用于其他领域。下面我就来介绍差分跳频技术是如何运用于短波窄带猝发通信的。
在发射与接收方面窄带差分跳频和宽带差分跳频基本上是相同的。而在跳速、频率集频点数等方面它们存在着差异,这几个方面共同决定了差分跳频的属性。
与宽带差分跳频相比,窄带差分跳频的带宽窄,所以它们相同的跳速时,可用的频数就会减少。这就是由带宽和最小频率共同决定的。所以说最小频率间隔的选择是最重要的也是最基础的。接下来还要对频率集频点数与最小自由距离进行选择。
所谓的最小自由距离,就是对于两条互相一同且长度无限频率转移路径中的最小汉明距离。这一选择必然和差分跳频的核心G函数有着密不可分的联系,也可以说G函数确定了最小自由距离,而最小自由距离则是一种重要参数,它影响了通讯系统误码性。
而另一种选择是频率集频点数,它承接了最小频率间隔,并且是由跳速和带宽的反比来决定的其中的可用频点数。必然,这一项也是和G函数紧密联系的,根据G函数的相关性,就可以看出在频率序列频率依次表现出均匀性和随机性,这就要求着DFH编码的完备。除此之外,还要求最大的频率集里面的频率点数不大于带宽内的,这也就是决定了,跳速影响着最大频率集的频率点数。
高速的数据传输能力是差分跳频技术的特点,跳速越高,传输速率又快。当跳速确定的情况下,每跳所带的比特数越多,传输速率就越快。
四、结束语
差分跳频有着调制、解调和跳频图案一体,数字化程度高,传输速率快,抗跟踪能力强等诸多优点,具有广阔的应用前景。同时,它目前还是有诸多问题等着我们去解决,只要我们进一步的去研究差分跳频,相信将来这项技术一定会为我们所用。