超短波数传跳频电台基带设计

超短波数传跳频电台项目是为部队开发的新一代战术电台。从使用角度出发,要求该电台易升级,易维护,能与现有的战术电台互连互通,其工作波形通过软件产生,工作参数可重新配置等。本论文主要针对超短波数传跳频电台的基带处理部分进行了深入研究,结合软件无线电台的体系结构和当前的技术条件,提出了适合使用要求的技术体制,取得了一定的研究成果。在基带处理单元的研究过程中,本文首先从相关原理入手,阐述了基带数字处理的基本理论和方法,对其关键部分——信道RS编译码、信号的插值抽取成形滤波、m序列的相关检测等通过软件仿真说明了数字信号处理的实现过程,为工程开发提供了依据。在理论分析的基础上,结合AD/DA的设计,最终提出了一种通用的基带收发模型,并通过DSP软件和FPGA硬件等实现了基带的收发电路。最后通过调试和测试,基带收发通路工作正常,从而验证了基带设计的正确性。

外军短波、超短波跳频电台发展综述

外军短波、超短波跳频电台发展综述王淑波1 孙海鹏 1 梅文华2 (1. 空军工程大学工程学院陕西西安 710038) (2. (2.北京航空工程技术研究中心北京 100076) 摘要：本文综述了外军短波、超短波跳频电台的发展特点，预计了今后的发展趋势。关键词：短波跳频电台，超短波跳频电台 ABSTRACT：The characteristics of the development of HF and VHF(UHF) frequency-hopping radio used in the foreign armies are described and the development tendency is predicted in this paper. KEYWORD：HF frequency-hopping radio，VHF(VHF) frequency-hopping radio 1 概述短波跳频电台是军事领域中保证远程通信的主要装备。目前，常规的短波单边带跳频电台与新型的短波自适应跳频电台并存共用，且还将延续较长的时间。短波自适应跳频电台将迅速发展而成为军事通信中广泛使用的主要装备。超短波跳频电台是军事通信中应用极广、数量极大的通信装备。其中机载电台随飞机的发展而得以优先发展，但同时也存在着品种繁杂、标准化差、后勤保障困难等问题，在标准化、多功能综合化、多频段组合化和结构模块化等方面，有待进一步完善提高。美国空军为解决这类技术性问题而推行了发展使用标准型机载电台的举措，从而加快了更新换装的速度。地面电台普遍发展缓慢，仍然存在着不同年代的产品并存共用的现象。从技术特征上看，超短波跳频电台在信道间隔、抗干扰能力以及多功能兼容能力等许多方面，都已有很大的改进完善。从配置使用特征上看，超短波跳频电台在对空通信覆盖能力与波道分配利用等方面，都已相当完备而达到较高水平。未来的超短波跳频电台，将在技术性能与战术应用方面有较大的发展，但机载电台优先发展，地面电台落后的局面将难以改变。 2 外军短波、超短波跳频电台发展特点外军短波、超短波跳频电台的发展大致有以下五个特点： (1)从国家地区看，美国和西欧国家短波、超短波跳频电台的发展长期以来居于各国前列，又以美、英两国更为领先，它们对多数国家短波、超短波跳频电台的发展都有较大的直接影响； (2)从装备水平看，跳频电台中，机载电台发展较快、换装较频繁，而相应的地面电台发展较慢、更新规模有限。在各种现役电台中，1950~1990年代出厂的电台都有应用，不同年代的电台数量是两头小、中间大，这种现象还将长期存在； (3)从工作频段看，基本上覆盖了从短波频率到超短波频率范围，但呈现出两头稀疏、中间密集的现象，有些跳频电台已将现有的频段进行了拓宽； (4)从技术体制看，电子技术的许多新技术、新器件和新工艺(如：微电子技术、计算机技术、总线技术、数字技术、软件技术、自适应技术、扩频技术、信号处理技术等)，在短波、

GSM跳频技术与频点

射频跳频：TRX的发射TX和接收RX都参与跳频。小区参与跳频频点数可以超过该小区内的TRX数目。基带跳频：每个发信机工作在固定的频率上，TX不参与跳频，通过基带信号的切换来实现发射的跳频，但其接收必须参与跳频。因此小区跳频频点数不可能大于该小区的TRX数。跳频技术源于军事通信，目的是为了获得较好的保密性和抗干扰能力。跳频分为快速和慢速两种，GSM中的跳频属于慢跳频。跳频方式从时域概念上分为帧跳频和时隙跳频，从载频实现方式上分为射频跳频和基带跳频。帧跳频：每个TDMA帧频点变换一次，这种方式下，每一个载频可以看做一个信道，在一个小区中帧跳频时BCCH所在的TRX载频上的TCH不能参与跳频，其它不同的载频应有不同MAIO，它是时隙跳频的特例。时隙跳频：即每个TDMA帧的每个时隙频点变换一次，时隙跳频时BCCH所在的TRX 中的TCH可以参加跳频，但目前只在基带跳频时实现。射频跳频：TRX的发射TX和接收RX都参与跳频。小区参与跳频频点数可以超过该小区内的TRX数目。基带跳频：每个发信机工作在固定的频率上，TX不参与跳频，通过基带信号的切换来实现发射的跳频，但其接收必须参与跳频。因此小区跳频频点数不可能大于该小区的TRX 数。就ERICSSON的设备来说，有X总线的为基带跳频；基带跳频的频点数与载波数是一样的；而综合跳频（射频跳频）的频点数一般比载波数多。移动一般为基带跳频，联通一般用的是综合跳频。联通的可用频点少，在满足容量的基础上面，必须采用综合跳频来降低频点干扰咯。基带跳频的技术难点在于如何实现信息数据的高速交换，满足217跳/秒的跳频速度及271kbits/s的数据传输速率。考虑以无线接口时隙为基础进行数据的交换，交换方法可以是空分、时分、数据包交换。基站在设计中采用了先进的总线技术，以时隙交换为基础实现基带跳频，其具体的实现方法为：每个发射机(TRX)调谐在固定频率，有一个固定的ID号。收发信机的编码器将下行信号编码，形成突发格式数据，编码器根据跳频算法计算本突发应调制的频道（即TRX号），加上有关功率控制等附加信息形成特定的数据包格式，收发信机的编码器在固定的时间(子时隙)内发出数据包。调制器对每个子时隙的数据包的TRX号进行检查，如和本TRX的ID号不同，则收下一子时隙；如相同，则将本子时隙的数据包接收下来，延时一时隙再发射到空间接口，实现了基带跳频。射频跳频实现的技术难点主要表现在如何实现宽频带内的快速变频和在快速变频的同时如何保证信号的高质量。快速变频与信号的高质量是相互矛盾的。在GSM系统中各个时隙之间的间隙只有二十几微秒，要实现射频跳频，系统必须在时隙之间二十几微秒的保护时间内快速地从一个频点切换到另一个频点。按照以前的技术，在实现快速跳频的同时必然会带来调制精度下降、接收灵敏度恶化、杂散增加以及阻塞性能下降等一系列负作用。采用紧密频率复用技术时，系统干扰是决定频率复用比的最重要因素。为了降低系统干扰，通常采用的技术是功率控制、非连续发射技术；而为了抗干扰，提高系统在同等干扰条件下的通信质量，通常采用跳频技术。因此，跳频是GSM系统抗干扰和提高频率复用度的一项重要技术。按照GSM规范，慢跳频可以用于GSM通信系统中，跳频是指载波频率在一定范围内，按某种规律跳变。每个小区信道组的跳频功能都能单独激活或关闭。BCCH由于是广播信道，不参与跳频，TCH 信道，SDCCH信道可以使用跳频。基站使用的跳频有两种，基带跳频和射频跳频，各自的

GSM网络跳频原理介绍

题目:跳频原理介绍内容简介: 跳频技术的性能，跳频原理的介绍，比较基带跳频与综合跳频的优缺点，基本原理适用于所有系统。目录1．序 (3)

2. 跳频的性能 (3) 2．1 频率分集 (3) 2．2 干扰分集 (4) 2．3 结论 (5) 3．技术描述 (6) 3．1跳频的方式 (6) 3．1．1 基带跳频 (6) 3．1．2 综合跳频 (7) 3．2 系统配置 (8) 3．2．1基带跳频 (8) 3．2．2综合跳频(配置成两个频率组) (9) 3．2．3综合跳频(包括BCCH频点) (10) 3．3跳频法则 (10) 3．3．1循环跳频 (10) 3．3．2随机跳频 (10) 3．3．3正交跳频序列 (11) 3．4通用分组无线服务(GPRS) (11) 4．工程指引 (12) 4．1应用 (12) 4．1．1概述 (12) 4．1．2跳频增益 (12) 4．1．3跳频和用户感觉的语音质量 (13) 4．2参数························································错误！未定义书签。 4．3跳频对GSM系统掉话的影响 (14) 4．4不同跳频频点数对系统质量掉话的改善程度 (15) 4．4．1两个跳频频点情况 (15) 4．4．2三个跳频频点惰况 (16)

4．4．3四个及四个以上跳频频点 (17) 1．序移动无线传播在遇到障碍时会遭受短期的幅度变化，这些变化称为瑞利衰落。不同频率的信号的衰落特性不同。随着频率差别的增大，衰落更加独立。 GSM中通过跳频(载波频率跳变)频率分集技术，保证了一个信息按几个频率发送，使包含码字一部分的所有突发脉冲不会被瑞利衰落以同一种方式破坏，从而提高了传播性能。在通话过程中，当移动台移动到正在使用频点的瑞利衰落谷点(fading dip)或者频点受到干扰时，脉冲非常容易丢失。如果采用跳频技术，同一个位置对于下一个脉冲来说，该位置具有很好的接收特性。由于采用了GSM原理中的编码和交织技术使单一脉冲的丢失对语音质量的影响达到最小。在跳频系统中，每一个小区(cell)都预先分配了一个频率集。通话过程中移动台在每个TDMA帧都改变频率，也就是每秒217跳。 2. 跳频的性能 2．1 频率分集

微型跳频数传电台在特殊领域的应用

微型跳频数传电台的特殊应用领域内容提要：本文结合P900微型跳频数传电台的技术参数，介绍他的特殊应用领域。关键词：微型跳频数传电台P900 特殊领域从跳频通讯的原理看，它属于宽带通讯，因此它的传输速率很高，波特率可以达到230kbps，是普通调频电台的近十倍;它的灵敏度很高，又可以以1瓦的功率传输几十公里的通视距离；特别是它的跳频特性，节约了大量频谱资源，而且保密性抗干扰性能都与普通数传电台不在一个技术平台。原本是应用在军用领域的高科技产品被应用到民用领域。一些跳频数传电台在民用领域逐渐取代了普通数传电台。MICROHARD 公司最新发布的信息，该公司最近研发了一款体积极小，重量极轻的采用跳频技术的数传电台—P900。本文结合技术参数详细介绍该款电台应用于功耗、体积、重量有严格要求的项目，比如：遥控机器人系统，无人机测控，航模遥控，需要太阳能、蓄电池供电的没有市电可提供的项目，网络中继等领域。

下面简单介绍一下P900性能参数：一、性能参数

二、技术特点：从P900的参数指标看，其最大特点就是体积小，重量轻，功耗低。以1W功率可以在通视情况下传送60公里，而且功耗如此之低，传输数率如此之高，其性能价格比相当高，是目前市面上看到的最小体积的一款数传电台。他可以被集成在用户自己开发的设备中，也可以单独使用。 1、工作模式：跳频。由于跳频技术的工作原理得知采用跳频技术的设备属于宽带传输，而且灵敏度高，使得设备在较小发射功率条件下，可以传输较远的距离，而且传输速率很高，这是普通调频电台无法比拟的。 2、功率：10mW - 1W (10-30dBm)可调，根据项目的应用情况随意设置功率，满足项目的需求。功率的调整还要结合接收灵敏度的参数。 3、传输距离：60公里。在1W的功率条件下，通视情况下可以传输60公里，可以满足大部分项目的数传需要。 4、波特率：230.4 kbps。这是目前国内232口传输数据信号波特率最高的，对于大数据量传输的项目是不二的选择。跳频工作模式，1W功率，230kbps,60公里传输距

多项选择题-初级

1、关于基带跳频和射频跳频，正确的说法有（ AB ） A、基带跳频的频率数只能小于或等于发信机数，射频跳频的频率数可以大于发信机数 B、基带跳频一般使用窄带滤波合路器，射频跳频一般使用宽带滤波合路器 C、基带跳频属于慢跳频，射频跳频属于快跳频 D、如果条件允许，射频跳频可获得比基带跳频更高的跳频增益 2、在GSM规中，有两个参数用来定义跳频序列，分别为: （ A、C ） A、MAIO B、TFI C、HSN D、USF 3、关于天线增益说确的是？（A、D ） A、是与基准天线比较得出的相对值 B、馈线驻波比越大，天线增益越小 C、使用功率放大器时，天线增益增大 D、天线辐射越集中，天线增益越大 4、若发生SDCCH掉话，可能发生的状况有：（ ABCD ） A、被叫寻呼无响应 B、位置更新失败 C、SDCCH分配失败 D、TCH分配丢失 E、随机接入失败 5、某小区位于位置区边界, 主要覆盖横穿位置区边界的铁路动脉, 除火车用户外基本没有其他用户. 为减轻SDCCH拥塞, 可能的方案包括（ ACD ） A、提高SDCCH信道数配置 B、降低天线, 缩小覆盖 C、启用动态SDCCH分配功能 D、D、增大小区重选滞后值 6、在以下电调天线和机械天线的比较中，说确的有：（A B D） A、电调天线在增大天线下倾角度过程中，天线方向图基本保持不变。而机械天线在增大天线下倾角度过程中, 天线方向图会随着下倾角的增大而产生一定程度的改变 B、一般情况下电调天线的三阶互调指标要优于机械下倾天线

C、电调天线调整倾角的步进度数为0.2度，而机械天线调整倾角的步进度数为1度，因此电调天线的精度高，效果好 D、电调天线可以对基站天线实行远程监控调整，机械天线则必须到现场进行基站天线调整 7、应用分集接收技术可以大大降低移动通信接收信号不稳定的概率，分集技术主要包括：（A、B、C、D） A、空间分集 B、时间分集 C、频率分集 D、极化分集 8、降低移动系统中干扰的方法有：（A、C、D） A、动态功率控制 B、负荷分担 C、不连续发射 D、跳频 9、从以下情况可以推断小区上行信号可能受到干扰：（B、D） A、TEMS测试中观察到手机占用某一频点通话时Rxqual值达到7。 B、在BSC监控终端上发现该小区各BPC的ICMBAND值不都为1。 C、扫频仪监测到在939~950MHz频段基础噪声达到-100dBm左右。 D、占用开启上下行动态功率控制的小区时，手机从待机状态进入通话状态后Rxlev下降而手机发射功率没有下降。 10、所谓公共控制信道是指面向小区所有手机的控制信道，以下控制信道中不属于公共控制信道的有：（C、D） A、AGCH B、RACH C、FACCH D、SDCCH 11、基站站址设计一般应满足下列要求（ ABDE ） A、在不影响基站布局的情况下，尽量选择现有的电信楼邮电局做站址，以利用其机房电源铁塔等设施 B、将天线的主瓣方向指向高话务密度区，可以加强该地区的信号强度，从而提高通话

超短波综述

超短波综述 1.超短波的概念、特点、优势 2.超短波的工作原理优势 3.超短波现有应用情况介绍 4.结合我单位的实际情况超短波能做到的业务等 5.超短波的发展前景一、超短波的概念 1.1无线通信的划分通常无线通信按工作频段可分为以下几个频段：极长波、超长波、特长波、甚长波、长波、中波、短波、超短波和微波。表1-1列出了无线通信各工作频段所对应的频段名称、频率范围、波段名称和波长范围。超短波通信是指利用波长为10~1m（频率为30~300MHz）的电磁波进行的无线电通信。由于超短波的波长在1~10m之间，所以也称为米波通信。整个超短波的频带宽度是270MHz，是短波频带宽度的将近10倍。由于频带相对较宽，被广泛应用于电视、调频广播、雷达探测、导航、移动通信、军事通信等领域。表1-1无线通信按工作频段的划分

1.2 超短波的传播方式图1-1描绘了几种无线电波的主要传播方式，超短波通信主要依靠地波传播和空间波视距传播，。优点：频段宽，通信容量大；视距以外的不同网络电台可以用相同频率工作，不会相互干扰；可用方向性较强的天线，有利于抗干扰；受昼夜和季节变化的影响小，通信较稳定。缺点：通信距离较近；受地形影响较大，电波通过山岳、丘陵、丛林地带和建筑物时，会被部分吸收或阻挡，导致通信困难或中断。 (a ) 射线 (b ) (c ) 电离层(d )

图1-1 无线电波的主要传播方式（a）直射传播; （b）地波传播; （c）天波传播; （d）散射传播二、超短波通信的工作原理超短波电台一般用于近距离通信，其形式主要是车载、机载、背负、手持等，一般要求其体积小、重量轻、功能多、抗干扰能力强。超短波电台经历多年的发展，其电路形式变化不大。但就具体电路而言，新技术、新器件大量地应用于超短波电台，使超短波电台的性能和功能得到明显的提高和改善，特别是扩频通信技术在超短波电台中的应用，使得电台的抗干扰能力、组网能力都有了质的变化。传统超短波通信系统由终端站和中继站组成，终端站装有发射机、接收机、载波终端机和天线。中继站则仅有通达两个方向的发射机、接收机以及相应的天线。（1）超短波发射机：一般采用间接调频法，即利用调相获得调频的方法。这样可用频率稳定度较高的晶体振荡器作主振器，而不必用复杂的频率控制系统。但为了减少寄生调幅和非线性失真，调制系数不能太大（一般小于0.5 rad）。因此，在这种发射机中要用多级倍频器，以获取所需的频偏，从而提高发射频率的边带功率。发射机末端使用高频率高功率放大器。在超短波低频段尚可用集中参数元件构成调谐回路，其高频端可用微带部件。（2）超短波接收机：一般采用典型的调频式超外差接收机。主要由高频放大、本地震荡、变频（一次或二次）、中频放大、限幅、鉴频及基带放大等部件组成。超短波段外来干扰较多，需在接收机输入端加螺旋式滤波器，在中放级加输入带通滤波器以抑制干扰。中放后的调频信号，通过限幅器，可消去混杂近来的脉冲干扰或寄生调幅波，以改善信噪比。然后用鉴频器把原来的基带信号恢复出来，加以放大，再由载波终端机分路输出相应用户。（3）载波终端机：将超短波发射机和超短波接收机的四线基带信号分路还原合并为多路二线语音信号，接通用户或接至市话交换机的设备。载波终端机只装载超短波终端站。（4）天线：由于超短波波长较短，一般采用结构简单、增益较高、方向性较好的三单元或五单元八木天线。在接近微波段的高频段，也可采用角形面反射天线。现代超短波通信系统的组成可归结为发信通道、接收通道、频率合成器、逻辑控制器、跳频单元、电源及其辅助电路等，如图所示。图中，发信通道部分主要由音频信号处理部分、锁相环调频单元、功放、滤波输出单元电路组成，其作用是将音频信号放大后送至锁相环对VCO调制，形成调频波，再经功率放大、

GSM跳频原理

GSM跳频原理 1.概述引入跳频的原因：GSM体系中的引入有两个主要原因，第一是频率分集，跳频可以保证各个突发在不同的频率上发射，这样就可以对抗由于瑞利衰落等引起的影响，因为这些影响是因频率而异的。第二是干扰分集，在高业务地区，由频率复用带来的干扰显得较为突出。引入跳频后，我们可以对使用相同频率组的远地蜂窝小区配置不同的跳频序列，这样就可以分散使用相同频率集的信道之间的干扰，从中得到收益。引入跳频的目的：提高系统抗干扰，抗衰落能力。GSM的无线接口，也相应采用了跳频的方法+。概念：跳频就是按要求改变信道所用的频率。 GSM中的说明：在GSM系统中，整个突发期间，传输频率保持不变，每个突发的持续时间为577us，故GSM系统的跳频属于慢速跳频(SFH)。图一是不跳频信道的时间和频率关系，图2表示了一个跳频信道的时间和频率关系。从图中可以看出，信道频率在每个突发期间维持不变，而在突发与突发之间，频率的改变则是一种看似杂乱的伪随机序列关系。图1 信道不跳频时的时间频率关系图图2 信道跳频时的时间频率关系示意图在图2中，如果跳频实现是在一个TRU内实现就是射频跳频，如果在一个小区内的多个TRU间实现就是基带跳频。下面举例说明：下图在基带跳频方式下，HSN＝0、RTSL（radio Time SLot no）=2时在不同FN时刻下的信道的使用的跳频序列。在该BTS下，配置有4个TRX。

下图为另一个实例。使用的为射频跳频和不跳频方式。该实例中，BTS有2个TRX。

2.跳频实现流程跳频的实现包括信道分配和信道激活过程。首先，由OMC(操作维护中心)配置BSS及BSS中各信道的参数，这些参数通过BSC下发到BTS的每个信道。再有用户通信需要时，由BSC激活相应的信道进行业务数据传送。 A.信道分配过程信道分配通过由BSC向BTS在Abis接口上发送的若干条消息完成。包括BTS属性设置消息(Set BTS Attributes)，无线载频属性设置消息(Set Radio Carrier Attributes)和信道属性设置消息(Set Channel Attributes)。其中与BTS中跳频实现直接相关的是信道属性设置消息。该消息由OMU接收，再由OMU传给OAMM模块。其详细说明可参考协议12.21。 FH 图3 FUC中 SET FH MODE中的跳频方式 0 不跳频 1 基带跳频BB FH 2 射频跳频RF FH 在BSC后台的数据表R_FHS表中可查看跳频模式及相关信息。 A中Object Instance参数表明本消息的目标信道，包括BTS号，收发信机号，时隙号。Starting Time指明该信道配置的起始时间即起始帧号。FU根据此消息确定本FU所管辖的8个时隙的跳频参数包括HSN、MAIO和ARFCN List(用于构成MA表)，这些参数将在跳频算法中详细说明。 B.信道激活过程

数传电台在专用GPS通信网络的应用(图)

数传电台在专用GPS通信网络的应用(图) 来源：网络资源作者：佚名时间：2009-11-27 11:20:42 一、公众网的优劣通过GPS系统对移动目标进行定位跟踪需要有相应的无线数据通信网络，公众网的GSM、CDPD、CDMA、GPRS等系统具有覆盖范围广，数据传输速率高，信息传输有效可靠等优点，因此，公众网成为车辆防盗报警类业务GPS系统的最佳通信平台。公众网面向公众话音、数据、互联网等业务，信道共用，论次或按流量收费。目前发短信息0.1元/次，在用户话音量较大或基站业务繁忙时，容易造成信息阻塞和丢失，不能保证实时收发信息。有机构部门统计过收发短信息的平均时延是11秒，时间长的达30多分钟(见2000年《移动通信》杂志)。而GPRS数据传输的平均时延在通信空闲时为0~1秒，在通信繁忙时是2~5秒(见2004年第6期《移动通信》的“GPRS数据传输时延测试”------北京交通大学现代通信研究所赵金明等)。另外，“(1)网络的可靠性：无论是中国移动的GPRS网络还是中国联通的CDMA 1X网络都存在一个网络稳定性和可靠性的问题。由于移动通信网络的本质属性导致了其网络可靠性远不及有线网络或者是专用无线通信网。这种网络可靠性问题表现在由于信号比较弱或者是数据网络本身的问题导致的无法拨入移动通信数据网或拨号成功后掉线率比较高等现象。在我们的系统测试过程中，曾出现过连续48小时无法拨入GPRS网络的情况。因此，当GPRS 或CDMA数据终端由于移动通信网络的问题而不能实现数据传输的时候，应采取相应的措施存储数据同时通过短消息或其他方式通知中心服务器，以避免由于移动通信数据网的问题而导致的损失。”;“(2)传输的实时性：基于IP数据包转发的通信，其先天缺陷之一就是它的实时性问题。基于移动通信网络的数据传输，其数据传输的形式是PPP数据包，最终仍是IP包的公网转发传输，所以基于GPRS移动通信的网络数据传输系统有一定的延时，在对实时性要求较高的相关领域，基于GPRS移动通信网络数据传输系统难以胜任。”;“(3)通信速率：主要面向语音通信的移动通信网络其对于每个MS(移动台)或MT(移动终端)分配的带宽是比较窄的，这导致采用移动通信网络传输数据的速度受到一定的限制。(见2005年第4期《移动通信》的“基于GPRS移动通信网络数据传输系统的研究与实现”------东南大学无线电工程系钟子果等)。为了节省运行费用且不受限于人，大容量实时应用类业务GPS系统有必要建立自己的专用无线数据网络平台。二、建专网的可行性专用无线数据网络基站设备投资并不大，无需值守和维护人员。单基站的有效覆盖半径在中小型城市及无高山阻挡地区可达30公里以上，大型中心城市，因高楼密集对电波传

超短波自适应跳频系统的设计与实现

超短波自适应跳频系统的设计与实现跳频技术是扩频技术的一种，是80年代以来出现的一种新的通信方式。跳频通信具有良好的抗干扰性，低截获概率及组网能力，因此跳频技术的一出现，便在军事领域得到了极大的发展。采用跳频技术的短波超短波电台在军事通信中得到了广泛应用，极大地提高了军事装备的抗截获和抗干扰能力，保证了军事指挥系统的安全和有效性。近几年来，由于现代信号处理的发展，通信对抗的激烈程度进一步加强，普通跳频电台已经不能满足新环境下的抗干扰，高可靠性的要求。现代战术协同通信也对军用电台提出多模式、多速率、可扩展等许多新的要求。因此，研制新型跳频电台具有十分重要的战略意义。具有良好通用性和可扩展性的软件无线电技术目前已成为研究热点，其特点非常符合现代军事通信所关注的设备协同性，软件可编程性及系统开放性等多项要求。本文的工作就是在软件无线电的架构下实现一种适应现代军事新要求的自适应跳频电台。第一章介绍了超短波通信和超短波跳频电台在军事领域中的广泛应用及其发展概况。接着分析了新型军用电台的技术要求及发展方向。最后根据这些要求提出了本文工作的目标和基本要求。第二章研究了跳频系统的基本原理和参数特征，并根据对实际战场中的干扰分析和数传同步的特点给出了一种跳频同步方法和数据传输机制。第三章针对普通跳频电台在新环境下的不足，提出了自适应跳频的思路，综合应用频点替换，FCs单频通信等自适应措施躲避干扰。在无法避免干扰的情况下，采用差错控制技术提高通信的可靠性。第四章叙述了自适应跳频的

具体实现结构和流程。本章内详细叙述了跳频数据的帧结构和同步方法，以及各种模式下的自适应处理流程。接着介绍了系统实现的硬件平台，及初步测试结果。最后指出系统需要进一步完善的地方。

军用跳频电台

军用跳频电台军用跳频电台大多是短波或超短波电台。跳频是最常用的扩频方式之一，其工作原理是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式，也就是说，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”是一种用码序列进行多频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。其中：跳频控制器为核心部件，包括跳频图案产生、同步、自适应控制等功能；频合器在跳频控制器的控制下合成所需频率；数据终端包含对数据进行差错控制。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。通信收发双方的跳频图案是事先约好的，同步地按照跳频图案进行跳变。这种跳频方式称为常规跳频( Normal FH）。随着现代战争中的电子对抗越演越烈，在常规跳频的基础上又提出了自适应跳频。它增加了频率自适应控制和功率自适应控制两方面。在跳频通信中，跳频图案反映了通信双方的信号载波频率的规律，保证了通信方发送频率有规律可循，但又不易被对方所发现。常用的跳频码序列是基于m序列、M序列、RS码等设计的伪随机序列。这些伪随机码序列通过移位寄存器加反馈结构来实现，结构简单，性能稳定，能够较快实现同步。它们可以实现较长的周期，汉明相关特性也比较好，但是当存在人为的故意干扰(如预测码序列后进行的跟踪干扰)时，这些序列的抗干扰能力较差。在90年代初，出现了基于模糊（Fuzzy)规则的跳频图案产生器。在这种系统中，由模糊规则、初始条件以及采样模式共同来决定系统的输出序列。只要窃听者不知道模糊规则、初始条件、采样模式三者的任何一个，就无法预测到系统的输出频率，由此就提高了系统的抗窃听能力和抗干扰能力。模糊跳频给出的跳频码序列与传统的跳频码序列相比更加均匀，也更难预测。 90年代末有人提出了混沌（chaotic)跳频序列。其基本思想是通过混沌系统的符号序列来生成跳频序列。在这个混沌系统中要确定一个非线性的映射关系、初始条件和混沌规则，三者唯一确定一个输出序列。由此确定的混沌跳频序列体现了良好的均匀性，低截获概率，良好的汉明相关特性以及具有理想的线性范围。与一般的数字通信系统一样，跳频系统要求实现载波同步、位同步、帧同步。此外，由于跳频系统的载频按伪随机序列变化，为了实现电台间的正常通信，收发信机必须在同一时间跳变到同一频率，因此跳频系统还要求实现跳频图案同步。跳频系统对同步有两个基本要求：一是同步速度快，二是同步能力强。目前跳频电台的同步方法有精确时钟法、同步字头法、自同步法、FFT捕获法、自回归谱估计法等等。在实际应用中，同步方案常常综合使用多种同步方法。例如战术跳频系统中常用扫描驻留同步法，综合使用了精确时钟法、同步字头法、自同步法三种同步方法，分成扫描和驻留两个阶段进行。扫描阶段完成同步头频率的捕获，驻留阶段从同步头中提取同步信息，从而完成收发双方的同步。在自适应跳频中，同步还包括收发双方频率集更新的同步，保证双方同步地实现坏频点替代，否则会使收发双方频率表不一致，导致通信失败。频合器是跳频通信系统中的关键部分，目前大多数跳频电台中使用的频率合成器采用的是锁相环（PLL）频率合成技术，但是该技术的频率转换速度已经接近其极限，要进一步改善的技术难度越来越大，而且分辨率较低。为了能够进一步提高跳频速率，提出了直接式数字频合器(DDS）。它采用全数字技术，具有频率分辨率高，频率转换时间快，输出频率可以很高而且稳定性好，相位噪声低等优点，可满足快速跳频电台对频率合成器的要求。例如在美国的JTIDS中，跳速达到每秒35800跳，只有采用直接数字频合器才能实现。但是DDS的价格昂贵，复杂度大，直接用于战术跳频电台有一定的难度。如果采用DDS+PLL的方法，结合两者的长处，可以获得单一技术难以达到的效果。在跳频系统中，即使在信道条件良好的情况下，仍有可能在少数跳中出现错误，因此有必要进行差错控制。差错控制的方法主要分为两类：一是自动请求重发纠错（ARQ)技术；二是采用前向纠错（FEC)技术。 ARQ技术可以很好的对付随机错误和突发错误，它要求有反馈电路，当信道条件不好时，需要频繁的重发，最终可能导致通信失败。 FEC技术不需要反馈电路，但是需要大量的信号冗余度以实现优良的纠错，从而会降低信道效率。由于纠错码对突发错误的纠错能力较差，而通过交织技术可以使信道中的错误随机化，因此，经常采用编码与交织技术相结合的办法来获得良好的纠错性能。在跳频系统中常用的纠错编码技术有汉明码、BCH码、trellis码、RS码、Golay码、卷积码和硬判决译码、软判决译码等。1993年提出了TURBO码，其信噪比接近于Shannon极限，引起了人们的极大兴趣。与RS码等常用的跳频编码相比， TURBO码在跳频系统中显示了极大的应用潜能。此外，还可以把不同的编码方法结合在一起，取长补短，进行联合编码。在快跳频方式下，还可以运用重发大数判决来克服跳频频段内的快衰落。跳频电台在实际应用中通常要组成跳频通信网，以实现网中的任何两个通信终端均能够做到点到点的正常通信。组网除了要避免近端对远端的干扰、码间干扰、电磁干扰等其它干扰以及由系统引起的热噪声等噪声干扰以外，还要注意避免由组网引起的同道干扰、邻道干扰、互调干扰、阻塞干扰等。采用跳频的多址通信网具有很多优点：抗干扰能力强，低截获概率，低检测概率，对频率选择性衰落有很好的抑制作用等等。但是，与常用的DS/CDMA系统相比，跳频网的最大用户数相对较小。跳频通信网可以分为同步通信网和异步通信网。跳频通信网有多种组网方式，如分频段跳频组网方式、全频段正交跳频组网方式等。在分频段跳频组网方式中，系统把整个频段分成若干个子频段，不同的通信链路采用不同的子频段进行通信，从而有效地防止同一通信网间的干扰。全频段正交跳频组网方式仅用于同步跳频通信网中，也就是说整个通信网中只有一个基准时钟，通过设计在某一相同时刻t的N个相互正交的跳频频率序列来进行组网，这样尽管各个终端间的通信均使用相同频段，但是由于瞬时的跳频频率点不相同，因此可保证它们之间不会出现同频道干扰。自适应跳频通信系统中，由于在通信过程中会去除那些通信条件恶劣的信道，因此频率更新后可能会出现同频道干扰现象，故必须设计一种良好的频点更新算法，保证更新后的跳频序列之间依然是正交的，否则可能会使各通信节点之间频繁出现频率碰撞，导致无法正常通信。实际应用中也可以把以上两种组网方式结合进行。例如英国Recal-Tacticom公司的Jaguar系列电台在组网中就同时采用了这两种组网方式，可组网数目达到200—300个。除了以上这些关键技术以外，调制解调方法在跳频系统中也很重要，可以采用FSK、QAM、QPSK、QASK、DPSK、QPR、数字chirp调制等多种调制方式。自适应跳频系统是在常规跳频系统的基础上，实时地去除固定或半固定干扰，从而自适应地自动选择优良信道集，进行跳频通信，使通信系统保持良好的通信状态。也就是说，它除了要实现常规跳频系统的功能之外，还要实现实时的自适应频率控制和自适应功率控制功能，因此就需要一个反向信道以传输频率控制和功率控制信息。通过可靠的信道质量评估算法，发现了干扰频点后，应当在收发双方的频率表中将其删除，并以好的频点对它们进行替换，以维持频率表的固定大小。这种检测和替换是实时进行的。为增加跳频信号的隐蔽性和抗破译能力，跳频图案除具有很好的伪随机性、长周期外，各频率出现次数在长时间内应具有很好的均匀性。在引入自适应频率替换算法对频率表进行实时更新后，为保障系统性能，仍然要求跳频图案具有很好的均匀性，所以应当依次用不同的质量较好的频点来分别替换被干扰的频点。收端频率表的更新会导致收发频率表的不一致性。为了使收发频率表同步更新，必须通过反馈信道将收端的频率更新信息通知发方。这种信息的相互交换是一种闭环控制过程，需要制定相应的信息交换协议来保证频表可靠的同步更新。衡量协议有效性的另一个重要指标便是频点去除的速度。在检测出干扰频点后，干扰频点去除的速度越快，对通信的影响越小。信道质量评估的另一个作用是进行自适应功率控制。功率控制就是要把有限的发送功率最好地分配给各个跳频信道，使得各个信道都能够以最小发射机功率实现正常通信，从而提高跳频信号的隐蔽性和抗截获能力。在自适应跳频系统中，系统检测每个信道的通信状况，并通过信道质量评估单元中的功率控制算法对每个跳频信道单独进行功率控制。功率控制算法可以基于两种原则：一是比特误码率最小原则，算法为各个跳频信道选择适当的功率，

跳频原理

1、跳频技术跳频就是按照预先定义的跳频序列（FHS）随机地改变正在进行通信的信道所占用频率的技术。在同一个频道组内，各跳频序列应是正交的，各信道在跳频传输过程中不能被碰撞。过去采用跳频技术是为了确保通信的秘密性和抗干扰性，它首先被用于军事通信，后来发现在移动通信中，电波传播多径效应引起的瑞利衰落与传输的发射频率有关，衰落空洞将因频率的不同发生在不同地点，如果在通话期间载波频率在几个频点上变化，则传送信息仅在短时间内受到衰落空洞的影响，尤其是处于多径环境中的漫速移动的移动台通过采用跳频技术，能大大改善移动台的通信质量，可达到频率分集的效果。此外，跳频还具有干扰分集的作用。由于跳频频道间的不相关性，分离了来自许多小区的同频干扰，可提高蜂房小区的容量。跳频系统分为快跳频和慢跳频两种。慢跳频的跳频频率低于或等于调制符号速率，即在一个或几个调制符号周期内跳频一次；快跳频的跳频频率大于调制符号速率，即在一个调制符号周期内跳频一次以上。 1、GSM的跳频技术在GSM标准中采用慢跳频技术。每秒217跳，每跳周期为1200比特。GSM系统中的跳频分为基带跳频和射频跳频两种。基带跳频的原理是将话音信号随着时间的变换使用不同频率发射机发射，其原理图如图6.26所示。 TR X1 TR X2 TR X3 TR X4 图6.26 基带跳频原理

由上图可见，基带跳频中可供跳频的频率数N(hop)≦基站载频数N(TRX)。基带跳频适用于合路器采用空腔耦合器的基站，由于这种空腔耦合器的谐振腔无法快速改变发射频率，故基站无法靠改变载频频率的方法实现跳频。实施的方框图如图6-27所示，其中，收发信机负责无线信号的接收与发送，基带处理单元进行信道的处理。图6.27基带跳频实施框图为了实现基带跳频，如上图所示，收发信机与基带处理单元之间的连接由路由转接器来控制，在用户通信过程中，要求无论移动台通信频率如何变化，负责处理用户链路的基带处理单元要保持不变，而基带跳频中所有收发信机的频率也不变。那么，怎样才能确保跳频实现呢？其实只要在路由转接器中根据预先设定的跳频方式来改变收发信机与基带处理单元之间的连接，就能保证该基带处理单元与用户之间的通信链路始终保持畅通。由此可见，由于频率变换的范围仅限于基站所拥有的收发信机的个数，故跳频的频率数N(hop) ≦基站载频数N(TRX)。射频跳频是将话音信号用固定的发射机，由跳频序列控制，采用不同频率发射，原理图如图6-28所示。射频跳频为每个时隙内的用户均跳频（TRX1因为是BCCH 信道所在的载频，故不跳频），可供跳频的频率数N(hop)不受基站载频数N(TRX)的限制，GSM 规范规定每个小区最多可有64个频率供跳频。 1 2 3 4 5 6 7 TR X 1TR X 2 图6.28 射频跳频原理图射频跳频适用于合路器采用宽带耦合器的基站，由于这种宽带耦合器与发射器频率的变化无关，故在跳频时载频与手机根据预设的跳频序

跳频通信系统中的迟入网技术研究

科技情报开发与经济ＳＣＩ－ＴＥＣＨＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ２００７年第１７卷第２期随着跳频技术的出现，跳频通信得到了迅速发展，由于其独特的技术性能，跳频通信在军事领域得到了广泛的应用。跳频信号的载频具有伪随机跳变的特点，而侦察方无法预先获知其跳变规律，因此难以用伪码同步方法来实现对跳频信号的解跳侦收。本文讨论了跳频通信中的同步控制技术，并提出了一种实现迟入网同步的有效方法。１系统结构及基本原理以一种数字化的超短波跳频电台的简要框图为例（见图１），图中Ａｉｎ，Ａｏｕｔ分别表示模拟话音输入和输出。ＤＳＰ是进行同步控制和信号处理的核心模块。发送时，ＤＳＰ主要完成信号的组织、波形形成、驱动频率合成器跳频等任务；接收时，完成信号捕获、同步信息接受、驱动频率合成器跳频以实现解跳及对基带信号进行码元判决等。数字上、下变频器的作用是在ＤＳＰ和高速Ａ／Ｄ／Ａ器件之间完成取样率的匹配，同时进行调制、解调；跳频码发生器根据ＤＳＰ提供的时间信息ＴＯＤ（ＴｉｍｅＯｆＤｅｌａｙ），启动加密算法计算出伪随机的跳频码送给ＤＳＰ；主控单片机用于对系统内的各模块功能进行集中控制和协调，并提供人机接口；外接计算机用于数据传输。２时间信息（ＴＯＤ）与３种跳频同步分类２．１ＴＯＤ设计格式为了提高跳频电台的抗干扰能力，同步频率要随时间变化。我们设计了一种非线性的ＴＯＤ表示方法（见图２），将ＴＯＤ分为高段和低段，高段以１ｍｉｎ为计时单位，低段以跳频间隔为计时单位，低段计够１ｍｉｎ后要向高段进位；所以低段只需要１６ｋｂ，高段为３２ｋｂ。ＴＯＤｈ与ＴＯＤｌ一起代表了系统的实时状态。２．２３种跳频同步的关系跳频同步又分为初始同步、迟入网同步和勤务同步。初始同步是指接收方通过接收同步字头实现与发送方同步的过程；迟入网同步是指未能通过接收初始同步入网的电台或者初始同步后又失去同步的电台，通过接收发送方在信息（话音数据或数传数据）跳中的迟入网同步信息实现跳频同步；勤务同步是指接受方在取得初始同步或者迟入网同步后，仍然需要通过接收方插入在信息（如话音数据）跳中的勤务同步信息来保持同步，以免因为收发双方频率源漂移等原因丢失跳频同步。通常迟入网同步跳和勤务同步跳放在一起设计，只是用途不同而已，简称为迟入网同步。插入在信息跳中的迟入网同步信息和勤务同步信息称为迟入网勤务同步信息，简称为勤务同步；也就是说勤务信息的作用有两个：迟入网同步和同步跟踪保持。同步跟踪保持在跳频同步中必不可少。不同电台之间由于系统频率源的差异，会造成彼此定时关系的差异。这种差异在同步之后会导致失步。这是因为，两电台获得初始同步以后，在接受机前端收发的跳沿（起跳时刻）是对齐的，现在假定收方的系统频率源略快于发方，那么收方的抽样定时也就略快于发方，从而收方的跳频间隔略快于发方，见图３。当然这里为了说明问题，对时钟差异做了夸大。由图３可以看出，同步后随着时间增长，跳沿的逐渐错开会导致信号接收出错，直至完全失步。在设计中应避免这种失步，需要设置跳频勤务信息跳，实现跳频同步跟踪保持。勤务信息的接收应具有判断这种跳沿错开方向及大小的作用，所以说，勤务信息是同步保持及快速再同步的保证。用于计算同步频率的算法称为同步频率算法。在设计同步频率算法时，不管在初始同步中，还是在迟入网勤务同步中，同步频率算法都采用一个不变的算法，但要求这一组同步频率应具有足够的随机性，以提高同步信息的防截获、抗干扰能力。因此在同步方案设计与实现中，对算法提出了很高的要求。３迟入网同步方案３．１勤务序列格式本通信系统的设计方案为，每隔２８０跳发一组勤务信息序列，共２０跳（传插有６跳数据），用于迟入网同步和跳频跟踪保持。设计的跳频迟入网勤务同步序列组成格式见图４。它由同步序列、网号、ＴＯＤ构成，各自的跳数分配如下：第一组ｆ０￣ｆ５发＼Ｗａｌｓｈ０～＼Ｗａｌｓｈ５（＼表示负的）；第二组ｆ２￣文章编号：１００５－６０３３（２００７）０２－０１９７－０２收稿日期：２００６－０９－１１跳频通信系统中的迟入网技术研究李冬贵，帖翊，陈生潭（西安电子科技大学，陕西西安，７１００７１）摘要：介绍了超短波跳频电台系统结构及基本原理，分析了时间信息（ＴＯＤ）与３种跳频同步分类，提出了一种迟入网同步方案。关键词：跳频通信；跳频同步；迟入网同步中图分类号：ＴＵ９１４．４１文献标识码：Ａ图１系统结构图示图２ＴＯＤ表示方法注：图中带端点的箭头指示的是跳频起始时刻—— —跳沿；第几跳指初始同步完成后跳频跳数计数的跳序数。图３收发跳沿错开的情况１９７

GSM的基带跳频和射频跳频!(总结)

跳频技术源于军事通信，目的是为了获得较好的保密性和抗干扰能力。跳频分为快速和慢速两种，GSM中的跳频属于慢跳频。跳频方式从时域概念上分为帧跳频和时隙跳频，从载频实现方式上分为射频跳频和基带跳频。帧跳频：每个TDMA帧频点变换一次，这种方式下，每一个载频可以看做一个信道，在一个小区中帧跳频时BCCH所在的TRX载频上的TCH不能参与跳频，其它不同的载频应有不同MAIO，它是时隙跳频的特例。时隙跳频：即每个TDMA帧的每个时隙频点变换一次，时隙跳频时 BCCH所在的TRX中的TCH可以参加跳频，但目前只在基带跳频时实现。射频跳频：TRX的发射TX和接收RX都参与跳频。小区参与跳频频点数可以超过该小区内的TRX数目。基带跳频：每个发信机工作在固定的频率上，TX不参与跳频，通过基带信号的切换来实现发射的跳频，但其接收必须参与跳频。因此小区跳频频点数不可能大于该小区的TRX数就ERICSSON的设备来说，有X总线的为基带跳频；基带跳频的频点数与载波数是一样的；而综合跳频（射频跳频）的频点数一般比载波数多。移动一般为基带跳频，联通一般用的是综合跳频。联通的可用频点少，在满足容量的基础上面，必须采用综合跳频来降低频点干扰咯。基带跳频的技术难点在于如何实现信息数据的高速交换，满足217跳/秒的跳频速度及271kbits/s的数据传输速率。考虑以无线接口时隙为基础进行数据的交换，交换方法可以是空分、时分、数据包交换。基站在设计中采用了先进的总线技术，以时隙交换为基础实现基带跳频，其具体的实现方法为：每个发射机(TRX)调谐在固定频率，有一个固定的ID号。收发信机的编码器将下行信号编码，形成突发格式数据，编码器根据跳频算法计算本突发应调制的频道（即TRX号），加上有关功率控制等附加信息形成特定的数据包格式，收发信机的编码器在固定的时间(子时隙)内发出数据包。调制器对每个子时隙的数据包的TRX号进行检查，如和本TRX的ID号不同，则收下一子时隙；如相同，则将本子时隙的数据包接收下来，延时一时隙再发射到空间接口，实现了基带跳频。射频跳频实现的技术难点主要表现在如何实现宽频带内的快速变频和在快速变频的同时如何保证信号的高质量。快速变频与信号的高质量是相互矛盾的。在GSM系统中各个时隙之间的间隙只有二十几微秒，要实现射频跳频，系统必须在时隙之间二十几微秒的保护时间内快速地从一个频点切换到另一个频点。按照以前的技术，在实现快速跳频的同时必然会带来调制精度下降、接收灵敏度恶化、杂散增加以及阻塞性能下降等一系列负作用。采用紧密频率复用技术时，系统干扰是决定频率复用比的最重要因素。为了降低系统干扰，通常采用的技术是功率控制、非连续发射技术；而为了抗干扰，提高系统在同等干扰条件下的通信质量，通常采用跳频技术。因此，跳频是GSM系统抗干扰和提高频率复用度的一项重要技术。按照GSM规范，慢跳频可以用于GSM通信系统中，跳频是指载波频率在一定范围内，按某种规律跳变。每个小区信道组的跳频功能都能单独激活或关闭。BCCH由于是广播信道，不参与跳频，TCH信道，SDCCH信道可以使用跳频。基站使用的跳频有两种，基带跳频和射频跳频，各自的实现原理是不相同的。系统中具有多个相对独立的基带处理单元和载频处理单元，每一个载频处理单元的工作频点固定不变；每一路通信的业务信息由固定的基带单元处理，按照时间顺序和一定的跳频规则，通过总线结构，将处理后待发送的信息传送到工作于不同频点的载频单元处理并发送。这种跳频的实现方式称为“基带跳频”。在基带跳频中，每个发信机工作在一个不变的频率，