FHSS

　　定义

　　跳频扩频就是用扩频的码序列去进行移频键控(FSK)调制，使载波的频率不断地跳变。跳频系统的跳变频率有多个，多达几十个甚至上千个。传送的信息与这些扩频码的组合进行选择控制，在传送中不断跳变。在接收端，由于有与发送端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原有的信息。

　　所谓跳频，比较确切的意思是：用一定码序列进行选择的多频率频移键控。也就是说，用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变，所以称为跳频。

　　简单的频移键控如2FSK，只有两个频率，分别代表传号和空号。而跳频系统则有几个、几十个、甚至上千个频率、由所传信息与扩频码的组合去进行选择控制，不断跳变。

　　优点

　　跳频图案的伪随机性和跳频图案的密钥量使跳频系统具有保密性。即使是模拟话音的跳频通信，只要敌方不知道所使用的跳频图案就具有一定的保密的能力。当跳频图案的密钥足够大时，具有抗截获的能力。

　　由于载波频率是跳变的，具有抗单频及部分带宽干扰的能力。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。这也是它能在WLAN系统中得到广泛使用的原因。

　　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。

　　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。

　　跳频系统为瞬时窄带系统，能与现有的窄带系统兼容通信。即当跳频系统处于某一固定载频时，可与现有的定频窄带系统建立通信。另外，跳频系统对模拟信源和数字信源均适用。

　　跳频系统无明显的无近效应。这是因为当大功率信号只在某个频率上产生远近效应，当载波频率跳变至另一个频率时则不再受其影响。这一点，使跳频系统在移动通信中易于得到应用与发展。

　　其缺点和局限

　　信号的隐蔽性差[1] 。因为跳频系统的接收机除跳频器外与普通超外差式接收机没有什么差别，它要求接收机输入端的信号噪声功率比是正值，而且要求信号功率远大于噪声功率。所以在频谱仪上是能够明显地看到跳频信号的频谱。特别是在慢速跳频时，跳频信号容易被敌方侦察、识别与截获。

　　跳频系统抗多频干扰及跟踪式干扰能力有限。当跳频的频率数目中有一半的频率被干扰时，对通信会产生严重影响，甚至中断通信。抗跟踪式干扰要求快速跳频，使干扰机跟踪不上而失效。

　　快速跳频器的限制。产生宽的跳频带宽、快的跳频速率、伪随机性好的跳频图案的跳频器在制作上遇到很多困难，且有些指标是相互制约的。因此，使得跳频系统的各项优点也受到了局限。

　　一种用RF载波在大量RF信道上跳频实现扩频的技术，它用随机或伪随机代码确定使用通道的序列。

　　同DSSS一样，FHSS使用一个PN码。但是它不是将PN码调制到RF载波上，而是用这个PN码确定离散频率的次序。这些离散频率就成了RF载波。本质上，FHSS是一个RF系统，在这个系统中，RF载波不断跳变（这也是它名字的由来），从一个频点跳到另一个频点（在给定的频率范围内）。

　　原理

　　跳频扩频（Frequency-Hopping Spread Spectrum，FHSS）技术是一种常用的扩频通信物理层技术。通信时，发送端根据扩频码序列去进行移频键控（FSK）调制，使载波的频率不断地跳变。接收端由于有与发送端完全相同的扩频码序列，从而可以跟踪频率不断跳变的信号并对信号进行解扩，然后通过解调正确地恢复原有的信息。图1是FHSS通信系统的简化方框示意。　　

　　FHSS通信系统与常规通信系统比较

　　FHSS通信系统与常规通信系统相比较，最大的差别在于发射机的载波发生器和接收机中的本地振荡器。在常规通信系统中这二者输出信号的频率固定不变，然而在跳频通信系统中这二者输出信号的频率是跳变的。在跳频通信系统中发射机的载波发生器和接收机中的本地振荡器主要由伪随机码发生器和频率合成器两部分组成。快速响应的频率合成器是跳频通信系统的关键部件。跳频通信系统发信机的发射频率，在一个预定的频率集内由伪随机码序列控制频率合成器由一个跳到另一个。收信机中的频率合成器也按照相同的顺序跳变，产生一个和接收信号频率只差一个中频频率的参考本振信号，经混频后得到一个频率固定的中频信号，这一过程称为对跳频信号的解跳。解跳后的中频信号经放大后送到解调器解调，恢复出传输的信息。假设数据调制采用二进制频移键控调制，T b是一个信息码元比特宽度，每T b秒数据调制器输出两个频率中的一个。每隔T c秒系统输出信号的射频频率跳变到一个新频率上。若T c>T b，这样的频率跳变系统称为频率慢跳变系统。现举例说明频率慢跳变系统的工作过程，如图2所示。

　　图2中，Bb=2/Tb，Tc=3Tb，B RF=8Bb。数据调制器根据二进制数据信号选择两个频率中的一个，即每隔T b秒数据调制器从两个频率中选择一个。频率合成器有8个频率{f 1，f 6，f 7，f 3，f 8，f 2，f 4，f 5}可供跳变，每传送3个比特后跳变到一个新频率。该频率跳变信号在收信机中同本地参考振荡信号进行下变频，参考本振频率的集合为{f 1+f 1F，f 6+f 1F，f 7+f 1F，f 3+f 1F，f 8+f 1F，f 2+f 1F，f 4+f 1F，f 5+f 1F}，下变频后的中频信号集中在频率为f 1F、宽度为Bb的频带中。

　　速度比数据调制器输出符号的变化速度慢。若在每个数据符号中，射频输出信号的频率跳变多次，这样的频率跳变系统就叫做频率快跳变系统。图3给出了频率快跳变系统输出射频信号的频率。图2-6中，Tc=Tb/3，频率合成器有16个频率{f 5，f 11，f 7，f 14，f 12，f 8，f 1，f 2，f 4，f 9，f 3，f 6，f 13， f 10，f 16，f 15}，B =2/Tb，B RF=16Bb。由于FHSS跳频系统的跳变频率有多个，发送信号通过在多个频率之间跳变，可以有效避开窄带干扰，具有抗单频及部分带宽干扰的能力。当跳变的频率数目足够多时，跳频带宽足够宽时，其抗干扰能力很强。

　　跳频技术的意义

　　在现有的DS/CDMA系统中，远近效应是一个很大的问题。由于大功率信号只在某个频率上产生远近效应，当载波频率跳变到另一个频率时则不受影响，因此跳频系统没有明显的远近效应，这使得它在移动通信中易于得到应用和发展。在数字蜂窝移动通信系统中，如果链路间采用相互正交的跳频图案同步跳频，或者采用低互相关的跳频图案异步跳频，可以使得链路间的干扰完全消除或基本消除，对提高系统的容量具有重要意义。此外，跳频是瞬时窄带系统，其频率分配具有很大的灵活性，在现有频率资源十分拥挤的条件下，这一点具有重要意义。