差分跳頻技術(shù)探析

一、差分跳頻技術(shù)的原理

要探究差分跳頻技術(shù)的原理，首先讓我們來看一下這個公式Fn=G（Fn-1，Xn），其中Fn為當(dāng)前的頻率值，上一跳為Fn-1，Xn則代表當(dāng)前時刻的數(shù)據(jù)符號。而G（·）可以看做一個G函數(shù)，而且G函數(shù)可以實現(xiàn)正變換和逆變換。G函數(shù)的正變換是上一跳時刻的頻率值和當(dāng)前數(shù)據(jù)符號通過G轉(zhuǎn)換成當(dāng)前時刻頻率值，逆變換則是上一跳和當(dāng)前的頻率值通過G變換成當(dāng)前時刻數(shù)據(jù)。這就要求首先要用接收端的數(shù)字化寬帶接受信號后，由FFT分析出上一跳和當(dāng)前的頻率值，經(jīng)G函數(shù)逆變換求的當(dāng)前時刻數(shù)據(jù)。

因為差分跳頻技術(shù)用的是軟件無線電的方式，所以就簡化了系統(tǒng)有關(guān)硬件方面的電路結(jié)構(gòu)。而解調(diào)的過程則是在接收端運用A/D采樣化模擬信號為數(shù)據(jù)信號，接著和嚇一跳采集來的數(shù)據(jù)進行FFT運算，得到當(dāng)前時刻頻率。根據(jù)上圖，前一次的頻率點如果和當(dāng)前的不相等，則為不同步，進而不能確定解調(diào)頻率的工作。反之只有同步后才能確定真正的解調(diào)碼。

這些原理決定了差分跳頻技術(shù)的幾大特性。首先，有關(guān)的G函數(shù)具有產(chǎn)生跳頻圖案和調(diào)制解調(diào)的功能，可以說G函數(shù)是這一技術(shù)的核心。G函數(shù)的變換，不僅使跳頻控制和數(shù)傳過程自動產(chǎn)生了跳頻圖案，而且使頻率和數(shù)據(jù)之間“書-頻”編碼得以實現(xiàn)。但是對于G函數(shù)的探究還應(yīng)繼續(xù)深入，因為數(shù)據(jù)流的難以控制的特性，直接的影響了跳頻圖案的性能。其次，作為一種異步跳頻體制的差分跳頻對于任意時刻的發(fā)端頻率是無法預(yù)測的，從而則是消除了頻率符合其的需要。最后，這種技術(shù)所用的體制還是一種相關(guān)的跳頻體制。這是由于差分跳頻所用的G函數(shù)，使得上下頻率是息息相關(guān)的，就連解調(diào)還原都是依照這種相關(guān)性，也可以稱這種跳頻為相關(guān)跳頻。

二、差分跳頻技術(shù)的有關(guān)分析

在差分跳頻通信的過程中，會產(chǎn)生跳頻圖案。所以我們需要對跳頻圖案進行分析。跳頻圖案又有哪些特點呢？我們接下來進行介紹。

（1）相鄰頻點具有不重復(fù)性。在差分跳頻圖案進行轉(zhuǎn)移時，一定會從另外一個頻率子集中選出一個頻率，所以不會產(chǎn)生相鄰相同的頻率，即跳頻圖案相鄰頻點具有不重復(fù)性。（2）初始頻率與待傳數(shù)據(jù)流決定了跳頻圖案。差分跳頻圖案不但與發(fā)端數(shù)據(jù)流有關(guān)，還和初始頻率有關(guān)。所以，在收端必須得到初始頻率，否則收端無法恢復(fù)出發(fā)端的數(shù)據(jù)。（3）跳頻圖案不存在初始密鑰，跳頻密鑰其實就是數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流是一種不斷改變著的流動密鑰。（4）時間不參與跳頻圖案的運算。

以前的跳頻圖案和和差分跳頻圖案不同，以前的跳頻圖案出了序控制意外，初始密鑰和時間參數(shù)都是跳頻圖案運行的一部分。而差分跳頻圖案的運行只需要數(shù)據(jù)流，它就相當(dāng)于密鑰，而與時間無關(guān)。

除此之外，我們還要對差分跳頻技術(shù)的抗干擾力進行一定的分析。差分跳頻技術(shù)的抗干擾性是由它的高跳速所促成的。多徑時延遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于頻率駐留的時間，這樣便使本跳信號無法落到本跳內(nèi)，可是如果把駐留時間變小，就是本跳信號落入下一跳的幾率提高。而本跳和下一跳的頻率不相同時，根據(jù)正確的頻率揀擇，會出現(xiàn)檢測失誤，形成干擾信號。所以差分跳頻的抗干擾性仍然有待加強。據(jù)此，很多人用增加帶寬的方法來提高它的抗干擾能力，這有異于傳統(tǒng)和常規(guī)的跳頻技術(shù)，主要是提高阻塞的抗干擾能力也同樣是提高抗多徑干擾能力。

三、差分跳頻技術(shù)的應(yīng)用

差分跳頻是一種新型的擴頻技術(shù)，不同于傳統(tǒng)調(diào)頻技術(shù)，它有著傳輸速度快、防跟蹤性能強等特點。所以差分跳頻技術(shù)能夠很好地用于其他領(lǐng)域。下面我就來介紹差分跳頻技術(shù)是如何運用于短波窄帶猝發(fā)通信的。

在發(fā)射與接收方面窄帶差分跳頻和寬帶差分跳頻基本上是相同的。而在跳速、頻率集頻點數(shù)等方面它們存在著差異，這幾個方面共同決定了差分跳頻的屬性。

與寬帶差分跳頻相比，窄帶差分跳頻的帶寬窄，所以它們相同的跳速時，可用的頻數(shù)就會減少。這就是由帶寬和最小頻率共同決定的。所以說最小頻率間隔的選擇是最重要的也是最基礎(chǔ)的。接下來還要對頻率集頻點數(shù)與最小自由距離進行選擇。

所謂的最小自由距離，就是對于兩條互相一同且長度無限頻率轉(zhuǎn)移路徑中的最小漢明距離。這一選擇必然和差分跳頻的核心G函數(shù)有著密不可分的聯(lián)系，也可以說G函數(shù)確定了最小自由距離，而最小自由距離則是一種重要參數(shù)，它影響了通訊系統(tǒng)誤碼性。

而另一種選擇是頻率集頻點數(shù)，它承接了最小頻率間隔，并且是由跳速和帶寬的反比來決定的其中的可用頻點數(shù)。必然，這一項也是和G函數(shù)緊密聯(lián)系的，根據(jù)G函數(shù)的相關(guān)性，就可以看出在頻率序列頻率依次表現(xiàn)出均勻性和隨機性，這就要求著DFH編碼的完備。除此之外，還要求最大的頻率集里面的頻率點數(shù)不大于帶寬內(nèi)的，這也就是決定了，跳速影響著最大頻率集的頻率點數(shù)。

高速的數(shù)據(jù)傳輸能力是差分跳頻技術(shù)的特點，跳速越高，傳輸速率又快。當(dāng)跳速確定的情況下，每跳所帶的比特數(shù)越多，傳輸速率就越快。

四、結(jié)束語

差分跳頻有著調(diào)制、解調(diào)和跳頻圖案一體，數(shù)字化程度高，傳輸速率快，抗跟蹤能力強等諸多優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用前景。同時，它目前還是有諸多問題等著我們?nèi)ソ鉀Q，只要我們進一步的去研究差分跳頻，相信將來這項技術(shù)一定會為我們所用。