跳频通讯
跳频是最常用的扩频办法之一，其作业原理是指收发两边传输信号的载波频率依照预订规矩进行离散改动的通讯办法，也便是说，通讯中运用的载波频率受伪随机改动码的操控而随机跳变。从通讯技能的完结办法来说，“跳频”是一种用码序列进行多频移键控的通讯办法，也是一种码控载频跳变的通讯体系。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距离随机跳变的。图1给出了跳频通讯体系单端示意图，其间：跳频操控器为核心部件，包含跳频图画发生、同步、自习惯操控等功用；频合器在跳频操控器的操控下组成所需频率；数据终端包含对数据进行差过错操控。
与定频通讯比较，跳频通讯比较荫蔽也难以被截获。只需对方不清楚载频跳变的规矩，就很难截获我方的通讯内容。一起，跳频通讯也具有杰出的抗搅扰才干，即便有部分频点被搅扰，依然在其他未被搅扰的频点上进行正常的通讯。因为跳频通讯体系是瞬时窄带体系，它易于与其他的窄带通讯体系兼容，也便是说，跳频电台能够与惯例的窄带电台互通，有利于设备的更新。
通讯收发两边的跳频图画是事前约好的，同步地依照跳频图画进行跳变。这种跳频办法称为惯例跳频（Normal FH）。跟着现代战争中的电子对立越演越烈，在惯例跳频的根底上又提出了自习惯跳频。它添加了频率自习惯操控和功率自习惯操控两方面。
要害技能
跳频图画
在跳频通讯中，跳频图画反映了通讯两边的信号载波频率的规矩，确保了通讯方发频率有规矩可循，但又不易被对方所发现。常用的跳频码序列是根据m序列、M序列、
RS码等规划的伪随机序列。这些伪随机码序列经过移位寄存器为反应结构来完结，结构简略，功用安稳，能够较快完结同步。它们能够完结较长的周期，汉明相关特性也比较好，可是当存在人为的成心搅扰（如猜测码序列后进行的盯梢搅扰）时，这些序列的抗搅扰才干较差。
在90年代初，呈现了根据含糊（Fuzzy）规矩的跳频图画发生器。在这种体系中，由含糊规矩、初始条件以及采样形式共同来决议体系的输出序列。只需偷听者不知道含糊规矩、初始条件、采样形式三者的任何一个，就无法猜测到体系的输出频率，由此就进步了体系的抗偷听才干和抗搅扰才干。含糊跳频给出的跳频码序列与传统的跳频码序列比较愈加均匀，也更难猜测。
90年代末有人提出了混沌(chaotic)跳频序列。其根本思想是经过混沌体系的符号序列来生成跳频序列。在这个混沌体系中要确认一个非线性的映射联系、初始条件和混沌规矩，三者仅有确认一个输出序列。由此确认的混沌跳频序列表现了杰出的均匀性，低截获概率，杰出的汉明相关特性以及具有抱负的线性规模。
同步技能
与一般的数字通讯体系相同，跳频体系要求完结载波同步、位同步、帧同步。此外，因为跳频体系的载频按伪随机序列改动，为了完结电台间的正常通讯，收发信机有必要在同一时刻跳变到同一频率，因而跳频体系还要求完结跳频图画同步。跳频体系对同步有两个根本要求：一是同步速度快，二是同步才干强。现在跳频电台的同步办法有准确时钟法、同步字头法、自同步法、FFT捕获法、自回归谱估计法等等。在实践运用中，同步计划常常归纳运用多种同步办法。例如战术跳频体系中常用扫描驻留同步法，归纳运用了准确时钟法、同步字头法、自同步法三种同步办法，分红扫描和驻留两个阶段进行。扫描阶段完结同步头频率的捕获，驻留阶段从同步头中提取同步信息，然后完结收发两边的同步。
在自习惯跳频中，同步还包含收发两边频率集更新的同步，确保两边同步地完结坏频点代替，不然会使收发方频率表不一致，导致通讯失利。
频合器
频合器是跳频通讯体系中的要害部分，现在大多数跳频电台中运用的频率组成器选用的是锁相环（PLL）频率组成技能，可是该技能的频率转化速率现已挨近其极限，要进一步改进的技能难度越来越大，并且分辨率较低。为了能够进一步进步跳频速率，提出了直接式数字频合器（DDS）。它选用全数字技能，具有频率分辨率高，频率转化时刻快，输出频率能够很高并且安稳性好，相位噪声低一级利益，可满意快速跳频电台对频率组成器的要求。例如在美国的JTIDS中，跳速到达每秒35800跳，只要选用直接数字频合顺才干完结。可是DDS的价格昂贵，复杂度大，直接用于战术跳频电台有必定的难度。假如选用DDS+PLL的办法，结合两者的利益，能够取得单一技能难以到达的作用。
过失操控技能
在跳频体系中，即便在信道条件杰出的情况下，仍有或许在少量跳中呈现过错，因而有必要进行过失操控。过失操控的办法首要分为两类：一是主动恳求重发纠错（ARQ）技能；二是选用前向纠错（FFC）技能。
ARQ技能能够很好的抵挡随机过错和突发过错，它要求有反应电路，当信道条件欠好时，需求频频的重发，终究或许导致通讯失利。
FEC技能不需求反应电路，可是需求许多的信号冗余度以完结优秀的纠错，然后会下降信道功率。因为纠错码对突发过错的纠错才干较差，而经过交错技能能够使信道中的过错随机化，因而，常常要用编码与交错技能相结合的办法来取得杰出的纠错功用。
在跳频体系中的常用的纠错编码技能有汉明码、BCH码、trellis码、RS码、Golay码、卷积码和硬判定译码、软判定译码等。1993年提出了TURBO码，其信噪比挨近于Shannon极限，引起了人们的极大爱好。与RS码等常用的跳频编码比较，TURBO码在跳频体系中显现了极大的运用潜能。此外，还能够把不同的编码办法结合在一起，扬长避短，进行联合编码。在快跳频办法下，还能够运用重发大数判定来战胜跳频频段内的快式微。
组网
跳频电台在实践运用中一般要组成跳频通讯网，以完结网中的任何两个通讯终端均能够做到点到点的正常通讯。组网除了要避免近端对远端的搅扰、码间搅扰、电磁搅扰等其它搅扰以及由体系引起的热噪声等噪声搅扰以外，还要留意避免由组网引起的同路搅扰、邻道搅扰、互调搅扰、堵塞搅扰等。选用跳频的多址通讯网具有许多利益：抗搅扰才干强，低截获概率，低检测概率，对频率挑选性式微有很好的抑制作用等等。可是，与常用的DS/CDMA体系比较，跳频网的最大用户数相对较小。
跳频通讯网能够分为同步通讯网和异步通讯网。跳频通讯网有多种组网办法，如分频段跳频组网办法、全频段正交跳频组网办法等。在分频段跳频组网办法中，体系把整个频段分红若干个子频段，不同的通讯链路选用不同的子频段进行通讯，然后有用地避免同一通讯网间的搅扰。全频段正交跳频组网办法仅用于同步跳频通讯网中，也便是说整个通讯中只要一个基准时钟，经过规划在某一相一起刻t的N个彼此正交的跳频频率序列来进行组网，这样虽然各个终端间的通讯均运用相同频段，可是因为瞬时的跳频频率点不相同，因而可确保它们之间不会呈现同频道搅扰。自习惯跳频通讯体系中，因为在通讯进程中会去除那些通讯条件恶劣的信道，因而频率更新后或许全呈现同频道搅扰现象，故有必要规划一种杰出的频点更新算法，确保更新后的跳频序列之间依然是正交的，不然或许会使各通讯节点之间频敏呈现频率磕碰，导致无法正常通讯。实践运用中也能够把以上两种组网办法结合进行。例如英国Recal Tacticom公司的Jaguar系列电台在组网中就一起选用了这两种组网办法，可组网数目到达200-300个。
除了以上这些要害技能以外，调制解调办法在跳频体系中也很重要，能够选用FSK、QAM、QPSK、QASK、DPSK、QPR、数字chirp调制等多种调制办法。
自习惯技能
自习惯跳频体系是在惯例跳频体系的根底上，实时地去除固定或半固定搅扰，然后自习惯地主动挑选优秀信道集，进行跳频通讯，使通讯体系坚持杰出的通讯状况。也便是说，却除了要完结惯例跳频体系的功用之外，还要完结实时的自习惯频率操控和自习惯功率操控功用，因而就需求一个反向信道以传输频率操控和功率操控信息。自习惯跳频体系原理框图如图2所示。
频率自习惯
经过牢靠的信道质量评价算法，发现了搅扰频点后，应当在收发两边的频率表中将其删去，并以好的频点对它们进行替换，以保持频率表的固定巨细。这种检测和替换是实时进行的。为添加跳频信号的荫蔽性和抗破译才干，跳频图画除具有很限的伪随机性、长周期外，各频率呈现次数在长期内应具有很好的均匀性。在引进自习惯频率替换算法对频率表进行实时更新后，为保障体系功用，依然要求跳频图画具有很好的均匀性，所以应当顺次用不同的质量较好的频点来别离替换被搅扰的频点。
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，有必要经过反应信道将收端的频率更新信息告诉发方。这种信息的彼此交流是一种闭环操控进程，需求拟定相应的信息交流协议来确保频表牢靠的同步更新。衡量协议有用性的另一个重要目标便 是频点去除的速度。在检测出搅扰频点后，搅扰频点去除的速率越快，对通讯的影响越小。
功率自习惯
信道质量评价的另一个作用是进行自习惯功率操控。功率操控便是要把有限的发送功率最好的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完结正常通讯，然后进步跳频信号的荫蔽性和抗截获才干。在自习惯跳频体系中，体系检测每个信道的通讯状况，并经过信道质量评价单元中的功率操控算法对每个跳频信道独自进行功率操控。
功率操控算法能够根据两种准则：一是比特误码率最小准则，算法为各个跳频信道挑选恰当的功率，使得接收方收到的数据比特误码率到达预订的误码门限；二是等信干比准则，此算法调整各个跳频信道的平均功率，使得各个跳频信道上的信干比相同，这儿的信干比是指各个跳频信道上的信号功率/（对应信道上的搅扰功率）+（传输损耗功率）。这两种算法的功用差不多。
运用
跟着跳频技能的不断开展，其运用也越来越广泛。
战术电台中选用跳频技能的首要意图是进步通讯的抗搅扰才干。早在70年代，就开端了对频体系的研讨，现又开发了跳频在VHF波段（30-300MHz）的低端30-88MHz、UHF波段（300MHz以上）以及HF波段（1.5-30MHz）的运用。跟着研讨的不断深入同，跳频速率和数据数率也越来越高，现在美国Sanders公司的CHESS高速短波跳频电台现已完结了5000跳/秒的跳频速率，最高数据数率可到达19200bps。此外，CHESS跳频电台与一般的跳频电台还有所不同，它以DSP为根底，选用了差动跳频（DFH）技能。经过现代数字处理技能，CHESS跳频电台较好处理了短波体系带宽有限（导致数据速率低的原因）、信号间彼此搅扰、存在多径式微等的问题，一起，它的瞬时信号带宽很窄，对其它信号的影响很小。能够看到，完结更高跳速、更高数据速率的跳频电台正是跳频通讯体系的未来开展方向，软件无线电的概念也已逐步运用到新式的跳频电台中。
短波自习惯跳频电台现已在当时的军事通讯中占有了很重要的一部分。与VHF/UHF频段不同，短波信道有许多固有特色，例如，受多径时延、起伏式微、气候改动等要素的影响，信道条件改动莫测。可是跟着各种新技能的呈现，短波通讯的牢靠性得到了技能上的确保，而自习惯跳频技能便是这些新技能中的一种。它经过剖析波段上的频率占用率，主动查找无搅扰或未被占用的跳频信道进行跳频，不只避免了天然搅扰，也不会遭到短波频谱许多占用的影响。它会根据需求主动地改动跳频序列，有用的习惯恶劣环境。它在海湾战争中表现出的优越性引起了各国的高度重视。
在现有的DS/CDMA体系中，远近效应是一个很大的问题。因为大功率信号只在某个频率上发生远近效应，当载波频率跳变到另一个频率时则不受影响，因而跳频体系没有显着的远近效应，这使得它在移动通讯中易于得到运用和开展。在数字蜂窝移动通讯体系中，假如链路间选用彼此正交的跳频图画同步跳频，或许选用低互相关的跳频图画异步跳频，能够使得链路间的搅扰彻底消除或根本消除，对进步体系的容量具有重要含义。此外，跳频是瞬时窄带体系，其频率分配具有很大的灵活性，在现有频率资源非常拥堵的条件下，这一点具有重要含义。
跳频的多址功用关于组网有很重要的含义。加拿大Laval大学提出了在光纤网络中运用局势跳频技能。该体系运用Bragg光栅代替传统跳频体系中的频率组成器，跳速到达10G数量级。体系在30个用户，比特误码率为10 -9的条件下，数据速率为500Mb/s。与选用非相干DS/CDMA技能的光纤网络比较，一起有相同数量的用户运用时，FFH/CDMA体系的比特误码率显着优于DS/CDMA体系。
此外，跳频技能在GSM、无线局域网、室内无线通讯、卫星通讯、水下通讯、雷达、微波等多个范畴也得到广泛的运用。
因为跳频体系自身也存在着一些缺陷和限制，如信号荫蔽性差，抗多频搅扰以及盯梢式搅扰才干有限等，而扩频的另一种办法直接序列扩频却有较好的荫蔽性和抗多频搅扰的才干。把这两种扩频技能结合起来，就构成了直接序列/跳频扩展频谱技能。它在直接序列扩展频谱体系的根底上添加载波频率跳变的功用，直扩体系所用的伪随机序列和跳频体系用的伪随机跳频图画由同一个伪随机码发生器生成，所以它们在时刻上是彼此相关的，运用同一个时钟进行时序操控。意大利Telettra公司的Hydra V电台是选用了直接序列/跳频混合扩频技能的第一代战术电台。选用了直接序列扩频DBPSK调制办法，比独自选用跳频技能多取得9dB的处理增益，然后进步了电台的抗搅扰功用。
结语
跳频技能是一种具有高抗搅扰性、高抗截取得才干的扩频技能。跟着微电子与数字信号处理技能的飞速开展，原先存在的频率组成器和跳频同步等难题现已处理。现在它不只现已在军事通讯中大展身手，较好地满意了现代战争提出的电子对立与反对立要求，并且在民用通讯中也展示出杰出的运用远景。与自习惯技能的结合进一步进步了跳频体系的功用，其间信道质量评价办法是要害，怎么针对不同的信道更好的进行信道质量评价还值得进一步研讨。能够信任，跳频技能仍将持续向高跳频速率、高数据传输速率开展。各种新颖的跳频完结办法也不断地退出，软件无线电概念的提出为跳频技能的开展拓荒了一个新范畴。
