跳频技术在GSM网络中的应用

跳频是指载波频率在很宽频带范围内按某种图案 (序列 )进行跳变。信息数据经信息调制成基带信号后 ,进入载波调制。载波频率受伪随机码发生器控制 ,在带宽远大于基带信号的频带内随机跳变 ,实现基带信号带宽扩展到发射信号使用的带宽的频谱扩展。可变频率合成器受伪随机序列 (跳频序列 )控制 ,使载波频率随跳频序列的序列值改变而改变 ,因此载波调制又被称为扩频调制。ＧＳＭ的无线接口使用了慢速跳频 ,其要点是按固定间隔改变一个信道使用的频率。系统使用慢速跳频 (ＳＦＨ) ,跳频速率为２１７次／ｓ,传输频率在一个突发脉冲传输期间保持一…     

数字中频化扩频基带系统设计与实现

本文基于数字中频化理论,利用DSP/FPGA集成设计并实现了超高速扩频通信系统的基带部分,给出了跳频器、跳频序列、快速住同步、跳频图案同步、跳频信号解调等扩频通信系统关键技术的集成化创新设计,给出了基于数字中频化架构的发射/接收系统的详细软/硬件集成架构设计及关键核心模块设计方案,最后给出系统同步通信的实测结果.     

基于混沌吸引子重构和Low-rank聚类的跳频信号电台分选

辐射源无调制信息的暂态信号能够表征辐射源发射机的无意调制特性,对该暂态信号分析可实现辐射源识别。而跳频电台在开机以及频率转换瞬间,都存在一个无信息传送的暂态调整时间,该暂态调整瞬间,电台发射的信号是无调制信息的非线性、非平稳和非高斯信号。该暂态时间序列可反映跳频电台的器件特性,同时该序列往往呈现复杂的混沌特性。因此,借鉴混沌时间序列分析的思想,同时利用暂态信号的Low-rank特性,该文提出了一种基于暂态信号混沌吸引子重构和Low-rank聚类的跳频信号电台分选算法。实验测试表明:跳频电台的暂态信号时间序列属于混沌时间序列,同时实测多跳频信号的电台分选结果证明了Low-rank聚类算法在跳频电台分选上的可行性。     

一种Ku波段小型化多通道微波模块设计

本文提出了一种Ku波段微波模块的设计方法,该方法对频率综合器与接收机进行一体化设计,用直接数字频率合成(DDS)技术产生一路中频复杂波形信号,锁相环产生的本振信号上变频得到发射激励信号;采用滤波放大合成方式合成相参时钟信号。实现了微波模块的低相噪,低杂散,小型化。该模块相噪优于-95 dBc/Hz@1 kHz,杂散优于-70 dBc,跳频时间小于100 ns。     

跳频接收机的同步装置

快跳频(FFH)系统的接收机,在由本振跳频信号超前接收信号的起始条件至同步止分三个阶段与发射机同步。第一阶段中,在每一 FFH 周期内检测跳频接收信号和本振跳频信号的差频以作中频。将 FFH 周期分组,如果所有周期组均有中频,则第一阶段便结束。但是,每组周期若不满足这个条件,本振频率推迟一个 FFH 周期。在第二阶段中,将两个在半个 FFH 周期内的中频相比较,以确定是否在超前或滞后半个多 FFH 周期时仍有中频存在,同时调节本振信号相位,直至本振跳频信号和接收信号的相位差小于预定 FFH 周期较小部分为止。第三阶段中,分别将两个附加的本振信号(它们与本振信号相同,但相位分别以同样小部分 FFH 周期超前与滞后本振信号)与本振信号相混频,并比较其差频,进行细调本振信号相位,使之与这两个信号产生的中频相位大体上相等,为更精确调节,可附加与第三阶段相似的第四阶段。     

一种混沌跳频伪卫星导航系统研究

针对传统卫星导航系统导航信号开放式的收发方式,信号容易受到干扰,提出了一种混沌跳频伪卫星导航系统。该系统利用 Logistic 混沌映射序列作为导航信号扩频码,利用构造的组合混沌映射产生跳频序列控制导航信号发射频率的跳变,通过布设的伪卫星发射导航信号。 本文所提系统不仅可以作为卫星导航系统的增强,还可以在电磁干扰环境下独立工作,为区域内用户提供安全、可靠的导航定位服务。仿真研究证明了其有效性。     

基于贝叶斯稀疏学习的多跳频信号频率跟踪方法

以往的跳频信号参数盲估计方法大多难以适应多个信号同时存在的情况,且需要积累一定数量的样本以后才能从中提取所需要的信息.为了稳定实时地跟踪跳频信号的频率,该文提出一种利用贝叶斯稀疏学习的单/多通道跳频信号频率估计和跳变时刻检测方法来实现多跳频信号频率的实时跟踪.首先建立了多跳频信号的稀疏表示模型,然后介绍了多观测贝叶斯稀疏学习算法及跳变时刻实时检测方法,最后仿真结果验证方法的有效性.     

极低信噪比下对偶序列跳频信号的随机共振检测方法

针对对偶序列跳频(DSHF)在极低信噪比(SNR)下无法通信的问题,该文充分利用对偶序列跳频信号时、频域物理特征,提出一种随机共振(SR)检测方法,极大扩展该信号的应用场景。首先,通过分析对偶序列跳频的发射、接收信号及超外差解调的中频(IF)信号,构建随机共振系统,采用尺度变换调整中频信号;然后,引入判决时刻,将无定态解的非自治福克普朗克方程(FPE)转化为可解的自治方程,从而推导出含时间参量的概率密度周期定态解;其次,以最大后验概率为准则,得到检测概率、虚警概率和接收机工作特性(ROC)曲线;最后,得出以下结论:(1) 应用匹配随机共振检测对偶序列跳频信号的信噪比最低可达–18 dB;(2)对偶序列跳频与匹配随机共振结合,适用于信噪比在–18～–14 dB的信号检测;(3)应用匹配随机共振检测对偶序列跳频信号在信噪比为–14 dB时,检测性能提升了25.47%。仿真实验验证了理论的正确性。     

多序列跳频系统及其在AWGN信道下误码率性能分析

常规跳频系统发送的调制信号易被干扰损伤。本文提出一种新的多序列跳频系统,无需对载波进行调制,数据分组从一簇相互正交的跳频序列中选出某一跳频序列,该跳频序列的当前频率由射频端直接发送。相比差分跳频,多序列跳频的发送频率不仅是用户数据的函数,也是跳频序列的函数,增加了对发送频率的约束,因此可以采用窄带接收,更好地抑制了带外干扰。在AWGN信道下简要讨论了多序列跳频抗跟踪干扰性能,重点分析了其抗部分频带干扰性能。计算和仿真表明,多序列跳频受跟踪干扰影响不大;最坏部分频带干扰下,误码率为10^-5要求的信干比,MSFH比DFH低约1.5dB,比常规跳频低约2.5dB。      

跳频通信系统仿真

主要介绍了快跳频通信系统的工作原理,采用m序列作为伪随机序列,并用它来控制频率合成器产生跳频频率,在此基础上完成了一个完整的快跳频通信系统的设计方案,并采用Matlab中的Simulink软件对这个快跳频通信系统进行了仿真和分析。     

一种跳频信号监测的改进方法

针对复杂电磁环境下的跳频信号监测问题,提出了一种基于加权阈值的信号提取方法,以解决低信噪比情况下跳频信号不易获取的难题.采用短时傅里叶变换对接收信号进行时频分析,得到反映信号频率成分随时间变化的时频矩阵,然后采用加权阈值提取每一时段的信号特征,经聚类筛选后采用统计直方图的方法进行跳频参数估计.存在定频干扰时,筛选过程可以有效去除定频频点.通过对仿真数据的处理验证了本文算法的有效性.     

脉间Costas跳频脉内多载波混沌相位编码雷达信号设计与分析

该文在步进频信号的基础上,把基于混沌调制的多载波相位编码(Multi-Carrier Phase Coded, MCPC)信号作为子脉冲,用Costas跳频代替频率的线性步进,设计出脉间Costas跳频脉内多载波混沌相位编码(Inter-Pulse Costas frequency hopping and intra-pulse Multi-Carrier Chaotic Phase Coded, IPC-MCCPC)雷达信号,并对其模糊函数及自相关性能进行了研究。仿真分析表明,该文设计的信号继承了步进频信号用较小的瞬时带宽合成较大的工作带宽的优点,同时有效克服了步进频信号存在的距离-速度耦合的缺点。脉内多载波特性使得这种信号在保持总带宽和步进频信号相等的条件下减少跳频阶数,从而提高信号处理的数据率;混沌调相的引入使得这种信号具有更强的保密性;脉间频率的随机跳变使其模糊函数具有更低的周期性旁瓣。这种信号众多的参数、灵活的结构及较大的调制复杂度,增加了侦察接收机匹配和识别的难度,从而提高雷达的反截获性能。     

一种基于AD9854的高速跳频源设计

介绍了跳频通信系统的基本组成、工作方式以及跳频通信系统中跳频综合器的设计要求。结合跳频综合器的设计要求以及AD9854、FPGA的特点给出了一种基于AD9854的高速跳频源实现方法,在微处理器和FPGA的控制下能够生成多种跳速和多种图案的跳频信号,适合于多种应用场合。     

应用于TTNT信号的树形信道化数字接收机

在确定频点参数的情况下,采用信道化接收机能够准确高效地实现对跳频信号的接收,其中树形结构接收机既保证信道间具有一定独立性,同时结构灵活。将该结构应用于战术目标瞄准网络技术（TTNT）数据链信号的接收,设计了TTNT信号非均匀分布的16个跳频频点的树形多级结构数字化接收机。分析了该结构的运算量大小,并通过仿真实验验证了该结构的可行性。仿真结果表明,树形多级级联结构相对于多相离散傅里叶变换（DFT）滤波器组结构运算量有所增加,但结构灵活,能够有效地分离出TTNT不同频点的信号,实用性更强。     

强干扰下非平稳跳频信号高分辨测试技术研究

为了提高对强电磁辐射干扰下的非平稳跳频信号检测性能,提出一种基于时频分析的非平稳跳频信号高分辨测试技术.采用短时傅立叶变换构建非平稳信号的时频分析模型,把信号划分成许多小的时间间隔,在时间轴连续滑动窗口上对信号进行固有模态分解,提取非平稳跳频信号的Hilbert谱特征,谱特征有效反映了信号的幅值在整个频率段上随频率的变化情况,从而找出信号中跳变的频率分量,实现信号高分辨测试.仿真结果表明,采用该方法在强干扰条件下进行信号测试,信号输出的分辨能力较强,准确检测概率较高,性能优于传统方法.     

一种改进的跳频信号参数估计方法

针对在跳频信号跳变时刻和跳变频率估计方面实时性和估计精度无法同时兼顾的问题,提出了一种基于短时傅立叶变换(STFT)和多重信号分类(MUSIC)算法的跳频信号参数估计方法。在建立跳频信号数学模型的基础上,利用STFT选取较大时间窗对整个信号在时域进行粗搜索,生成时频谱图,提取时频脊线从而获得跳变时刻,然后选取较小时间窗在已知跳变时间段利用STFT进行跳变时刻的细估计,并利用MUSIC算法进行频率的精确估计。该方法利用STFT的二次估计,减少了MUSIC搜索范围,从而降低了时间开销。仿真表明该算法的跳变时刻频率估计精度高,实时性能满足参数测量需求。     

基于时频矩阵局部对比度的跳频信号参数估计

为了提高低信噪比下跳频信号参数估计性能,提出了一种基于时频矩阵局部对比度的跳频信号参数估计算法。根据跳频信号和噪声的时频分布不同特点,利用时频矩阵在不同尺度滑窗下的局部能量对比值均值,得到多尺度局部能量对比特征矩阵,通过此特征矩阵和自适应阈值分离得到仅保留了跳频信号时频信息的时频矩阵P。然后从P中提取时频跳变信息,精确估计跳频信号的跳频周期、起跳时间和跳变频率。仿真结果表明,与传统局部对比度（local contrast measure,LCM）法及形态学滤波法相比,本文算法具有更好的跳频信号提取效果和更高的参数估计精度,其有效性与实用性在DSP+FPGA的硬件系统上得到了测试验证。     

CHESS系统的跳频通信技术

文章以LockheedSanders公司的CHESS（CorrelatedHoppingEnhancedSpreadSpectrumk增强型相关跳频扩频）系统为例，介绍了用于HF跳频通信的差分跳频（DFH）、DSP等技术。     

超宽带快速跳频信号侦察技术

在现有的器件水平下,采用多通道并行采集再进行数字信道化的方法对接收信号进行并行处理,可以完成极高频/超高频(EHF/SHF)频段战略战术通信中跳频带宽高达数吉赫、跳速高达每秒数万跳的超宽带快速跳频信号实时检测;同时,采用多通道高速采集、海量存储方法存储海量数据,再采用相应跳频信号分析方法可以完成信号分析和解跳解调以及信号解译。研究实践证明,该方法是目前进行超宽带快速跳频信号进行侦察的有效手段。     

一种高速跳频信号实时载频测量方法

提出了一种二次载频测量方法,详细阐述了对高速跳频信号实时载频测量算法的工作原理。针对高速跳频信号特点,采用多路并行方法处理高速采样数据、快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)估计信号载频、数字正交下变频得到零中频信号。详细描述了基于可编程门阵列器件(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的通过载频粗测、数字正交下变频、载频精测和载频合成的具体实现过程。以实际跳频信号为例,进行了仿真计算。结果表明设计稳定可靠、测量精度高。