跳頻擴頻

FHSS跳頻技術，英文全稱“Frequency-Hopping Spread Spectrum”，縮寫為FHSS，是無線通訊最常用的擴頻方式之一。跳頻技術是通過收發雙方設備無線傳輸信號的載波頻率按照預定算法或者規律進行離散變化的通信方式，也就是説，無線通信中使用的載波頻率受偽隨機變化碼的控制而隨機跳變。 從通信技術的實現方式來説，“跳頻技術”是一種用碼序列進行多頻頻移鍵控的通信方式，也是一種碼控載頻跳變的通信系統。從時域上來看，跳頻信號是一個多頻率的頻移鍵控信號；從頻域上來看，跳頻信號的頻譜是一個在很寬頻帶上以不等間隔隨機跳變的。其中：跳頻控制器為核心部件，包括跳頻圖案產生、同步、自適應控制等功能；頻合器在跳頻控制器的控制下合成所需頻率；數據終端包含對數據進行差錯控制。

與定頻通信相比，跳頻通信比較隱蔽也難以被截獲。只要對方不清楚載頻跳變的規律，就很難截獲我方的通信內容。同時，跳頻通信也具有良好的抗干擾能力，即使有部分頻點被幹擾，仍能在其他未被幹擾的頻點上進行正常的通信。由於跳頻通信系統是瞬時窄帶系統，它易於與其他的窄帶通信系統兼容，也就是説，跳頻電台可以與常規的窄帶電台互通，有利於設備的更新。因為這些優點，跳頻技術 被廣泛適用於對通訊安全或者通訊干擾具有較高要求的無線領域，低端的應用產品包括無聲電話、藍牙設備、數字寶護神、嬰兒監視器、無線攝像槍、移動電話等，中高端應用產品例如手軍用電台、衞星電話等

FHSS在同步、且同時的情況下，接受兩端以特定型式的窄頻載波來傳送訊號，對於一個非特定的接受器，FHSS所產生的跳動訊號對它而言，也只算是脈衝噪聲。FHSS所展開的訊號可依特別設計來規避噪聲或One-to-Many的非重複的頻道，並且這些跳頻訊號必須遵守FCC的要求，使用75個以上的跳頻訊號、且跳頻至下一個頻率的最大時間間隔(Dwell Time)為400ms。　　

跳頻擴頻就是用擴頻的碼序列去進行移頻鍵控(FSK)調製，使載波的頻率不斷地跳變。跳頻系統的跳變頻率有多個，多達幾十各甚至上千個。傳送的信息與這些擴頻碼的組合進行選擇控制，在傳送中不斷跳變。在接收端，由於有與發送端完全相同的本地發生器發生完全相同的擴頻碼進行解擴，然後通過解調才能正確地恢復原有的信息。　　

所謂跳頻，比較確切的意思是：用一定碼序列進行選擇的多頻率頻移鍵控。也就是説，用擴頻碼序列去進行頻移鍵控調製，使載波頻率不斷地跳變，所以稱為跳頻。　　

簡單的頻移鍵控如2FSK，只有兩個頻率，分別代表傳號和空號。而跳頻系統則有幾個、幾十個、甚至上千個頻率、由所傳信息與擴頻碼的組合去進行選擇控制，不斷跳變。　　

下圖為跳頻的原理示意圖。發端信息碼序列與擴頻碼序列組合以後按照不同的碼字去控制頻率合成器。　　

總之，跳頻系統佔用了比信息帶寬要寬得多的頻帶。

在90 年代初，出現了基於模糊（Fuzzy)規則的跳頻圖案產生器。在這種系統中，由模糊規則、初始條件以及採樣模式共同來決定系統的輸出序列。只要竊聽者不知道模糊規則、初始條件、採樣模式三者的任何一個，就無法預測到系統的輸出頻率，由此就提高了系統的抗竊聽能力和抗干擾能力。模糊跳頻給出的跳頻碼序列與傳統的跳頻碼序列相比更加均勻，也更難預測。90年代末有人提出了混沌（chaotic)跳頻序列。其基本思想是通過混沌系統的符號序列來生成跳頻序列。在這個混沌系統中要確定一個非線性的映射關係、初始條件和混沌規則，三者唯一確定一個輸出序列。由此確定的混沌跳頻序列體現了良好的均勻性，低截獲概率，良好的漢明相關特性以及具有理想的線性範圍。

跳頻（frequency hopping）是用於擴頻信號傳輸中的兩種基本調製技術中的一種。它在無線電傳輸過程中反覆轉換頻率，通常能將電子對抗（就是未經授權的對無線電通訊的中途攔截或人為干擾）影響減少到最小。它也被認為是分配多重通路的調頻代碼（FH-CDMA）。

擴頻調製（spread spectrum modulation）技術在近幾年越來越普及。擴頻能使信號通過頻率帶傳輸，這個頻率帶比信息信號要求的最小帶寬要寬很多。發送器“展開”最初集中於窄帶的能量，通過在一個寬的電磁頻譜上的大量的頻率帶頻道。優點包括改進私密性、減少窄帶干擾以及增加信號容量。 ^[1]