Система со скачкообразной перестройкой частоты.

В обычной системе MFSK несущая с фиксированной частотой модулируется символом данных. В системе FH/MFSK частота несущей является псевдослучайной. В обоих случаях передается один тон. При каждом скачке генератор псевдослучайного сигнала передает синтезатору частот частотное слово (последовательность из l элементарных сигналов), которое определяет одну из позиций множества символов. Минимальное разнесение по частоте между последовательными скачками и шириной полосы перестройки частот определяет минимальное количество элементарных сигналов частотного слова. При усреднении по множеству скачков спектр FH/MFSK будет занимать всю полосу расширенного спектра. Метод расширенного спектра позволяет для перестройки частоты использовать полосы шириной порядка нескольких гигагерц, что намного превышает аналогичные показатели систем DS. Следовательно, коэффициент расширения спектра сигнала систем FH будет значительно больше. Из-за использования в случае FH полос значительной ширины сохранение фазовой когерентности от скачка к скачку является нелегкой задачей. Поэтому обычно в таких системах применяется некогерентная демодуляция.

Рассмотрим пример системы с перестройкой частоты, приведенный на рисунке 11.9.

Рисунок 11. 9. Пример системы FH/8-FSK

Входные данные состоят из двоичной последовательности, характеризуемой скоростью передачи данных R=150 бит/с. Модуляция 8-FSK. Скорость передачи символов равна символов/с, длительность передачи одного символа мс. Изменение частоты происходит после передачи отдельного символа, причем скачки частоты синхронизированы во времени с границами символов. Следовательно, скорость скачкообразной перестройки частоты равна 50 скачков/с. При обычной модуляции 8-FSK производится передача однополосного тонового сигнала, который сдвинут по отношению к , фиксированному центру частотного диапазона данных. Единственным отличием метода FH/MFSK от MFSK является то, что не фиксирована. При передаче очередного символа перескакивает на новую частоту и вместе с ней перемещается вся относительная структура диапазона данных. Таким образом, центра частотного диапазона смещается, а относительное расположение тонов остается прежним.

Заметим, что вероятность получения сигнала, несколько копий которого передаются на разных частотах, выше, чем в случае единичного сигнала, равного по мощности сумме всех копий. Поэтому для повышения устойчивости сигнала к помехам можно предложить одновременное использование скачкообразной перестройки частоты и разнесения сигнала. В примере, изображенном на рисунке 11.10, каждый из элементарных сигналов передается четыре раза, причем для каждого сеанса передачи генератор изменяет центральную частоту диапазона передачи. Частота передачи (сплошная линия) и центр диапазона передачи данных (пунктир) соотносятся между собой так же, как для каждого из элементарных сигналов, соответствующих определенному символу ( рисунок 11.9).

В системе с перестройкой частоты термин «элементарный символ» обозначает кратчайший непрерывный сигнал. Различают системы связи с медленной (slow-frequency hopping – SFH) и быстрой (fast frequency hopping - FFH) перестройкой частоты. Для системы SFH кратчайший непрерывный сигнал – это информационный символ. В случае FFH – это скачок частоты. На рисунке 11.11 а представлен пример системы FSK с использованием FFH, а на рисунке 11.11, б – пример системы FSK с использованием SFH.

Рисунок 11.10. Пример одновременного использования скачкообразной перестройки частоты и разнесения сигнала

При использовании скачкообразной перестройки частоты расширенная полоса частот равна ширине полосы, в пределах которой может происходить изменение частоты – полосе перестройки . Таким образом, коэффициент расширения спектра для системы FH равен

(11.5)

Рисунок 11.11. Системы связи с использованием FH: a) FFH б) SFH