通信技术在民用通信系统中的应用也越来越广泛，例如GSM、无线局域网的支撑呈、Bluetooth等应用了技术凯时尊龙登录入口，矿井救援通信系统使用了跳频通信的组网能力应对灾变现场的复杂环境，语音电台也常常使用跳频通信来保证语音信号安全可靠地传输。

　　本文首先对跳频通信系统抗干扰性能进行理论分析，使用Matlab/Simulink仿真工具搭建跳频通信系统模型凯时尊龙登录入口凯时尊龙登录入口，仿真获得系统抗全频带干扰和抗跟踪式干扰性能。接着设计并实现了一个跳频语音通信系统，其基于FPGA和Silicon Labs公司的通用射频收发芯片Si4463凯时尊龙登录入口。文中侧重描述了跳频语音通信系统整体设计架构，通用射频芯片Si4463的主要性能参数、外围电路以及芯片配置流程，并给出系统实现后的主要指标测试结果。本文设计的跳频语音通信系统凯时尊龙登录入口凯时尊龙登录入口，可以满足复杂环境下安全可靠的民用语音通信需求;同时，系统采用一种简化的基于TOD的跳频同步方案，直接使用本地计数器代替精确时间产生模块(例如GPS模块)，降低跳频同步复杂性凯时尊龙登录入口凯时尊龙登录入口，节约硬件资源和成本。

　　跳频通信的抗干扰能力通常用跳频处理增益来表示凯时尊龙登录入口，而对于不同的干扰方式，跳频通信系统的跳频处理增益也不同。

　　其中，Bs为单频点信号带宽，Bw为跳频信号总带宽。提高跳频信号总带宽并减小单频点信号带宽，可以有效提高抗全频带干扰能力。

　　其中，N为跳频频点数。因此，增加跳频频点数，可以有效提高跳频通信抗干扰能力。

　　其中，TH为跳频驻留时间，Tt为频率跟踪占用时间。跳频驻留时间越短，频率跟踪时间越长，则跳频处理增益越大凯时尊龙登录入口。因此，提高跳频通信的跳速，可以有效提高抗干扰能力。

　　为了分析跳频通信系统抗干扰能力凯时尊龙登录入口，使用Matlab/Simulink仿真工具搭建跳频通信系统仿线)，重点仿真跳频系统处于全频带干扰下的误码率和信道中信噪比的关系。

　　其中凯时尊龙登录入口，Eb为信号每比特功率，No为白噪声功率谱密度凯时尊龙登录入口，NJ为干扰噪声功率谱密度凯时尊龙登录入口。图2给出了全频带干扰下跳频通信系统的误码率曲线可见，在干扰噪声功率较小，信噪比较大时凯时尊龙登录入口，全频带噪声干扰对跳频通信系统的干扰并不明显，在信噪比为15 dB时凯时尊龙登录入口，系统误码率为10-6数量级，系统语音通信基本不受影响。随着信噪比的减小凯时尊龙登录入口，当信噪比为0d B时，系统误码率上升到23%凯时尊龙登录入口，通信受到严重干扰光耦合器件。对于全频带干扰，由于干扰噪声分布在很宽的带宽范围内，所以干扰噪声功率谱密度一般较小。如果想对系统通信实现明显干扰作用，则信噪比至少在0 dB以下凯时尊龙登录入口，这对全频带噪声干扰功率要求很高，所以跳频通信系统对全频带噪声干扰可以起到显著的抗干扰作用。

　　假如发射端到接收端的距离为d1，跟踪式干扰源距发射端和接收端分别为d2和d3，显然d1

　　假设干扰信号和有用信号的路径差为30 km，则△t=100s。若跳频通信系统跳速为10 000 hop/s，其跳隙时长为100s，在同频干扰来到时，通信频率已经跳到下一个频点，此干扰源对跳频系统基本无效。同样以美国的JTIDS(Joint Tactieal Information Distribution Sys tem)系统为例，其跳速最高可达76 923 hop/s，只要干扰源和有用信号的路径差大于3.9 km，则跟踪式干扰对其无效后倾焊。

　　实际系统中，对于跟踪式干扰源凯时尊龙登录入口，其转发同频干扰肯定需要一定的响应时间，考虑该响应时间，跳频系统抗跟踪式干扰效果更好。

　　由于跳频通信的频率需要不断跳变凯时尊龙登录入口，所以通信双方如何保持同步是跳频系统最关键的问题。采用基于时间信息(Time of Day凯时尊龙登录入口，TOD)的跳频同步方法是基于精确时钟法、同步头法、自同步法提出的一种综合的同步方法。TOD就是跳频系统的实时时钟信息，实时时钟信息包括年、月、日、时、分、秒、毫秒、微秒等。基于TOD的跳频同步方法通过将携带有时间信息的同步头置于跳频信号的最前面，接收端从同步头中捕获到同步信息后凯时尊龙登录入口，调整本地跳频序列发生器，从而使收发双方实现同步凯时尊龙登录入口。收发双方的伪随机码和产生跳频图案的方法是一致的凯时尊龙登录入口，不同的只是时间信息TOD。TOD以每一跳的时间为单位凯时尊龙登录入口，由于收发端的时钟精度不可能一致凯时尊龙登录入口，经过一段时间后两者的TOD就会有差异。因此凯时尊龙登录入口，发射端需要定期发送的同步信息，接收端可以从同步信息中提取发射端的TOD凯时尊龙登录入口，然后修正自己的TOD凯时尊龙登录入口凯时尊龙登录入口。这种方法同步时间快，同步概率大，随机性能好凯时尊龙登录入口凯时尊龙登录入口，能够满足跳频通信的各种要求凯时尊龙登录入口。

　　传统的基于TOD的跳频同步方法凯时尊龙登录入口，需要专门的绝对精确时间生成模块(例如GPS模块)，用于产生TOD。

　　本文提出一种简化的跳频同步方法凯时尊龙登录入口凯时尊龙登录入口，直接通过系统内部的计数器获得相对时间值作为TOD，降低系统跳频同步复杂性，节约硬件资源和成本凯时尊龙登录入口。

　　系统发射端和接收端均具有一个分级计数器凯时尊龙登录入口，用于生成本地TOD，通过反馈移位寄存器生成频点，并形成跳频图案。分级计数器包括时钟计数器、时隙计数器和帧计数器凯时尊龙登录入口。时钟计数器用于记录每个时隙内的时钟个数;时隙计数器根据时钟计数器的进位标记进行计数，记录每一帧内的时隙个数;帧计数器用于记录帧号凯时尊龙登录入口，作为本地TOD值。

　　系统数据帧被划分为若干个时隙进行发送凯时尊龙登录入口，包括1个同步时隙和若干个业务时隙。同步时隙数据包中存放发射端TOD，业务时隙数据包中存放需要传输的有效语音数据。同步时隙期间，接收端接收到来自发射端的TOD，对本地TOD进行校正凯时尊龙登录入口，对分级计数器进行清零凯时尊龙登录入口，并使用接收到的TOD值作为反馈移位寄存器的初始值凯时尊龙登录入口。在业务时隙期间凯时尊龙登录入口凯时尊龙登录入口，发射端和接收端通过各自的反馈移位寄存器移位更新频点凯时尊龙登录入口，保证收发两端的跳频图案一致，实现跳频同步。

　　在发射端，首先通过麦克风输入语音信号，然后使用音频A/D芯片将模拟语音信号转化为数字信号，接着使用DSP对语音信号进行基于G723.1语音编码标准的编码，然后在FPGA中对数据按照帧结构进行组包、加扰、卷积编码、交织等一系列处理后通过射频芯片跳频发射出去。

　　系统采用了一种简化的基于TOD的跳频同步方法凯时尊龙登录入口，在发射端和接收端凯时尊龙登录入口，均通过FPGA中分级计数器生成TOD凯时尊龙登录入口，实现跳频同步。

　　系统使用Silicon Labs公司最新的高性能低功耗射频收发芯片Si4463凯时尊龙登录入口，其主要性能参数如下：

　　Si4463输入端在不同频率时呈现不同的阻抗特性，为了降低输入驻波，需要使用匹配电路进行输入阻抗匹配凯时尊龙登录入口。不同频率应用时匹配电路取值不同，实际应用可以使用矢量网络分析仪进行阻抗特性测试并进行匹配，也可以参考以下典型频率时阻抗匹配电路取值。

　　Si4463配置的具体流程见图6(a)、(b)所示。按照Si4463正常的工作流程，在接收数据循环中凯时尊龙登录入口，接收端应该先将本次接收到的数据包从Si4463的FIFO中读出，然后再对Si4463配置下一个频点。为了最大限度地提高跳速凯时尊龙登录入口，在系统接收到一包数据以后，先对Si4463配置下一个频点，然后再从Si4463的FIFO中读出这包数据。这样可以让系统读取本包数据和接收下一包数据两个过程并行进行凯时尊龙登录入口，缩短时间，提高跳速。

　　测试结果显示，所设计的跳频语音通信系统性能指标与Si4463给出的指标相当;在实际环境测试中转发式干扰凯时尊龙登录入口，语音通信性能优越，系统抗于扰性能良好，达到了系统设计各项指标要求，可以满足语音通信需求凯时尊龙登录入口。

　　本文设计了一个跳频语音通信系统，采用了一种简化的基于TOD的跳频同步方法凯时尊龙登录入口凯时尊龙登录入口，并基于FPGA和Si4463实现。实测结果表明，该跳频语音通信系统主要指标符合射频收发芯片Si4463性能参数，且在实际环境测试中，语音通信性能优越，达到了系统设计目标凯时尊龙登录入口。本文设计的跳频通信语音系统可以满足复杂电磁环境下的语音通信需求。

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