差分跳頻的解調窗口同步算法

摘要：差分跳頻是一種數字通信系統，其頻率跳變速度快，通信保密性好。接收機采用軟件無線電的技術解調。解調窗口的同步是關鍵技術，是正確解調的前提。推導出同步算法的計算公式，給出相應的數據圖表和流程圖。該算法同步建立時間短，運算量小，并且可以實時調整，在仿真中取得成功。

    關鍵詞：同步算法 差分跳頻 軟件無線電

1 差分跳頻簡介

差分跳頻系統工作于短波波段（2MHz～30MHz），頻率跳變速度5000跳/s，最高數據傳輸速度為19.2kbps。5000跳/s的頻率跳變使得頻率不易被跟蹤，通信保密性好。差分跳頻不同于傳統的模擬跳頻，發射機采用DDS直接合成發送頻率，接收機采用軟件無線電方法解調。

簡單說明系統的工作方式，見圖1頻率轉移圖。系統待發數據為0110110……。當第一個bit'0'到來時，頻率點由f1轉移到f2，該bit'0'用頻率f2發送；當第二個bit'1'到來時，頻率點由f2轉移到f4，以此類推解調時，將接收信號采樣的數字信號，對采樣數據進行快速傅立葉變換（FFT）運算，識別當前的頻率點，然后保護頻率轉移圖和前一次的頻率點解調原始數據。

實際系統的參數如下：將2.56MHz～28.16MHz的頻帶等間隔劃分為10個信道，每個信道以5kHz等間隔取256頻率點。通信開始前，系統掃描10信道，動態決定一個特性最好的信道用來通信，收發雙方按協議從選定信道的256個頻率點中取64作為工作頻率，按存儲在系統中的頻率轉移圖進行通信。該系統支持三種數據傳輸速率：4.8kbps、9.6kbps和19.6kbps。

2 同步策略

差分跳頻系統采用軟件無線電的方法進行數據解調。軟件無線電結構降低了系統硬件的復雜性，接收機不需要傳統模擬跳頻系統中的頻率合成電路和硬件的同步電路。但沒有硬件的同步電路后，采用何種軟件算法快速實現同步成為關鍵技術之一。

    如圖2所示，接收信號經過A/D采樣變為數字信號，然后對一跳時間內（以下稱為解調窗口）的采樣數據進行FFT運算，識別當前的頻率點，依據頻率轉移圖和前一次的頻率點解調原始數據。如果解調窗口不同步，則窗口內會出現兩個頻率點，無法判定該用哪個工作為解調頻率點。因此必須將不同步的解調窗口滑動到同步位置，才能正確解調數據。

筆者設計的同步方法簡述如下：

（1）隨機選擇初始窗口，對采樣數據作FFT運算，識別可能出現的兩個頻率點f1和f2以及FFT后的相應幅度P1和P2（在頻域中頻率點的能量與幅度的平方成正比，為簡化以幅度代替能量計算）。

（2）判斷這兩個頻率點在時域波形上的順序。

    （3）頻率點f的幅度P（請注意，

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