6.3 跳频系统的同步
跳频系统的同步是关系到跳频通信能否建立的关键。
那么，怎样才能实现通信双方的跳频同步呢?
同步的含义是：跳频图案相同, 跳变的频率序列(也称频率表)相同，跳变的起止时刻(也称相位)相同。因此，为了实现收、发双方的跳频同步，收端首先必须获得有关发端的跳频同步的信息，它包括采用什么样的跳频图案，使用何种频率序列，在什么时刻从那一个频率上开始起跳，并且还需要不断地校正收端本地时钟，使其与发端时钟一致。
根据收端获得发端同步信息和校对时钟的方法不同而有各种不同的跳频同步方式。
6.3.1 跳频同步信息的基本传递方法
独立信道法。
利用一个专门的信道来传送同步信息；收端从此专门信道中接收发端送来的步信息后，依照同步信息的指令，设置接收端的跳频图案、频率序列和起止时刻，并校准收端的时钟，在规定的起跳时刻开始跳频通信。这种方式，需要专门的信道来传送同步信息，有的通信系统难以提供专门的信道，因此独立信道法的应用受到了限制。
前置同步法，也称同步字头法。
在跳频通信之前，选定一个或几个频道上先传送一组特殊的携带同步信息的码字，收端接收此同步信息码字后，按同步信息的指令进行时钟校准和跳频。因为是在通信之前先传送同步码字，故称同步字头法。
自同步法，也称同步信息提取法。
这种方法是利用发端发送的数字信息序列中隐含的同步信息，在接收端将其提取出来从而获得同步信息实现跳频。此法不需要专门的信道和发送专门的同步码字，所以它具有节省信道、节省信号功率和同步信息隐蔽等优点。
上述三种基本的同步信息传递方法各有利弊。
独立信道法需要专门的信道来传送专门的同步信息，因此它占用频率资源和信号功率。另外，其同步信息传送 方式不隐蔽，易于被敌方发现和干扰。其优点是传送的同步信息量大，同步建立的时间短，并能不断地传送同步信息，保持系统的长时问同步。
同步字头法虽然不需专门的同步信息信道而是利用通信信道来传送同步信息，它还是挤占了通信信道频率资源和信号功率。所以它的缺点与独立信道法相似。为了使同步信息隐蔽，应采用尽量短的同步字头，但是同步字头太短又影响传送的同步信息量的多少，需折衷考虑。采用同步字头法的跳频系统为了能保持系统的长时间同步，还需在通信过程中，插入一定的同步信息码字。
自同步法在节省频率资源和信号功率方面具有优点。但由于发端发送的数字信息序列中所能隐含的同步信息是非常有限的，所以在接收端所能提取的同步信息就更少了。此法只适用于简单跳频图案的跳频系统，并且系统同步建立的时间较长。
在实际的跳频系统中，常常是将这几种基本方法组合起来应用，使跳频系统达到某种条件下的最佳同步。
6.3.2 几种实用的同步方法
模拟跳频系统的同步方法
模拟跳频系统是指传送模拟信号的跳频通信系统，例如模拟话音信号。那么，在模拟通信系统中如何传送跳频同步信息?
回答只能是利用模拟信号携带同步信息。
带外单音法。我们知道话音占据的领带在300Hz---3000Hz之间，因此可利用低于300Hz或高于3000Hz的频率来传送同步信息。这种方法叫带外单音法。
带内同步头法。此法是利用300---3000Hz的话音频带，传送用单音进行编码的模拟信号同步字头。比如，用两个单音进行编码，传号时的单音频率是 1200Hz，空号的频率是1800Hz，采用最小频移键控调制方式，便获得带内的同步信息码字。此码字再经过模拟通信系统传送至收端，收端解出同步信息后，按照同步指令实现跳频同步。
数字(数据)跳频系统的同步方法
数字跳频系统是指传送数字话音或数据的跳频通信系统。因此，它传送跳频同步信息是以数据帧的格式进行的。数字系统跳频同步方法也不外乎同步字头法，自同步法和参考时钟法。
同步字头法。发端需发送含有同步信息的码字，收端解码后，依据同步信息使收端本地跳频器与发端同步。同步信息除位同步、帧同步外，主要应包括跳频图案的实时状态信息或实时的时钟信息，即所谓的“TOD”信息(Time of the Day)。实时时钟信息包括年月日时分秒，毫秒、微秒、毫微秒等；状态信息是指伪码发生器实时的码序列状态。根据这些信息，收端就可以知道当前跳频驻留时间的频率和下一跳驻留时间应当处在什么频率上，从而使收发端跳频器同步工作。为了保证TOD信息的正确接收，在如图6－11所示的同步信息数据帧格式中装有位同步和帧同步位。此外，对TOD信息位可采用差错控制技术，如纠错编码，相关编码或采用大数判决，以提高传输的可靠性。
图6－11
参考时钟法。在一个通信网内，设一个中心站，它播发高精度的时钟信息，所有网内的用户依照此标准时钟来控制收、发信机的同步定时，达到收、发双方同步。采用这种方法进行跳频同步，需要事先约定好所采用的跳频图案和频率表，或者，需通过其它方式将跳频图案情息通知网内用户。此法需要一个精度极高的标准时钟，否则不能实现跳频通信。
自同步法。它是依靠从接收到的跳频信号中提取有关同步信息来实现跳频同步的。
数字跳频系统中，根据需要也可采用不同方法的组合。比如，自同步法具有同步信息隐蔽的优点，但是存在同步建立时间长的缺点；而同步字头法具有快速 建立同步的优点而存在同步信息不够隐蔽的缺点。因此可将这两种方法进行组合，得到一个综合最佳的同步系统。图6－12所示的是等待自同步法的跳频同步 过程。
图6－12
图中，接收端在频率f6上等待接收跳频信号；发送端发送的跳频信号的载波频率依次在f5、f1、f3、f4、f2、f6 …上跳变。当发端信号的载频跳变至f6时，收端接收到跳频信号，这时称作同步捕获，即可从跳频信号中解出它所携带的同步字头内的同步信息。接着，就依照同步信息的指令开始同步跳频，即由等待阶段转入同步跳频的阶段，从而建立了跳频系统的同步。
6.3.3 跳频同步系统性能及抗干扰性
衡量同步系统性能的优劣，主要应考虑两个方面：
一是跳频系统同步的可靠性;
二是同步系统的抗干扰性。
同步系统的可靠性。它包括系统同步的建立时间，正确同步概率和假同步的概率，系统同步保持时间等项指标。
一般说来，跳频同步系统的同步建立时间越短越好，同步保持时间越长越好；正确同步的概率要大，假同步的概率要小。这样才能称为一个快速、稳定而可靠的同步系统。
同步系统的抗干扰性。它包括抗人为干扰和噪声干扰。采用跳频技术的一个目的就是提高系统的抗干扰性，特别是在电子战的环境中，主要是抗敌方有意的 干扰。因此，要求同步信息的传递要隐蔽、快速。为此，需考虑如下几点：
尽量使同步信号在空中存在的时间要短，使敌方难以在很短的时间内发现同步信号。
在多个跳变频道上传送同步信息，增大频道的随机性，使敌方难以侦察；增大跳频带宽，使敌方难以在宽带内施放干扰。
频率跳变的速率要快，使跳频信号的驻留时间变短，可防止跟踪式干扰，从而保护同步字头。
应尽量使同步信息的信号特征与通信信息的信号特征一致，以致敌方难以区分同步信息。或者，人为地发出伪同步信息以迷惑敌人，从而提高对同步信息 的保护能力。
对于噪声干扰，要求在低信噪比或高误码率的信道条件下能实现跳频系统的正确同步。对此，需考虑以下各点：
同步信息本身的差错控制，如纠错编码、多次重发、相关编码、交织等；
同步认定的算法控制，即经过多次同步检测后才认定系统同步的策赂，并选择最佳的检测次数。
同步状态下的失步算法控制，即经过多次失步检测后才确定系统已失去同步的策略，并选择最佳的检测次数。
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