Псевдослучайная перестройка рабочей частоты

Технологии модуляции
Аналоговая модуляция
АМ ОМ (SSB) ЧМ (FM) ЛЧМ ФМ (PM) СКМ
Цифровая модуляция
АМн ФМн КАМ ЧМн GMSK OFDM COFDM TCM
Импульсная модуляция
АИМ ДМ ИКМ АДИКМ ΣΔ ШИМ ЧИМ ФИМ
Расширение спектра
FHSS DSSS CSS
См. также: Демодуляция

Псевдослучайная перестройка рабочей частоты (FHSS — англ. frequency-hopping spread spectrum) — метод передачи информации по радио, особенность которого заключается в частой смене несущей частоты. Частота меняется в соответствии с псевдослучайной последовательностью чисел, известной как отправителю, так и получателю. Метод повышает помехозащищённость канала связи.

Для построения сигнала используется частотно-временная матрица, каждый столбец которой является временной позицией, а строчки соответствуют условному номеру частоты.

Применение

Метод псевдослучайной перестройки рабочей частоты (ППРЧ) используется как в военной (например, Link 16), так и в гражданской сфере: сигнал, передающийся с использованием данного метода, устойчив к глушению сигнала (до того момента, пока третья сторона не знает используемую последовательность чисел), что позволяет его использовать в военных целях (однако сигнал все равно требует дополнительного шифрования).

В гражданской сфере ППРЧ используется, например, в персональных переносных радиостанциях технологии eXtreme Radio Service (eXRS): рация «прыгает» по 50 частотам из доступных 700, что позволяет получить десять миллиардов уникальных частотно-временных матриц, которые используются в этой технологии как каналы. Таким образом, благодаря огромному количеству каналов, почти невозможно встретить других пользователей данной технологии на случайном канале. Также, из-за того, что частота постоянно меняется, становится невозможным прослушивание сигнала с помощью свободно доступных радиосканеров^[англ.].

Метод используется в Bluetooth. Сходный метод с более редким изменением частот (Slow frequency hopping) может применяется в GSM[1][2]

Новые возможности

Основным недостатком ППРЧ является низкая скорость передачи данных. Поэтому в последнее время появились идеи симбиоза метода ППРЧ c широкополосными сигналами, например, на основе DSSS [3], OFDM (ППРЧ с изменением частоты в пределах множества ортогональных несущих[4] либо ППРЧ со сменой несущей частоты одновременно для всего ансамбля OFDM-поднесущих[5][6][7]), N-OFDM[5][6], FBMC[6]. Такой подход позволяет сохранить преимущества метода ППРЧ, дополнив их возможностью реализации высокоскоростной цифровой связи.

Принцип комбинации ППРЧ и OFDM (N-OFDM) [5][7]

Примечания

1. Nyberg H., Craig, S., Magnusson S., Edgren, E. Collision properties of GSM hopping sequences/The 11th IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC), 2000, pp. 1004—1008
2. Архивированная копия  (неопр.). Дата обращения: 22 ноября 2016. Архивировано из оригинала 22 ноября 2016 года.
3. Николаев В., Гармонов А., Лебедев Ю. Системы широкополосного радиодоступа 4 поколения: выбор сигнально-кодовых конструкций.// Первая миля. - № 5 - 6. – 2010. - С. 56 – 59. [1] Архивная копия от 20 августа 2017 на Wayback Machine
4. Зайцев С.В. Інформаційна технологія побудови системи OFDM з внутрібітовою псевдовипадковою перебудовою піднесучих частот в умовах впливу навмисних завад/ С.В. Зайцев, В.В. Приступа, А.В. Яриловець// Вісник Чернігівського державного технологічного університету// № 4 (61), 2012 – С. 131-140. [2] Архивная копия от 20 августа 2017 на Wayback Machine
5. Патент Украины на полезную модель № 122771. МПК H04B 3/60 (2006.01), H04B 1/58 (2006.01), H04B 1/56 (2006.01). Способ повышения скорости передачи данных сигналами с псевдослучайной перестройкой частоты./ Слюсар В.И.- Заявка на выдачу патента Украины на полезную модель № u201707800 от 25.07.2017.- Патент опубл. 25.01.2018, бюл. № 2. [3] Архивная копия от 26 января 2018 на Wayback Machine
6. Слюсар В.І. Пропозиції щодо удосконалення LІNK-16.// X науково-практична конференція “Пріоритетні напрямки розвитку телекомунікаційних систем та мереж спеціального призначення”. – Київ: ВІТІ. - 9 – 10 листопада 2017 року. [4] Архивная копия от 1 декабря 2017 на Wayback Machine
7. Слюсар В.И. Персональный хаб как элемент экипировки.//Озброєння та військова техніка. - №1 (17). – 2018. - C. 79 - 84. [https://web.archive.org/web/20180829204809/http://slyusar.kiev.ua/Individual_HUB.pdf Архивная копия от 29 августа 2018 на Wayback Machine]