申論題

跳頻展頻（Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS）的工作原理

跳頻展頻（FHSS）是一種通訊技術，其工作原理是通過快速變換信號的載波頻率來實現數據傳輸。這種技術分散了信號能量，提高了抗干擾能力和通信安全性。以下是FHSS的主要工作原理：

1. 跳頻序列生成:

   • 使用偽隨機數生成器（PRNG）生成一個預定的跳頻序列，這個序列控制載波頻率的變化。
   • 發射器和接收器必須共享這個序列，以便同步變換頻率。

2. 頻率變換:

   • 根據跳頻序列，發射器在多個預先確定的頻率通道之間快速切換。
   • 每個頻率通道上傳輸的時間很短（通常在毫秒級），以減少單一頻率上的干擾風險。

3. 信號調製:

   • 原始數據信號被調製到當前選定的載波頻率上進行傳輸。
   • 當頻率變換時，數據信號被調製到新的頻率上。

4. 接收與同步:

   • 接收器按照相同的跳頻序列變換頻率，以便在正確的頻率上接收信號。
   • 接收到的信號經過解調後還原為原始數據。

FHSS的優勢在於它能分散信號能量，使干擾和截獲變得更加困難，同時增加了通信的可靠性和安全性。

多徑衰退（Multipath Fading）

多徑衰退是無線通信中常見的現象，發生在信號從發射端傳輸到接收端的過程中，信號會因為反射、折射和散射等原因，沿著多條不同的路徑傳播。這些不同路徑的信號到達接收器時，會經歷不同的延遲和衰減，導致信號強度的變化和失真。主要特徵包括：

1. 信號干擾:

   • 不同路徑上的信號可能相互干涉，導致某些時刻信號強度的增加或減少，形成所謂的衰落現象。

2. 時間延遲:

   • 多徑信號的到達時間不同，可能引起信號失真和模糊。

3. 通信質量下降:

   • 多徑衰退會增加誤碼率，降低通信的可靠性和質量。

跳頻展頻抗拒多徑衰退

跳頻展頻技術在抗拒多徑衰退方面具有優勢，主要通過以下方式實現：

1. 頻率分集:

   • 跳頻展頻技術在多個頻率上快速切換，使信號在每個頻率上的停留時間很短。這樣，即使某些頻率受到多徑衰退的影響，也不會對整個通信鏈路造成持續的干擾。

2. 干擾平均:

   • 由於不同頻率的多徑效應不同，頻繁的頻率切換可以將多徑衰退的影響分散到多個頻率上，減少單一頻率長時間受到多徑衰退影響的可能性。

3. 頻率多樣性:

   • 如果某些頻率受到嚴重衰退，FHSS可以通過跳頻避開這些受干擾的頻率，保持通信的穩定性和可靠性。

總之，FHSS通過頻繁變換頻率，有效分散多徑衰退的影響，從而提高了無線通信的抗干擾能力和穩定性。