[科普中国]-自适应跳频

为提高通信系统的稳定和可靠性，根据线性数字的调制信号的特点，对数字信号进行非线性变换，应用变换后信号的功率谱密度中所包含的信号特征信息，提出了一种适合于自适应调频干扰检测的算法。该算法基于贝叶斯决策理论，属于盲信干（信噪）比检测，仿真结果表明该算法满足调频通信系统的要求。

跳频技术自适应跳频技术是建立在自动信道质量分析基础上的一种频率自适应和功率自适应控制相结合的技术。他能使跳频通信过程自动避开被干扰的跳频频点，并以最小的发射功率、最低的被截获概率，达到在无干扰的跳频信道上长时间保持优质通信的目的。蓝牙和IEEE802.11/11b/11g标准的无线局域网都工作在2.4 GHz的ISM频段，蓝牙SIG和IEEE802.15.2的Coexistence Task Group都在关注二者的共存问题。许多成员都提交了自适应跳频的提案。提案中建议采用AFH技术，以便能动态地改变跳频序列，使系统干扰最小。蓝牙采用AFH对干扰进行检测并分类，通过编辑跳频算法来避免干扰，把分配变化告知网络中的其他成员，并周期性地维护跳频集。其中，Bijan Treister等人提出的AFH共存机制具有一定的普遍性。在这种自适应跳频中，在不增加发射功率的情况下，利用干扰躲避来提高系统的抗干扰能力1。

步骤1.设备

识当一个从设备接入微微网时，在进行通信之前，首先由链路管理协议（LMP）交换信息，以确定通信双方的设备是否支持AFH模式。LMP信息中包含了二者通信应使用的最小信道数。主机按LMP协议先询问从设备是否支持AFH，当从设备回答后，再进行AFH通信。

2.信道分类

根据某一准则，按传输质量对信道进行分类。按LMP的格式形成一个分类表，在主设备和从设备之间交换信息后，以此分类表为依据进行自适应跳频。分类方法采用时分的形式，以保证抗瞬间的干扰。按信道的质量，把信道分成“好”信道与“坏”信道。

可以用以下方法对信道的质量进行评估：首先接收设备对包损率PLRs（Packet Loss Ratios）、有效载荷 别的CRC，HEC，FEC误差等参数进行测量。在测量PLR时，如果PLR超过了系统定义的门限，则宣布此信道认为坏信道。从设备测量CRC时，也会自动检测此包的有效载荷的CRC，如果校验码正确，则说明接收正确为的包，否则宣布包丢失。

3.信道信息交换

通过LMP命令通知网络中的成员，交换AFH的消息。主设备通过分类，把信道分为好信道、坏信道、未用信道，然后把信道分类情况通知从设备。同时，从设备把自己的情况通知主设备。主从设备之间建立联系，有确定哪些信道可用，哪些不可用，为下一步自适应频率的产生做准备。

4.执行AFH

先进行跳频编辑，以选择合适的跳频频率。

由于微微网中经常有新的通信建立或撤消，信道在不断变化，所以必须进行信道维护，周期性地重新对信道多行估计，及时发现不能用的信道。当微微网中工作设备较少时，还能自动调整功率，节省能量2。

结构蓝牙AFH结构：在频率同步器和跳频序列发生器中加入了一个分组映射器，此映射器实际上他一个自适应频率选择器。

分组映射器从所需分组中选择一个信道，通过PN映射设备，从原始跳频序列中选择信道到分组序列中。每个信道表按升序列举分 组信道的内容。

在分组映射后，平均移位信号使信道的利用得到均衡。这些移位信号是一系列的计数器，每一个计数器表示的一个分组，第j个分组在{0，1，2，…，Nj－1}范围内周期计数，Nj是第j个分组中的信道数。被选择分组的计好数器对下一个值进行计数，并把他作为移位信号的值输出。

蓝牙中，信道被动态地分成2类信道：好信道NG和坏信道NB=79－NG，定义Nmin为蓝牙设备通信所需的最少频率数。根据Nmin，NG和NB的关系，可以分为H，L两种模式：

1.L模式

适用于Nmin小于NG的情形，此时跳频频点全部在好的信道中选择。当跳频发生器产生的是好信道，则不重新映射。当跳频序列中信道不好时，则重新从好信道库中选择一个好的信道。L模式主要工作在FCC规定的低功率状态。

2.H模式

适用于Nmin大于NG的情形，此时如果频率选择器输出为坏信道，重新选择代替坏信道的频点中，有可能在曾经被判断为坏信道的序列中选择跳频序列。H模式在有坏跳的情况下，最大限度地支持通信要求。可以同时支持SCO（面向同步的连接）和ACL（异步连接）连接模式。

通过这2种模式，在蓝牙频率选择器中，如果输出的是好信道则直接使用；如果是坏信道，则在好的信道分组中重新选择频率。这样频率选择就避免了输出的频率与其他有干扰的频率相碰撞3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学