[原创]跳频通信漫谈

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跳频通信是频率跳变扩展频谱通信的简称,它通过二进制的通信编码,随即无规律的控制发射器的输出频率,使得发射信号的频率随二进制编码的变化而变化。我们知道,信号的频率是传递信息的通路,只要这条路堵住了,那么通信就被干扰了。而跳频通信不同,它没有固定的频率通道,频率每时每刻都在变化,这样一来,敌人要想干扰频率也就无从下手,这就是跳频通信的最大优点--强抗干扰性。

跳频通信一般分为两种:跳频频率高于信元码率时,称作快速跳频。跳频频率低于信元码率时,称作慢速跳频。 快速跳频抗干扰能力极强,基本上认为是不可被破解的。但系统成本较高,目前只用在军事通信领域。

跳频通信漫谈


跳频通信除了发射的时候二进制码随机变化外,接收机内的频率合成器也要按照与发射机相同的顺序规律跳变,最后经过调制解调器解调,得到最终的信号,这样一来,敌人就算截获了信号也无法把它翻译出来,可以有效防止信息泄露。

随着跳频技术的不断发展,其应用也越来越广泛。战术电台中采用跳频技术的主要目的是提高通信的抗干扰能力。早在70 年代,就开始了对跳频系统的研究,现已开发了跳频在VHF 波段(30—300MHz)的低端30—88MHz、UHF波段(300MHz 以上)以及HF 波段(1.5—30MHz)的应用。随着研究的不断深入,跳频速率和数据数率也越来越高,现在美国Sanders 公司的CHESS 高速短波跳频电台已经实现了5000跳/秒的跳频速率,最高数据数率可达到19200bps。此外,CHESS跳频电台与一般的跳频电台还有所不同,它以DSP 为基础,采用了差动跳频(DFH)技术。通过现代数字处理技术,CHESS跳频电台较好解决了短波系统带宽有限(导致数据速率低的原因)、信号间相互干扰、存在多径衰落等的问题。同时,它的瞬时信号带宽很窄,对其它信号的影响很小。可以看到,实现更高跳速、更高数据速率的跳频电台正是跳频通信系统的未来发展方向,软件无线电的概念也已逐渐应用到新型的跳频电台中。短波自适应跳频电台已经在当前的军事通信中占有了很重要的一部分。与VHF/UHF频段不同,短波信道有许多固有特点,例如,受多径时延、幅度衰落、天气变化等因素的影响,信道条件变化莫测。但是随着各种新技术的出现,短波通信的可靠性得到了技术上的保证,而自适应跳频技术就是这些新技术中的一种。它通过分析波段上的频率占用率,自动搜索无干扰或未被占用的跳频信道进行跳频,不仅避免了自然干扰,也不会受到短波频谱大量占用的影响。它会根据需要自动地改变跳频序列,有效的适应恶劣环境。它在海湾战争中体现出的优越性引起了各国的高度重视。

有矛就有盾,正因为跳频通信的优点明显,各国均大量装备了跳频通信电台,而一些军事强国也积极研制了对抗跳频通信的干扰设备,目前主要有两种:一种是瞄准式干扰,一种是宽频阻塞式干扰。

所谓瞄准式干扰,就是直接跟踪并针对跳频通信的干扰手段,它能即时测出跳频通信的频率波段,给予针锋相对的干扰,有针对性的对各个波段进行干扰,并且快速灵活,让敌人来不及反干扰。宽频阻塞式干扰就是一种“笨办法”,他无需辛辛苦苦去搜寻敌人电台频率,直接给予所有频率波段强干扰,覆盖全部波段,让电波信号全部受到阻塞。

由于跳频系统本身也存在着一些缺点和局限,如信号隐蔽性差,抗多频干扰以及跟踪式干扰能力有限等,而扩频的另一种方式直接序列扩频却有较好的隐蔽性和抗多频干扰的能力。把这两种扩频技术结合起来,就构成了直接序列/跳频扩展频谱技术。它在直接序列扩展频谱系统的基础上增加载波频率跳变的功能,直扩系统所用的伪随机序列和跳频系统用的伪随机跳频图案由同一个伪随机码发生器生成,所以它们在时间上是相互关联的,使用同一个时钟进行时序控制。意大利Telettra 公司的Hydra V 电台是采用了直接序列/跳频混合扩频技术的第一代战术电台。由于采用了直接序列扩频DBPSK 调制方式,比单独采用跳频技术多获得9dB 的处理增益,从而提高了电台的抗干扰性能。


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