一种用于短波同步跳频通信的双通道发射接收方法
短波通信系统的论述
三 、ＯＦ ＤＭ 技 术 及 其 应 用
在多途径 的无线通信通道下 ，我们需要 的是可 以调节的 、 稳定 的、 可靠的无线 电通信技术 。因此 ，一般 隋况下我们采用 Ｏ Ｆ Ｄ Ｍ 系统 ， 通过
ＯＦ Ｄ Ｍ 系统 来 实 现这 些 要 求 。 Ｄ Ｒ Ｍ 标 准 定 义 的系 统 采 用 的就 是
２ ） 短波传输主要靠 天空 电离层反射 电波实现。 由于电离层对短波波段
Ｑ Ａ Ｍ ．Ｏ Ｆ Ｄ Ｍ 方案 ，在接收端使用相干解调 。相干解调系统需要接收机 进行精确的同步和准确的信道估计。通过 ２维维纳插值滤波可以很好地 实现信道估计 ，但系统复杂度较高。而 Ｏ Ｆ Ｄ Ｍ差分系统无需信道估计和 均衡 ，性 能稳健 ，且终端实现复杂度低 。因此 ，Ｄ Ｑ Ｐ Ｓ Ｋ — Ｏ Ｆ Ｄ Ｍ 方案被 Ｄ Ａ Ｂ系统采用 。 但 在时变多径信道环境下 ， 一直 以来 ， 人们认为差分调
波调制发送信息 ， 并行体制是将发送数据并行分配到多个子信道上传输 。
串行体制 的特点是在 一个话路带 宽 内采用单 载波 串行发送 高速数据信
号 ，因此提 高了高频发射机的功率利用率 ，克服 了并行体制 功率分散 的 缺点 。由于串行体制综合采用了高效的 自 适应均衡 、序列检测和信道估 计 等技术 ，能够克服由于多径传播 和信道畸变引起 的符号干扰（ ｉ ｓ ｔ ） 。
通 信 的 巨大 挑 战 。 【 关 键 词 】 短 波 通 信 系统 中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｎ８ ２ ２ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ４ ０ ６ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ７ ７ 。 ０ １
一
、
现 代 短 波 通 信 的 进 展
跳频通信网台分选方法的研究
跳频通信网台分选方法的研究摘要：随着经济的发展，跳频通信被广泛应用于短波、超短波电台和数据链技术等军用领域，以及蓝牙、GSM和卫星通信等民用领域，具备抗干扰性强、频谱利用率低、截获概率低、组网方式灵活和信道衰减慢等优点，因此针对跳频通信的侦测技术成为研究热点。
关键词：跳频通信；网台分选；方法研究引言现代信息化战争中，跳频通信由于其低截获概率、组网方式灵活、信道衰减缓慢等优点，在军事通信、指挥、控制和情报系统均得到了广泛应用。
对于信号侦查方而言，跳频信号的网台分选是一个非常重要的环节，具有重要的理论研究和工程应用价值。
1跳频通信工作原理、特点与技术指标1.1跳频通信的基本原理在发送方，待发送的原始信息经过调制得到中频调制信号，在伪随机的跳频序列的作用下，生成高稳定度和高精度的离散射频频率，信号再通过射频调制发送给接收端。
接收端使用相同的伪随机序列生成取值相同、同步跳变的本振，最后通过解跳和解调恢复出原始信息。
非合作条件下，敌方不清楚跳频信号的载频跳变规律，因此无论是人为施加的干扰信号还是随机的干扰信号，即使进入了接收端，由于外来跳频图案与本地图案不一致，无法通过解跳和解调，因此系统不会受到干扰。
对于非合作侦察方，由于载频跳变规律未知，为了尽可能的获取更多的情报，往往需要接收预设频段内的所有信号，并进行一系列处理。
1.2特点具有较强的抗干扰能力。
跳频信号的频率在一个很宽的范围内伪随机跳变，使干扰信号不能保证每一时刻都与其频率相同，因此有效躲避了敌方的干扰。
且跳频信号的带宽越大、频率数目越多、跳率越高，抗干扰能力越强。
截获概率低。
跳频信号的频率在伪随机序列的控制下随机跳变，使得敌方难以获取跳频图案，难以获知频率跳变规律，难以截获通信信息。
组网能力灵活。
不同的用户可以使用不同的频率集，也可以使用相同的频率集，但必须是不同的跳频序列，以保证绝大多数的频率在同一时刻是不同的，避免用户之间的干扰。
用户只能解调与自己保持同步、具有相同跳频序列和相同频率集的跳频信号，不会或很少受到其他用户的干扰。
跳频通信系统中的迟入网技术研究
Ｓ Ｉ Ｅ ＨＩＦ Ｒ Ａ ＩＮＤ Ｖ Ｌ Ｐ Ｅ Ｔ＆Ｅ Ｏ Ｏ Ｙ Ｃ－ Ｃ Ｏ Ｍ ＴＯ Ｅ Ｅ Ｏ Ｍ Ｎ Ｔ Ｎ ７ 期
收稿 日 ：０６ ０ 一 Ｉ 期 ２０ —９ Ｉ
于数据传输 。 模 数
同步跟踪保持在跳频 同步 中必不可少 。 不同电台之间由于系统频率
源的差异 ， 会造成彼此定时关 系的差异 。这种差异在 同步之后会导致失
步。这是 因为 ， 两电台获得初始同步以后 ， 在接受机前端收发的跳沿（ 起 跳时刻） 是对齐的， 现在假定收方的系统频率源略快于发方． 那么收方的
抽样定 时也就略快于发方 ， 从而收方的跳频 问隔略快于发方 ， 图 ３ 见 。当 然这里为 了说明问题 ， 对时钟差异做 了夸大 。
发方
｛
收 发
数 字
器 频 器
换 变 转 下 ● 蓥—码 — —
换 器
甫
Ｍ
信 机
数 Ｄ 数 字 Ｓ 横 上 Ｐ ‘ ‘ ‘ 一 转 ＿ 变 一 异 一 ● 换 频 Ｈ 步
跳 频通信 系统 中的迟入 网技 术研 究
李冬贵 ， 翊 ， 帖 陈生潭
（ 西安电子科技大学， 陕西西安，１ ７ ） ７０ １ ０
摘 要： 介绍 了超短 波跳频 电台 系统结构厦基本原 理 ， 分析 了时间信 息（ Ｏ ￣ ３种 Ｔ Ｄ）
跳频 同步分类 ， 出了一种迟入 网同步方案。 提
１ 系统结构及基本原理
以一种数字化 的超 短波跳频 电台的简要框图为例 （ 图 １。图中 见 ）
ＡｎＡｕ分别表示模拟话音输 入和输 出。 Ｓ 是进行同步控制 和信号处 ｉ，ｏｔ ＤＰ 理 的核心模块 。发送时 ，Ｓ 主要完成信号 的组织 、 ＤＰ 波形形成 、 驱动频率 合成 器跳 频等任务 ； 收时 。 接 完成信号捕获 、 同步信息接受 、 动频 率合 驱 成器跳频以实现解跳及 对基带信号进行码元判决等 。数字上 、 下变频器 的作用是在 Ｄ Ｐ和高速 ＭＤＡ器件之间完成取样率 的匹配 ， Ｓ ／ 同时进行调 制、 ； 解调 跳频码发生器根据 Ｄ Ｐ Ｓ 提供的时间信息 ， Ｄ Ｔ ｅ ｆ ｅ ｙ， Ｉ （ｉ Ｄ ｌ ） Ｄ ｍ Ｏ ａ 启动加密算法计算 出伪 随机的跳频码送 给 Ｄ Ｐ 主控单片机用于对系统 Ｓ； 内的各模块 功能进行集 中控制 和协调 ， 并提供人 机接 口－ 夕接计算 机用
跳频通信技术的研究
（ ４ 】 解决 了 “ 远 一近 ”问题。“ 远 一近”问题对直扩系统的影 响很大 ， 对跳频 系统来说 ，这种影响就小得多 ，甚至可以完全克服。
跳频通信技术的研究
李靖宇 锦西石化分公司信息管理部 辽宁 【 摘
葫芦岛
１ ２ ５ ０ ０ １
要】 跳 频通信 抗干扰 ・ Ｉ 生 能的评价研 究始终是跳频技术研究 中的一个重点 ， 单 纯利用数 学分析或物理 实验的方法来解决，很多情况下不尽如人
意 。本文通过建立跳 频通信 系统的抗 干扰仿真模型用一组 实际跳频 系统的数据参数验证 了该仿真模 型的正 确性。结果表 明 ， 通过该模型可以快速准
其 中ａ ｎ 为二进制数字序列 ， Ｐ （ ｃ ） 是宽度为 Ｔ ｓ 的矩形脉 冲， Ｄ为随机时
延。
性 和码分多址性。由于其独特的抗干扰性能使其在军事和 民用领域都 得
到了广泛的应用 。 本文对跳频进行了详 细的介绍，并利用 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ的 ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ软件实
确 的完成 某个跳频通信 系统 的抗干扰性能评估。 【 关键词 】跳频通信 仿真 中图分 类号：Ｔ Ｎ９ ２ ７文献标识码：Ｂ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ — ４ ０ ６ ７ （ ２ ０ １ ４ ） １ ９ — ３ ０ ・ Ｏ １
一
、
引言
（ 一 ）模型 中主要模块 的设计
人们都希望通信话路畅通和保密 ， 然而他们常遇到窃听、电子对抗 、
实验结果表明， 跳频通信系统在输入信噪比为 １ ０ ｄ ｂ以下时才发生严 重失真 ， 表明了跳频通信系统 良好的抗噪声性能。
短波通信概述
短波通信概述短波通信是无线电通信的一种。
波长在50米～10米之间，频率范围6兆赫～30兆赫。
发射电波要经电离层的反射才能到达接收设备，通信距离较远,是远程通信的主要手段。
由于电离层的高度和密度容易受昼夜、季节、气候等因素的影响,所以短波通信的稳定性较差，噪声较大。
目前,它广泛应用于电报、电话、低速传真通信和广播等方面.尽管当前新型无线电通信系统不断涌现，短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视，不仅没有被淘太，还在快速发展。
其原因主要有三：一、短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段，一旦发生战争或灾害，各种通信网络都可能受到破坏，卫星也可能受到攻击。
无论哪种通信方式，其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比；二、在山区、戈壁、海洋等地区，超短波覆盖不到，主要依靠短波；三、与卫星通信相比，短波通信不用支付话费，运行成本低.近年来，短波通信技术在世界范围内获得了长足进步。
这些技术成果理应被中国这样的短波通信大国所用.用现代化的短波设备改造和充实我国各个重要领域的无线通信网,使之更加先进和有效，满足新时代各项工作的需要，无疑是非常有意义的.一、短波通信的一般原理1。
无线电波传播无线电广播、无线电通信、卫星、雷达等都依靠无线电波的传播来实现。
无线电波一般指波长由100,000米到0。
75毫米的电磁波。
根据电磁波传播的特性，又分为超长波、长波、中波、短波、超短波等若干波段，其中:超长波的波长为100，000米～10，000米，频率3~30千赫;长波的波长为10，000米~1，000米,频率30~300千赫；中波的波长为1，000米～100米，频率300千赫～1。
6兆赫；短波的波长为100米~10 米，频率为1.6~30兆赫；超短波的波长为10米~1毫米，频率为30~300，000兆赫(注:波长在1米以下的超短波又称为微波）。
频率与波长的关系为：频率=光速／波长.电波在各种媒介质及其分界面上传播的过程中，由于反射、折射、散射及绕射,其传播方向经历各种变化,由于扩散和媒介质的吸收，其场强不断减弱。
通用超短波跳频电台的研究与实现
Ｋ ｙＷ ｏｄ ａ ｔｊｍｍｉｇ ｆｅｕ ｎ ｙｈ ｐ ｉｇ ｙ ｃ ｒｎ ｕ ，ｆｅｕ ｎｙｈ ｐ ｉｇｐｔｅｎ ｅ ｒｓ ｎｉａ － ｎ ， ｒｑｅ ｃ ｏ ｐｎ ，ｓｎ ｈｏ ｏ ｓ ｒｑ ｅ ｃ ｏ ｐｎ ａｔｒ，ＴＯ Ｄ
Ｃｌｓ ｍｂｅ ＴＮ ９ ４ ４】 ａ ｓＮｕ ｒ 】．
对 跳 速 较 高 的 跳 频 通 信 ， 踪 式 干 扰 效 果 不 佳 。当 多 个 跳 跟
跳频 技术是用特定 的跳 频码序 列去进 行控 制频率 合成器 ， 使载 波频 率不断跳变而扩展频谱的一种方法 。经跳 频方式
扩频后 的信息信号在较 宽的频率 范 围内跳变 ， “ 避” 以 躲 的 方 式 对抗 通 信 中的 干 扰 ｌ 。跳 频 系 统 的优 点 如 下 ［ ＿ ２ ］ ：
图 ２ 跳 频 接 收 通 路 框 图 。从 图 中可 以看 出 基 本 上 是 为
发通路 的逆过程 ， 唯一不 同的是增加 了相关 同步的判决 。
图 ４ 伪 码 发 生 器 设 计 框 图
４ ３ 同步 性 能 分 析 ．
４ 跳 频 通 信 关 键 技 术
４ １ 相 关 器 设计 ．
跳 频 同步 的好 坏 对 整ห้องสมุดไป่ตู้个 系 统 性 能 有 极 大 的 影 响［ 。 归 ４ ］
・
收 稿 日期 ：０ ２年 ２月 ８日， 回 日期 ：０ ２年 ３月 １ 日 ２１ 修 ２１ ６
作者简介 ： 李胜峰 ， ， 男 硕士研究生 ， 工程师 ， 研究方向 ： 数字通信 与信号处理 ， 跳频通信。
摘
要
在国际上超短波跳频通信最先进的技术当属美 国国防军事通信技术 ， 超短波跳频 电台在各 国军用领域使用广 泛， 该类 电台 目
跳频系统的设计与实现
III
沈阳理工大学学士学位论文
参考文献 ..................................................................................................................................32 附录 A 英文原文 ..................................................................................................................34 附录 B 中文翻译 ..................................................................................................................38
关键词：跳频通信系统；BPSK；Matlab；仿真
I
沈阳理工大学学士学位论文
Abstract
Frequency hopping communication system is a typical spread spectrum communication system, it is in military communications, mobile communications, computer, wireless data transmission and wireless local area network (LAN), and other fields has a very wide application, has become the current shortwave communication security is an important development direction. This paper introduces the basic working process of frequency hopping communication system, from the structure of the frequency hopping system composition, working principle, main technical index, the solution of the frequency hopping communication system and demodulation etc. This paper expounds the basic principle of frequency hopping communication, and the anti-jamming technology of frequency hopping communication system and its performance has carried on the simulation research. This paper analyzed theoretically the anti-jamming performance of frequency hopping communication system, its components include signal generating parts, send, receive, a sentence, a frequency hopping subsystem module of five parts, and take the BPSK system as an example, the use of Matlab simulation system realization of frequency hopping system simulation, simulation of a 64 jump frequency hopping system send system, analysis the simulation results reach the expected effect. Key words: Frequency hopping communication system; BPSK; MATLAB; The simulation
跳频通信系统抗干扰性能探讨
跳频通信系统抗干扰性能探讨【摘要】在现代科技技术日益发展的情况下，已经越来越重视战争中对于高科技技术的应用，但是军事环境的恶劣和情势险峻，使得军事通信系统必须保证安全可靠，也就是说通信系统必须具有极强的抗干扰能力，最常用的就是跳频通信系统抗干扰技术。
为了提高军事通信的有效性、保密性和可靠性，世界各国的军事通信技术都加强了研究和应用。
跳频通信系统技术替代了原有的常规电台，成为军事通信技术的重点。
【关键词】抗干扰；通信保密；跳频通信系统跳频通信系统具有其他常规电台所不具有的特点，如抗干扰性强、抗截获能力强、抗衰落能力强、可以进行多网址组网。
因此，在各国的战争之中，为了保证在恶劣的战争环境中，进行可靠安全的通信活动，跳频通信系统技术被广泛应用，并借助计算机仿真技术进行程序仿真，获得了准确性高、灵活性强、抗干扰能力强等诸多优点。
本文将从以下几个方面对跳频通信系统的抗干扰性能进行分析。
1跳频通信系统的优势1、1抗干扰能力强跳频通信系统实行抗干扰效果的原理是“打一枪，换一个地方”，也就是采取游击转移的策略，混淆敌方的视听，使敌方搞不清楚我方的载频规律，从而实现极强的抗干扰能力。
这个工作的原理就是，载频采用伪随机码生成，运行的周期就可以长达几年或者更长的时间，而另一方面，发生变动的频率数量可以达到成千上万个，也就是说，即使敌方在其中一频率上实施干扰或者在多个频率上实施长时间的干扰，也不影响我方信息的传输。
受伪随机码控制的载频频率随跳频速度的增加而降低，进一步降低了通信对抗设备对我新号的截获概率。
1、2频谱的利用率高跳频通信系统可以利用不同地图案或者时钟，在一定的信道宽带内可以容纳多个跳频通信系统同时进行工作，以实现资源共享，提高频谱资源的利用率。
2跳频通信系统抗干扰性能的分析2、1跳频通信抗瞄准式干扰性能分析在对跳频通信系统进行波形瞄准式干扰时，通信对抗设备针对所掌握的跳频通信系统的跳频的特定图案，在进行干扰的过程中，主动调整干扰跳频频率和信号频率的同步变化，以完成干扰。
短波跳频电台的自适应调制与解调算法研究
短波跳频电台的自适应调制与解调算法研究短波通信作为一种重要的无线通信方式，自适应调制与解调算法的研究对于提高通信质量和抗干扰性能具有重要意义。
本文章将深入探讨短波跳频电台的自适应调制与解调算法，旨在提供一种有效的解决方案。
短波跳频电台在传输过程中遭受多种干扰噪声的影响，如多径衰落效应、多普勒频移、噪声等。
为了克服这些干扰，自适应调制算法被引入。
自适应调制算法通过根据信道状态和噪声水平动态地选择合适的调制方案，从而提高通信质量和可靠性。
下面将介绍短波跳频电台的自适应调制算法。
1. 自适应调制算法的基本原理自适应调制算法是基于感知图谱的，其基本原理是将一系列可能的调制方式映射到感知图谱空间中，通过计算得到每种调制方式的能量分布。
然后，根据通信环境的特点和需求，通过最大化能量分布的方法来选择最佳调制方式。
这种算法能够使系统在不同的通信环境下自由切换调制方式，从而获得更好的通信效果。
2. 自适应调制算法的关键技术在自适应调制算法中，关键的技术包括信号感知、调制方式选择和参数优化。
信号感知是自适应调制算法的第一步。
该过程通过采集信号样本，获取信道状态、噪声水平和干扰程度等信息。
常用的信号感知方法有能量检测法、相关检测法和调制识别法。
根据感知到的信道状态，可以确定合适的调制方式。
调制方式选择是自适应调制算法的核心步骤。
在感知图谱空间中，通过计算每种调制方式的能量分布，可以根据能量分布的大小来选择合适的调制方式。
通常采用最大能量法、最小误差法和最大信噪比法等来选择调制方式。
参数优化是自适应调制算法的最后一步。
根据通信环境的特点，通过对调制参数的优化来进一步提高通信质量。
常用的优化方法包括遗传算法、粒子群算法和神经网络等。
3. 自适应解调算法的基本原理自适应解调算法是根据信道状态和噪声水平动态地选择合适的解调方式。
与传统的固定解调方式相比，自适应解调算法能够在不同的通信环境下自动调整解调方式，从而提高解调的准确性和可靠性。
_跳频电台中的CPM符号定时同步和频偏估计
3. 3 频偏对同步性能影响仿真
针对超短波电台收发频偏最大可达 900 H z ,仿 真了频 偏 对 同步 和 解 调 性能 的 影 响。 在 S NR = 14 dB 情况下, 不同频偏下的归一化相关峰值 , 如图 频偏在 CPM 信号中表现为相位噪声 , 相位噪声 会影响分支距离度量值, 使解调性能恶化。因此在 方案实施中必须考虑频偏的影响, 需要作频偏估计。 3 所示。
收稿日期 : 2010 -01-25
修订日期 : 2010-04-24
2011年 第 1 期
刘
强 等 : 跳频电 台中的 CP M 符号定时同步和 频偏估计 ^
55 r ( t- T ) ] = r ( t- T ) ] =
* *
同步精度和频偏对 CPM 调制的性能影响较大。文 献 [ 9]提出了一种基于同步头的 CPM 接收机算法 ; 文献 [ 10] 研究了一种符号定时同步和载波相位偏 移估计算法 ; 文献 [ 11] 提出 了相关同步, 但仅分析 了 75 H z频偏对同步性能的影响; 文献 [ 12] 提出了 全响应 CP M 信号载波同步 , 利用滑动观测 , 通过多 次迭代逐次逼近 , 但这种方法运算时间长 , 不适合跳 频电台使用。对于超短波跳频电台, 收发会存在很 大频偏 , 甚至 达到 900 H z; 跳频 驻留时 间短 , 仅为 1~ 5 m s , 要求同步时间短 , 同步开销小。因此, 有必 要研究一种适合超短波跳频电台应用的同步技术。
Symbo l Ti m ing Synchron iza tion and Frequency Offset Esti m ation of CP M in VHF Radio
LI U Q iang, L I X iao -dong , S U Y ang