跳频电台组网方式分析

接收机则首先从发送来的跳频信号中提取跳频同 步信号, 使本机跳频序列控制的频率跳变与接收到 的跳频信号同步 , 输出由本地载波解调接收到的跳 频信号, 获得携带有信息的中频信号, 从而得到发 射机发送的信息。跳频通信实际上是一种窄带通 信, 但由于它的频点可以在很宽的频带上跳变 , 因 而也属 于宽 带通信 技术
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2 跳频技术现状
2 . 1 跳频通信技术 跳频通信是扩频通信的一种, 它是载波频率按 照某种跳频序列在一定频带范围内进行跳变的一 种通信系统。信息数据经波形变换后 , 进入载波调 制 , 可变频率合成器输出的载波频率受跳频序列控 制 , 跳频 序列值改变一次, 载波 频率就跳变一次。
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收稿日期 : 2006 年 8月 21 日 , 修回日期 : 2006年 9 月 21 日 作者简介 : 张荣文 , 男 , 助理工程师 , 主要从事无线通信研究。张国强 , 男 , 助理工程师 , 主要从事无线通信 研究。
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3 跳频电台组网
3 . 1 组网过程 组网前 , 网内所有跳频电台均处于搜索扫描状 态 , 当主台 (中心台 ) 按下收发转换开关 ( PPT 键 ) 时 , 主台首先发出同步信号, 该同步信号被网内其 他属台正确接收后, 各 属台先自动校 正本台的时 钟 , 再将自己的跳速自动跟踪到主台的跳速上, 尔 后建立通信联络。通信完毕, 网内所有电台再次回 到搜索扫描状态 , 以等待下一次同步组网。为了使 网内电台仅在本网中搜索扫描 , 网内各台需在组网 前设置呼叫参数。这样, 网内电台只有当监听到对
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本网或本台的呼叫时才进入跳频建立状态, 也就是 说, 属台只与呼叫本网网号的主台同步。 3 . 2 组网方式 3 . 2 . 1 组网方法分类 跳频电台的组网方法 , 根据跳频图案分为正交 和非正交两种。如果多个网所用的跳频图案在时 域上不重叠 ( 形成正交 ), 则组成的网络称为正交 跳频网。如果多个网所用的跳频图案在时域上发 生重叠, 则称为非正交跳频网。 此外, 根据跳频网的同步方式, 跳频电台的组 网方法又有同步网和异步网之分。 正交跳频网为了使跳频图案不发生重叠 , 要求 全网做到严格定时 , 故一般采用同步网方式组网。 从严格意义上讲, 正交跳频网是同步正交跳频网 , 一般简称为同步网。 非正交跳频网的跳频图案可能会发生重叠, 即 网与网之间在某一时刻跳频频率可能会发生碰撞 ( 重合 ) , 因而可能会产生网间干扰。不过, 这种网 间干扰通过精心选择跳频图案和采用异步组网方 式, 是完全可以减少到最低限度的。因此, 非正交 跳频网常采用异步组网方式。异步非正交跳频网 一般简称为异步网。显然 , 跳频电台的组网比定频 电台的组网复杂得多。 3 . 2 . 2 同步组网 3 . 2 . 2 . 1同步组网方法 所有的网都使用同一张频率表 , 但每个网的频 率秩序不同 ; 各网在统一的时钟下实施同步跳频。 例如 , 某跳频电台的跳频 频率表为 f1 、f2 、f3 、f4 四 个频率 , 若要组织四个跳频网, 则组织方法为 : 1 #网 按 f1 、 f2 、f3 、 f4 的秩序跳频; 2 # 网按 f2 、f3 、f4 、 f1 的 秩序跳频; 3 #网按 f3 、 f4 、 f1 、f2 的秩序跳频 ; 4 # 网按 f4 、 f1 、 f2 、f3 的秩序跳频。此外, 为了使某一瞬间 不发生频率碰撞 , 四个网还必须在统一的时钟下实 施跳频通信。这样 , 在某一瞬间, 仅仅存在着不同 秩序但又不重复的四个频率集。 3 . 2 . 2 . 2同步组网的优缺点 同步组网的优 点显而易见 : 一是频 率利用率 高。各网都 使 用同 一张 频 率表 ( 但频 率 秩 序不 同 )。理论上讲 , 有多少个跳频频率就可组成多少 个正交跳频通信网。二是不存在网间干扰。某一 时刻 , 网间不会发生频率重叠 , 因而不会发生网与 网之间的干扰。然而 , 同步组网方法的缺点也是十 分突出的。首先 , 各网必须步调一致, 否则, 只要有 一个网不同步 , 将会造成全网失步而瘫痪。其次 , 同步组网方式实际上是将各网 (下转第 172 页 ) 159
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。它 可以对 抗多 径干
扰、 邻道干扰、 人为瞄准式干扰等, 可以大大提高通 信的可靠性与有效性。 跳频技术是战术通信对抗干扰技术中最有成 效的技术。从 70 年代末第一部跳频电台问世就预 示着其发展势头锐不可当 , 80 年代世界各国军事 通信中普遍装备短波跳频电台 , 90 年代跳频技术 已经相当成熟。以美国 S incgars- V 和英国 Jaguar 战术电台为代表的中速跳频电台是目前外军普遍 装备的短波跳频电台。提高跳频速度是对付跟踪 式干扰的有效方法 , 提高跳频速度以后, 而且当驻 留时间小于干扰机响应时间时 , 干扰信号到达接收 机时 , 跳频接收机已经在接收下一跳频的频率了 , 使得干扰失去了作 用。 80 年代跳频 电台在 VH F 频段的跳频速率一般在 200 跳 / s 以下 , 目前 , 新一 代的 VH F 跳频电台的跳频速率已经大大提高 , 如 法国的 TRC - 950 跳速 300 跳 / s , PR4G 跳速 400 跳 /s ; 意大 利的 HYDRA /V 跳 速 400 跳 / s。近年 来, 还出现了跳频速度在几千跳 / s的高速短波跳 频系统。如美国的 H F2000 , 跳速达 2560 跳 / s 。 高速短波跳频数据系统有非常强的抗干扰能力, 而
2007 年第 2 期
舰船 电源自文库工程
且跳频频率驻留时间短, 可以克服短波严重的多径 效应和严重衰落的影响, 使数据传输速率得到较大 的提高。 2 . 2 跳频技术分类 2 . 2 . 1 自适应跳频技术 自适应跳频技术首先是由 J . Z ander等于 1995 年提出 。自适应跳频技术能够使跳频系统自适应 地躲开干扰载频 , 从而在复杂的干扰环境下正常工 作。由于其有效的抗干扰性和较好的 BER 性能, 在无线通信中得到广泛的应用。美国专利 无绳 电话自适应机制 和 在无绳电话系统中跳频序列 修正方法 使用了自适应跳频技术。而 AFH 应用 最为广泛的是 W PAN, W PAN 工作在 IS M 频段, 由 于 B luetooth 、 H om eRF、 微波 炉等在 一个 环境 中共 存 , 干扰加剧。采用 AFH 技术可以大大降低丢包 率 , 同时降低发射功率和相互间的干扰, 提高 ISM 频段设备通信质量 。 2 . 2 . 2 动态跳频技术 Z. K ostic 等人提出 一种跳频图案自适应的动 态跳频技术 , 是为提高 GS M 蜂窝无线系统的频率 重用率 , 结合动态信道分 配 ( DCA ) 的高效频谱利 用率的特点 , 即对信道频率的快速品质测量 , 根据 某种评价标准自适应地修正跳频图样 , 即选择一组 好的频率进行通信。动态跳频技术试图跟踪变化 的 干 扰 环 境 且 根 据 跳 频 图 样 自适 应 地 消 除 干 扰
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舰船电子工程 Ship E lectronic Eng inee ring
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跳频电台组网方式分析
张荣文
( 91550 部队 摘 要
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张国强
大连 116023)
跳频通 信是扩频通信的一个分支 , 它的突出优点是抗干扰性强 , 因而很适用于军事领域。跳频电台组网应用
余宏明等 : 毫米波雷达及其对抗
总第 158 期
参考文献 [ 1] 石 星 毫 米波 雷达 的应 用和 发 展 [ J]. 电 讯 技术 , 2006, ( 1) [ 2] 谭显裕 . 毫米波雷 达精确 跟踪的 特点及 其舰载 应 用 [ J] . 现代防御技术 , 1998, ( 3)
[ 3] 吕久明 , 罗景青 . 毫米波技术性 能分析 及其无 源干 扰方法研究 [ J]. 红外技术 , 27, ( 4) [ 4] 向敬成等 . 毫米波雷 达及其 应 [ J] . 用 国防工 业出 版社 , 2005 [ 5] 吉炳奇 . 毫 米波 雷达导 引头 抗距 离遮 挡技 术研 究 [ D ]. 清华大学工程硕士专业学位论文
可以提高跳频电台的 抗干扰性能 , 提高跳频通信的可通概率与 战术应 用的灵 活性 , 介绍跳 频技术 发展现 状 , 着 重研究 跳频 电台组网的原理、 方法以及组网的注意事项。 关键词 跳频 ; 抗干扰 ; 电 台 ; 组网 TN 973 中图分类号
1 引言
抗干扰技术是军事通信中必不可少的组成部 分。现代电子战的首要目标是干扰敌方的通信系 统 , 通信系统是否具有强的抗干扰能力是能否取得 电子战胜利的首要条件, 是进行迅速、 准确、 保密、 不间断通信的前提。跳频技术是一种利用频率跳 变达到抗干扰目的的技术 , 为了赢得军事对抗的胜 利 , 近年来世界各国都加紧研究跳频技术 , 并装备 跳频电台。跳频电台以其本身所具有的优点, 如抗 干扰性强、 频谱利用率高、 易于实现多址通信且与 其它各种通信设备兼容性好等 , 已被广泛应用于军 事通信领域。未来战场电磁环境将是复杂多变的, 为保障未来军事通信的可靠性与有效性, 可以利用 跳频电台组网进行信息传输, 可以有效提高军事通 信的抗干扰性与保密性, 为赢得未来高科技条件下 可能发生的局部战争提供可靠的信息传输保障。
增多的。毋庸置疑, 异步组网工作时, 为了实现多 网之间互不干扰 , 频率表的选择以及频率序列 (即 密钥 ) 的选择就成 了异步组网的关 键 - 这正是跳 频通信在应用上的主要研究方向。
4 结束语
跳频技术 目前正处于不断 发展完善 的阶段。 世界各国竞相研究跳频技术和装备跳频电台。目 前各国已研制出种类繁多的跳频电台, 跳频电台的 抗干扰性强、 隐蔽性好等突出优点使得跳频技术具 有良好的发展前景。在军事科技发展趋势下 , 美国 和其它国家都在加紧研究数字跳频自适应通信技 术, 利用现代高速 发展的微处理技 术和计算机技 术, 极大地提高了跳频电台的抗干扰性和可靠性。 在复杂电磁对抗环境中, 将跳频电台组网应用是增 强跳频电台抗干扰性能的一个重要方法。现代通 信体制具有显著特点 , 而跳频技术是短波通信中极 有发展潜力的一个领域, 跳频技术在未来军事通信 中将具有发挥重要的作用。跳频电台组网使得军 事通信的隐蔽性和保密性得到很大的提高, 满足了 现代军事上对通信联络的要求。
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2 . 2 . 3 差分跳频技术 差分跳频是一种新体制短波跳频技术 , 它有跳 速快、 传输速率高的特点。美国的 CHESS( Corre la ted H opping Enhanced Spread Spectru m ) 系统采用 了差分跳频技术 , 在短波信道实现了跳速 5000 跳 / s 、 传输速率 4 . 8- 19. 2kb it / s的指标
( 上接第 159 页 ) 组成一个大的群网, 建网时需要所有的子网 ( 上例 中的 1 #至 4 #网 ) 内的电台都响应同步信号 , 才能将 各电台的跳频图案完全同步起来, 因而建网速度比 较慢。再者 , 同步时间比较长, 因为, 同步组网方法 必须使用统一的密钥 , 一旦泄密, 整个群网的跳频 图案都会被暴露无遗。最后, 同步组网时 , 频率表 的选择难度比较大, 一旦某个频率受到干扰或效果 不佳, 则换频必须是全局性的。有鉴于此 , 目前使 用的跳频电台很少采用同步组网方法。 3 . 2 . 3 异步组网 3 . 2 . 3 . 1 异步组网方法 非正交网虽然可能会发生网间干扰, 但通过精 心选择跳频图案和采用异步方式组网 , 是可以减少 网间频率重叠的概率。常见的组网方法是 : ! 不同的网络应采用不同的跳速或不同的频 段。 ! 若网络和电台的数量不多, 则可考虑采用同 一频率集组网; 反之应考虑采用不同的频率集。 ! 在同一频率集内若要求每两部或三部电台 组成一个网 , 并且网数不多时, 可以通过以下两种 手段来组成不同的跳频网 : 一是通过设置不同的密 钥号; 二是通过不同的时钟来组网。 3 . 2 . 3 . 2 异步组网的优点 由于异步组网不需要全网的定时同步 , 因而可 以降低对定时精度的要求 , 而且在技 术上容易实 施。此外, 它还有容易建立系统的同步、 用户入网 方便以及组网灵活等优点 , 因而得到广泛的应用。 3 . 2 . 3 . 3 异步组网的关键 采用异步组网的方法 , 各网按各自的时间和跳 频序列工作。由于各跳频网之间没有统一的时间 标准, 因而异步组网时 , 如果多网采用同一频率表, 频率序列 虽不同, 但也 有可能发生频 率碰撞。显 然 , 这种频率碰撞的机会是随着网络数量的增加而