跳频通信技术及其应用与发展

跳频通信技术及其应用与发展

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。当70 年代末第一部跳频电台问世以后，就预示着其发展势头锐不可挡。到了80年代，世界各国军队普遍装备跳频电台。这十年是跳频电台发展速度最快的十年。广泛使用跳频电台曾被誉为80年代VHF频段无线电通信发展的主要特征。90年代, 跳频通信如虎添翼，在军用跳频通信领域已相当成熟的同时，跳频通信的应用又拓宽到民用领域。业内人士指出，跳频通信是对抗无线电干扰的有效手段，称其为无线电通信的“杀手锏”。跳频通信是如此的神奇，以致于自其问世至今的短短30 年间，倍受世界各国，特别是几大军事强国的青睐。

2跳频通信的基本概念

2.1定义

我们在用收音机收听某电台，当电台在中波和短波两个波段上播放同一个节目时，有这样的体会：若中波波段信号不好，则随即换到短波波段收听；当短波波段信号不好，则又换回到中波波段收听。这种以更换波段的手段来改善收听效果的方法，就是跳频的通俗含义。只不过这种跳频仅在接收端发生，而且是由人工干预来实施跳频的。我们假设，当广播电台发送的频段也能“紧跟”收音机用户更换的话，那么，这种通信方式就是跳频通信。因此，跳频通信可这样描述：通信收发双方同步地改变频率的通信方式称为跳频通信。

2.2同步条件（通信条件）

与定频通信相比，跳频通信的载波频率一直在跳变。工作中，发方以相当快的速率（跳速）改变频率，收方必须与发方同步地改变频率，双方才能保持通信。也就是说，跳频通信时，收发双方必须采用同一种跳频图案。跳频电台之间要成功地进行跳频通信，收发双方必须同时满足三个条件：跳频频率相同；跳频序列相同；跳频的时钟相同（允许存在一定的误差）。三个条件缺一不可，否则无法实现跳频通信。

3跳频通信的主要特点

3.1抗干扰性强

跳频通信抗干扰的机理是“打一枪换一个地方”的游击策略，敌方搞不清跳频规律，因而具有较强的抗干扰能力。一方面，我方的跳频指令是个伪随机码，其周期可长达十年甚至更长的时间。另一方面，跳变的频率可以达到成千上万个。因此，敌方若在某一频率上或某几个频率上施放长时间的干扰也无济于事。

另外，跳频频率受伪随机码控制而不断跳变，在每一个频率

的驻留时间内，所占信道的带宽是很窄的。由于频率跳变的速率非常快，因而从宏观上看，跳频系统又是个宽带系统，即扩展了频谱。事实上，跳频的带宽就是频率的数目与每个频率所占信道带宽的乘积。由扩频通信理论可知，扩展频谱的好处可以换取更好的信噪比。也就是说，如果扩展了频带，

就可以在较低的信噪比的情况下，照样可用相同的信息速率、任意小的差错概率来传递信息，甚至在信号被噪声完全湮没的情况下，也能保持可靠的通信。由此可见，抗干扰性强是跳频通信最突出的优点。

3.2频谱利用率高

人们早已认识到频谱资源十分宝贵，因此，提高频谱利用率也是现代通信的基本要求之一。跳频通信可以利用不同的跳频图案或时钟，在一定带宽内容纳多个跳频通信系统同时工作，达到频谱资源共享的目的，从而大大提高频谱利用率。

3.3易于实现码分多址

多址通信是指许多用户组成一个通信网，网内任何两个用户都可达成通信，并且多对用户同时通信时又互不干扰。应用跳频通信可很容易地组成这样一个多址通信网。网内各用户都被赋于一个互不相同的地址码，这个地址码恰似电话号码。每个用户只能收到其他用户按其地址码发来的信号才可判别出是有用信号，对其他用户发来的信号，则不会被解调出来。

3.4兼容性

对于跳频通信而言，兼容的含义是指一个跳频通信系统可以与一个不跳频的窄带通信系统在定频上建立通信。显而易见，兼容的好处在于，先进的跳频电台可与常规的定频电台互通。这在跳频电台的研制上比较容易实现——只要将常规电台加装跳频模块即可变成跳频电台。显然，跳频模块是整个跳频电台的关键部件。

4跳频电台的组网

4.1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。

4.2组网方法

4.2.1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。

4.2.2同步组网

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。

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组成一个大的群网，建网时需