短波跳频电台通信对抗效能研究
短波通信技术发展与分析解析
技术市场 从1924年实验室发现了电离层及短波通信实现以后,短波通信以其远距离通信、良好的机动性能、顽固性强及同时具备多种通信能力的特点在战术通信、军事领域、生产领域得到广泛的应用。上个世纪80年代之后,随着大规模的集成电路、电子信息技术、数字化信息处理技术、高速度数字信号处理器等一系列科学技术的发展,短波通信正式进入现代化的数字通信时代。就目前形势而言,短波通信技术虽然大量的应用低速跳频、低速数据传输、声码等,自身的通信能力拥有了一定的抗干扰性,但仍存在一些不足之处。随着数字科学技术的发展,数字信息处理技术、扩频通信技术及自适应技术的应用,短波通信技术中长期处于研究阶段的成果正在逐步地迈向实用阶段。 一、短波通信技术的特点分析 1.波形 短波通信西洞中的自动链路及数据传输将使用相同的突发波,进而起到提高系统灵活性的作用。 2.信道分离 短波通信系统把呼叫信道及数据流信道进行分离并让二者之间相邻,以便他们保持传输特性上相近。信息分离一方面可以让信息流量各自承担,另一方面可以保证信息传送过程中的高效率性及链路建立的快速性。 3.链路建立的同步性 第二代短波通信以异步方式建立链路系统,而第三代短波通信技术将异步方式和同步方式都采用。同步方式相比之于异步方式具有延时更小的特点,电台的驻留信道在在这种方式下某一时间内是确定的。 4.管理业务能力强
第三代短波通信技术对各种业务都具备良好的管理能力,在建立链路的同时可以自动的确定通信的双方所采用的抗干扰及数据体制。同时还具备快速建立链路、同步建立及信息携带的功能。 5.具有可靠地最低限度的通信能力 第三代短波通信技术技术与极低速技术结合在一起,在极其恶劣的环境下实现最低限度通信。极低速的链路建立能力可以达到-20dB,定调频和数据通讯在正常的情况下无法实现的极低速可以完成。 二、短波通信技术的发展趋势 目前的短波通信技术主要指的是频率自适应技术,而未来的短波通信技术将朝着更全方位的方向发展。 1.短波自适应数字通信技术 (1专用选频和通信系统建立。目前我们常用到的自适应选频与信道建立技术都是与通信结合在一起,这种方法的缺点是选频质量大大低于专用选频系统的频率质量。为了确保频率质量,为了提高短波通信质量,我们应该将专用选频系统和自适应通信系统结合在一起;(2传输速率技术。短波通信选定工作频率后,前提是采用传输速率自适应技术,才可能随时获得信道上最大数据吞吐量。我们在允许的误码率范围内应尽可能选择高的数据传输率。为便于确保通信质量,系统所采用的编码和调制方法应与信道条件相关联。当信道传播性良好的时候选择较高传输效率发送信息,反之较差的时候,降低传输速率。 2.高速调制解调技术 当前受到广泛应用的窄带短波电台一共有串行调制调解器和并行调制调解器。串行体制的调制调解器使用的是单载波进行信息发送,最高速率可达到9.6kb/s,这种体制的调制调解器对均衡提出了较高的要求。并行体制的调制调解器主要是将传输
外军短波、超短波跳频电台发展综述
外军短波、超短波跳频电台发展综述 王淑波1 孙海鹏 1 梅文华2 (1. 空军工程大学工程学院陕西西安 710038) (2. (2.北京航空工程技术研究中心北京 100076) 摘要：本文综述了外军短波、超短波跳频电台的发展特点，预计了今后的发展趋势。关键词：短波跳频电台，超短波跳频电台 ABSTRACT：The characteristics of the development of HF and VHF(UHF) frequency-hopping radio used in the foreign armies are described and the development tendency is predicted in this paper. KEYWORD：HF frequency-hopping radio，VHF(VHF) frequency-hopping radio 1 概述 短波跳频电台是军事领域中保证远程通信的主要装备。目前，常规的短波单边带跳频电台与新型的短波自适应跳频电台并存共用，且还将延续较长的时间。短波自适应跳频电台将迅速发展而成为军事通信中广泛使用的主要装备。 超短波跳频电台是军事通信中应用极广、数量极大的通信装备。其中机载电台随飞机的发展而得以优先发展，但同时也存在着品种繁杂、标准化差、后勤保障困难等问题，在标准化、多功能综合化、多频段组合化和结构模块化等方面，有待进一步完善提高。美国空军为解决这类技术性问题而推行了发展使用标准型机载电台的举措，从而加快了更新换装的速度。地面电台普遍发展缓慢，仍然存在着不同年代的产品并存共用的现象。从技术特征上看，超短波跳频电台在信道间隔、抗干扰能力以及多功能兼容能力等许多方面，都已有很大的改进完善。从配置使用特征上看，超短波跳频电台在对空通信覆盖能力与波道分配利用等方面，都已相当完备而达到较高水平。未来的超短波跳频电台，将在技术性能与战术应用方面有较大的发展，但机载电台优先发展，地面电台落后的局面将难以改变。 2 外军短波、超短波跳频电台发展特点 外军短波、超短波跳频电台的发展大致有以下五个特点： (1)从国家地区看，美国和西欧国家短波、超短波跳频电台的发展长期以来居于各国前列，又以美、英两国更为领先，它们对多数国家短波、超短波跳频电台的发展都有较大的直接影响； (2)从装备水平看，跳频电台中，机载电台发展较快、换装较频繁，而相应的地面电台发展较慢、更新规模有限。在各种现役电台中，1950~1990年代出厂的电台都有应用，不同年代的电台数量是两头小、中间大，这种现象还将长期存在； (3)从工作频段看，基本上覆盖了从短波频率到超短波频率范围，但呈现出两头稀疏、中间密集的现象，有些跳频电台已将现有的频段进行了拓宽； (4)从技术体制看，电子技术的许多新技术、新器件和新工艺(如：微电子技术、计算机技术、总线技术、数字技术、软件技术、自适应技术、扩频技术、信号处理技术等)，在短波、
跳频是最常用的扩频方式之一
跳频 跳频是最常用的扩频方式之一，其工作原理是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式，也就是说，通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变。从通信技术的实现方式来说，“跳频”是一种用码序列进行多频频移键控的通信方式，也是一种码控载频跳变的通信系统。从时域上来看，跳频信号是一个多频率的频移键控信号；从频域上来看，跳频信号的频谱是一个在很宽频带上以不等间隔随机跳变的。其中：跳频控制器为核心部件，包括跳频图案产生、同步、自适应控制等功能；频合器在跳频控制器的控制下合成所需频率；数据终端包含对数据进行差错控制。 与定频通信相比，跳频通信比较隐蔽也难以被截获。只要对方不清楚载频跳变的规律，就很难截获我方的通信内容。同时，跳频通信也具有良好的抗干扰能力，即使有部分频点被干扰，仍能在其他未被干扰的频点上进行正常的通信。由于跳频通信系统是瞬时窄带系统，它易于与其他的窄带通信系统兼容，也就是说，跳频电台可以与常规的窄带电台互通，有利于设备的更新。 通信收发双方的跳频图案是事先约好的，同步地按照跳频图案进行跳变。这种跳频方式称为常规跳频(Normal FH）。随着现代战争中的电子对抗越演越烈，在常规跳频的基础上又提出了自适应跳频。它增加了频率自适应控制和功率自适应控制两方面。 在跳频通信中，跳频图案反映了通信双方的信号载波频率的规律，保证了通信方发送频率有规律可循，但又不易被对方所发现。常用的跳频码序列是基于m序列、M序列、RS码等设计的伪随机序列。这些伪随机码序列通过移位寄存器加反馈结构来实现，结构简单，性能稳定，能够较快实现同步。它们可以实现较长的周期，汉明相关特性也比较好，但是当存在人为的故意干扰(如预测码序列后进行的跟踪干扰)时，这些序列的抗干扰能力较差。 在90年代初，出现了基于模糊（Fuzzy)规则的跳频图案产生器。在这种系统中，由模糊规则、初始条件以及采样模式共同来决定系统的输出序列。只要窃听者不知道模糊规则、初始条件、采样模式三者的任何一个，就无法预测到系统的输出频率，由此就提高了系统的抗窃听能力和抗干扰能力。模糊跳频给出的跳频码序列与传统的跳频码序列相比更加均匀，也更难预测。 90年代末有人提出了混沌（chaotic)跳频序列。其基本思想是通过混沌系统的符号序列来生成跳频序列。在这个混沌系统中要确定一个非线性的映射关系、初始条件和混沌规则，三者唯一确定一个输出序列。由此确定的混沌跳频序列体现了良好的均匀性，低截获概率，良好的汉明相关特性以及具有理想的线性范围。 与一般的数字通信系统一样，跳频系统要求实现载波同步、位同步、帧同步。此外，由于跳频系统的载频按伪随机序列变化，为了实现电台间的正常通信，收发信机必须在同一时间跳变到同一频率，因此跳频系统还要求实现跳频图案同步。跳频系统对同步有两个基本要求：一是同步速度快，二是同步能力强。目前跳频电台的同步方法有精确时钟法、同步字头法、自同步法、FFT捕获法、自回归谱估计法等等。在实际应用中，同步方案常常综合使用多种同步方法。例如战术跳频系统中常用扫描驻留同步法，综合使用了精确时钟法、同步字头法、自同步法三种同步方法，分成扫描和驻留两个阶段进行。扫描阶段完成同步头频率的捕获，驻留阶段从同步头中提取同步信息，从而完成收发双方的同步。
短波电台通信原理 (2)
短波电台通信原理 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，一但发生战争或灾害，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。 这里简要介绍短波通信的一般概念，优化短波通信的经验，以及一些热门的新技术。 1、短波通信的一般原理 1.1.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。为使接收点有足够的场强，必须掌握电波传播的途径、特点和规律，才能达到良好的通信效果。 常见的传播方式有： 地波（地表面波）传播 沿大地与空气的分界面传播的电波叫地表面波，简称地波。地波的传播途径如图1.1所示。其传播途径主要取决于地面的电特性。地波在传播过程中，由于能量逐渐被大地吸收，很快减弱（波长越短，减弱越快），因而传播距离不远。但地波不受气候影响，可靠性高。超长波、长波、中波无线电信号，都是利用地波传播的。短波近距离通信也利用地波传播。 直射波传播 直射波又称为空间波，是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波传播距离一般限于视距范围。在传播过程中，它的强度衰减较慢，超短波和微波通信就是利用直射波传播的。 在地面进行直射波通信，其接收点的场强由两路组成：一路由发射天线直达接收天线，另一路由地面反射后到达接收天线，如果天线高度和方向架设不当，容易造成相互干扰（例如电视的重影）。 限制直射波通信距离的因素主要是地球表面弧度和山地、楼房等障碍物，因此超短波和微波天线要求尽量高架。 天波传播 天波是由天线向高空辐射的电磁波遇到大气电离层折射后返回地面的无线电波。电离层只对短波波段的电磁波产生反射作用，因此天波传播主要用于短波远距离通信。 散射传播 散射传播是由天线辐射出去的电磁波投射到低空大气层或电离层中不均匀介质时产生散射，其中一部份到达接收点。散射传播距离远，但是效率低，不易操作，使用并不广泛。 1.2电离层的作用 电离层对短波通信起着主要作用，因此是我们研究的重点。
跳频通信技术的研究
跳频通信技术的研究 当今信息时代，如何有效的利用宝贵的频带资源，如何进行准确可靠的信息通信是通信领域中至关重要的问题。扩频通正是在这种背景下迅速发展起来的。从20世纪40年代起，人们就开始了对扩频技术的研究，其抗干扰、抗窃听、抗测向等方面的能力早已为人们所熟知。但由于扩频系统的设备复杂，对各方面的要求都很高，在当时的技术条件下，要制成适应军事和民用需要的扩频系统是不可能的，因而扩频技术发展缓慢。进入20世纪60年代后，随着科学技术的迅速发展，许多新型器件的出现，特别是大规模、超大规模集成电路、微处理器、数字信号处理（DSP）器件、扩频专用集成电路(ASIC)以及像声表面波（SAW）器件、电荷耦合器件（CCD）这样的新型器件的问世，使扩频技有了重大的突破和发展，许多新型系统相继问世，兵在实际的使用和实验中显示出了它们的优越性，使扩频通信成为未来通信的一种重要方式。并因此受到了人们极大的重视。扩展频谱系统主要包括以下几种扩频方式： （1）直接序列扩频（DS） （2）跳频（FH） （3）跳时（TH） （4）线性调频（Chirp） 本文中主要讲述对跳频通信的研究。本论文共分X章， 第一章扩频技术及其理论基础 1.1概论 扩展频谱系统具有很强的干扰性，其多址能力、保密、抗多径等功能也倍受人们的关注，被广泛地应用于军事通信和民用通信中。 扩展频谱系统是指发送的信息被展宽到一个很宽的频带上，这一频带比要发送的信息的带宽宽得多，在接收端通过相关接收，将信号恢复到信息带宽的一种系统，简称为扩频系统或SS（Spread Spectrum）系统。
1.2 扩频通信的理论基础 扩频通信技术是把要发送的信号扩展到一个很宽的频带上，然后再发送出去，系统的射频带宽比原始信号的带宽宽得多。这样做，系统的复杂度比常规系统的复杂度要高得多，付出的代价是昂贵的，能得到什么好处呢？可以从著名的香农定理来看。 香农定理指出：在高斯白噪声干扰条件下，通信系统的极限传播速率（或称信道容量）为 C=B lb（1+S/N）b/s （1-1）式中：B为信号带宽，S为信号平均功率，N为噪声功率。若白噪声的功率谱密度可为,噪声功率N= B，则信道容量C可表示为 （1-2） 由上式看出，B、、S确定后，信道容量C就确定了。由香农第二定理知，若信源的信息速率R小于或等于信道容量C，通过编码，信源的信息能以任意小的差错概率通过信道传输。为使信源产生的信息以尽可能高的信息速率通过信道，提高信道容量是人们所期望的。 由香农公式可以看出： （1）要增加系统的信息传输速率，则要求增加信道容量。增加信道容量的方法可以通过增加传输信号带宽B，或增加信噪比S/N来实现。由式（1-1）可知，B与C成正比，而C与S/N呈对数关系，因此，增加B比增加S/N 更有效。 （2）信道容量C为常数时，带宽B与信噪比S/N可以互换，即可以通过增加带宽B来降低系统对信噪比S/N的要求；也可以通过增加信号功率，降低信号的带宽，这就为那些要求小的信号带宽的系统或对信号功率要求严格的系统找到了一个减小带宽或降低功率的有效途径。 （3）当B增加到一定程度后，信道容量C不可能无限地增加。由式（1-1）可知，信道容量与信号带宽成正比，增加B，势必会增加C，但当B增加到一定程度后，C增加缓慢。由式（1-2）知，随着B的增加，由于噪声功率N= B，因而N也要增加，从而信噪比S/N要下降，影响到C的增加。1-2扩频系统的物理模型
跳频和扩频通信
跳频通信和扩频通信 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。
通信原理知识点汇编
通信原理复习资料 一、基本概念 第一章 1、模拟通信系统模型 模拟通信系统模型 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统 2、数字通信系统模型 噪声源 数字通信系统模型 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统 3、数字通信的特点 优点： （1） 抗干扰能力强，且噪声不积累 （2） 传输差错可控 （3 ）便于处理、变换、存储 （4 ）便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 （5 ）易于集成，使通信设备微型化，重量轻 （6）易于加密处理，且保密性好 缺点： 更多精品文档 （1） 需要较大的传输带宽 （2） 对同步要求高 4、 通信系统的分类 模拟信息源 * 调制器 信 道编码 数 字 调 制 信 道 译 码 信 源 译 码 受信者
（1）按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 （2）按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 （3 ）调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1 （4）按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 （5）按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 （6）按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通信 （7 ）按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用 5、通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性 有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），或者说是传输的速度”可题。 可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的质量”问题。 （1 ）模拟通信系统： 有效性：可用有效传输频带来度量。 可靠性：可用接收端最终输出信噪比来度量。 （2 ）数字通信系统： 有效性：用传输速率和频带利用率来衡量。 可靠性：常用误码率和误信率表示。 码元传输速率R B :定义为单位时间（每秒）传送码元的数目，单位为波特（Baud ） 信息传输速率R b :定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位为比特/秒 6、通信的目的：传递消息中所包含的信息 7、通信方式可分为：单工、半双工和全双工通信 8、信息量是对信息发生的概率（不确定性）的度量。一个二讲制码元含1b的信息量；一个 M进制码元含有log z M比特的信息量。等概率发送时，信息源的熵有_________________________ 更多精品文档
跳频通信系统中的迟入网技术研究
科技情报开发与经济ＳＣＩ－ＴＥＣＨＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ２００７年第１７卷第２期 随着跳频技术的出现，跳频通信得到了迅速发展，由于其独特的技术性能，跳频通信在军事领域得到了广泛的应用。跳频信号的载频具有伪随机跳变的特点，而侦察方无法预先获知其跳变规律，因此难以用伪码同步方法来实现对跳频信号的解跳侦收。本文讨论了跳频通信中的同步控制技术，并提出了一种实现迟入网同步的有效方法。 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（见图１），图中Ａｉｎ，Ａｏｕｔ分别表示模拟话音输入和输出。ＤＳＰ是进行同步控制和信号处理的核心模块。发送时，ＤＳＰ主要完成信号的组织、波形形成、驱动频率合成器跳频等任务；接收时，完成信号捕获、同步信息接受、驱动频率合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ＤＳＰ和高速Ａ／Ｄ／Ａ器件之间完成取样率的匹配，同时进行调制、解调；跳频码发生器根据ＤＳＰ提供的时间信息ＴＯＤ（ＴｉｍｅＯｆＤｅｌａｙ），启动加密算法计算出伪随机的跳频码送给ＤＳＰ；主控单片机用于对系统内的各模块功能进行集中控制和协调，并提供人机接口；外接计算机用于数据传输。 ２时间信息（ＴＯＤ）与３种跳频同步分类 ２．１ＴＯＤ设计格式 为了提高跳频电台的抗干扰能力，同步频率要随时间变化。我们设计了一种非线性的ＴＯＤ表示方法（见图２），将ＴＯＤ分为高段和低段，高段以１ｍｉｎ为计时单位，低段以跳频间隔为计时单位，低段计够１ｍｉｎ后要向高段进位；所以低段只需要１６ｋｂ，高段为３２ｋｂ。ＴＯＤｈ与ＴＯＤｌ一起代表了系统的实时状态。 ２．２３种跳频同步的关系 跳频同步又分为初始同步、迟入网同步和勤务同步。初始同步是指接收方通过接收同步字头实现与发送方同步的过程；迟入网同步是指未能通过接收初始同步入网的电台或者初始同步后又失去同步的电台，通过接收发送方在信息（话音数据或数传数据）跳中的迟入网同步信息实现跳频同步；勤务同步是指接受方在取得初始同步或者迟入网同步后，仍然需要通过接收方插入在信息（如话音数据）跳中的勤务同步信息来保持同步，以免因为收发双方频率源漂移等原因丢失跳频同步。 通常迟入网同步跳和勤务同步跳放在一起设计，只是用途不同而已，简称为迟入网同步。插入在信息跳中的迟入网同步信息和勤务同步信息称为迟入网勤务同步信息，简称为勤务同步；也就是说勤务信息的作用有两个：迟入网同步和同步跟踪保持。 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，从而收方的跳频间隔略快于发方，见图３。当然这里为了说明问题，对时钟差异做了夸大。 由图３可以看出，同步后随着时间增长，跳沿的逐渐错开会导致信号接收出错，直至完全失步。在设计中应避免这种失步，需要设置跳频勤务信息跳，实现跳频同步跟踪保持。勤务信息的接收应具有判断这种跳沿错开方向及大小的作用，所以说，勤务信息是同步保持及快速再同步的保证。 用于计算同步频率的算法称为同步频率算法。在设计同步频率算法时，不管在初始同步中，还是在迟入网勤务同步中，同步频率算法都采用一个不变的算法，但要求这一组同步频率应具有足够的随机性，以提高同步信息的防截获、抗干扰能力。因此在同步方案设计与实现中，对算法提出了很高的要求。 ３迟入网同步方案 ３．１勤务序列格式 本通信系统的设计方案为，每隔２８０跳发一组勤务信息序列，共２０跳（传插有６跳数据），用于迟入网同步和跳频跟踪保 持。设计的跳频迟入网勤务同步序列组成格式见图４。 它由同步序列、网号、ＴＯＤ构成，各自的跳数分配如下： 第一组ｆ０￣ｆ５发＼Ｗａｌｓｈ０～＼Ｗａｌｓｈ５（＼表示负的）；第二组ｆ２￣ 文章编号：１００５－６０３３（２００７）０２－０１９７－０２收稿日期：２００６－０９－１１跳频通信系统中的迟入网技术研究 李冬贵，帖翊，陈生潭 （西安电子科技大学，陕西西安，７１００７１） 摘要：介绍了超短波跳频电台系统结构及基本原理，分析了时间信息（ＴＯＤ）与３种 跳频同步分类，提出了一种迟入网同步方案。 关键词：跳频通信；跳频同步；迟入网同步 中图分类号：ＴＵ９１４．４１文献标识码：Ａ 图１系统结构图示 图２ＴＯＤ表示方法注：图中带端点的箭头指示的是跳频起始时刻—— —跳沿；第几跳指初始同步完成后跳频跳数计数的跳序数。 图３收发跳沿错开的情况 １９７
短波电台通信原理
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，一但发生战争或灾害，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。? 这里简要介绍短波通信的一般概念，优化短波通信的经验，以及一些热门的新技术。 1、短波通信的一般原理? 1.1.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。?
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，
跳频信号的侦察技术研究
跳频信号的侦察技术研究 跳频通信因其良好的抗干扰性、低截获概率及组网能力,在军事通信中得到了广泛的应用,也向通信侦察提出了严峻的挑战。开展对跳频信号侦察的研究,寻求截获、估计、分选跳频信号的方法,已成为当前通信侦察领域紧迫而艰巨的任务之一。论文研究了复杂电磁环境下跳频信号侦察的关键技术,主要包括跳频信号的检测、参数估计和信号分选三部分内容。首先,将各种时频表示应用于跳频信号的检测,仿真其性能,在时频聚焦性和抑制交叉项两项指标上定性和定量比较了各种时频表示的优劣,寻求综合性能较好的时频表示。建立了跳频信号的数学模型,给出了跳频信号各种参数的定义;重点研究了各种线性时频表示、二次时频分布、重排类时频分布、组合时频分布在跳频信号检测中的应用;利用信息熵,定量评价了各类时频分布的性能,并估算了几种典型时频分布的计算复杂度,给出了各类时频分布的综合评价。其次,针对单天线宽带数字接收系统,研究了复杂电磁环境下基于时频分析的跳频信号参数盲估计算法。针对跳频信号侦察,提出了“复合信息熵”的定量评估指标,该指标综合考虑电磁环境中的信号类型数、跳频信号数目、跳速和信道使用情况,由类型熵、密度熵和分布熵三部分组成;基于信道化门限和时频分析完成了去噪和信号预选;基于谱图对单个跳频信号的跳周期、跳时和载频进行了盲估计;基于组合时频分析(SP&SPWVD),对多个跳频信号的跳周期、跳时、载频和幅度参数进行了盲估计,并给出了各参数估计的仿真性能。再次,基于时频分析、空间谱估计,结合数字信道化、时频聚焦等技术对FH
信号、FH/DS信号进行空时频测向,实现了欠定条件下的高精度测向。根据传统的空时阵列模型,结合信号的时频分析,建立了空时频分布 的数学模型;分析了空时频测向能获得时频增益的原因,研究了增益 大小与哪些因素相关;利用空时频分析实现了多个跳频信号的DOA估计,提出了适合无“频率碰撞”情况下的线性空时频DOA估计算法; 虽然利用空时频技术能够实现欠定条件的多信号测向,但在N /M值较大情况因为信号之间的互扰较大使测向性能欠佳,故再结合数字信道 化技术,解决了N /M值较大情况信号之间互扰很大的问题,实现了多 个跳频信号的高精度测向;将空时频分析和宽带信号测向方法,实现 了欠定条件下多FH/DS信号的DOA高精度估计。最后对跳频信号分选技术进行了深入的研究,针对不同的应用场合提出了相应的分选算法。提出了一种适应于环境中仅存在异步组网电台的实时分选方法,该方 法计算量少,便于实时分选,适合应用于快速、高速跳频信号的侦察; 提出了一种类数目K值的估计和优选初始聚类中心的改进K-Means算法;初始聚类中心优选能使聚类迭代次数大为减少,并能避免聚类过 程中陷入局部最小,增强了聚类的鲁棒性;利用改进K-Means聚类算 法对HDW集合进行了聚类分选;针对高斯核参数σ的优选问题,提出 了粗搜索和精估计相结合的改进方法,在得到精确的σopt同时减少 了总搜索次数;利用密度分布图和领域半径、门限参数实现了KKM算 法中类数目K的估计和初始聚类中心的优选;利用基于高斯核函数的 K-Means对跳速和到达角均时变的跳频信号进行聚类分选,分选效果 良好。
关于短波通信技术发展
关于短波通信技术发展 摘要：在经过长达数十年发展历程之后的短波通信技术，从初始的初级阶段到 现在的成熟应用，经过多年来不断的技术创新。如今已经被广泛运用于各个领域，尤其是日常及军事领域。短波通信技术具有与其他相似技术与众不同的特性，其 技术优势必将是不可比拟的，必将成为当今科学研究的热点之一。短波通信技术 发展分析，以其优异的技术特性来成为未来通信的发展趋势。 关键词：短波通信；特征；发展方向 引言：自2000年以来，科学发展飞跃式的前进，经济的快速发展带动了一系列的行业， 其中通信类行业发展更是速度惊人，科学技术作为第一生产力，通信技术顺应了市场的发展。经济的推动力下，通信行业不断地成长与发展。1925年左右，研究人员通过实验发现了电离 层和短波，短波通信具有比其他同类产品更好的机动性和顽固性在三十年前宣告加入数字通信，开启了数字通信的新纪元。当今，短波通信技术应用范围日益广泛，能力不断提高，不 断改善和强化，在数字化越来越先进的今天，数字媒介，频率扩容通信技术的不断发展，短 波通信技术不断地向更加实用性发展。 一、短波通信概述 短波通信(也称高频通信,Nigh frequency,HF)是国际上军、民最常用的基本通信手段之一,且具有明显的优势和特点。随着反卫星武器的逐步成熟,军用短波通信及其装备的地位越来越重要,装备规模很大,应用很广。 短波通信作为战略指挥通信、战役指挥通信、战术指挥通信以及协同通信的重要手段之一,在有些情况下(比如在卫星通信中断时)甚至是中、远程指挥通信的唯一手段。随着短波通 信战技性能的进一步提高,短波通信的作用地位越来越重要,主要表现在指挥通信和协同通信 两个方面。 指挥通信主要分战略通信、战役通信和战术通信三个层次,还有特殊需求的专线通信等。 指挥通信距离近至几十千米,远至数千千米。由于短波的地波和天波特性,其通信距离能满足 指挥通信对通信距离的要求。 在协同通信方面,短波通信比VHF、UHF频段电台表现出了距离上的优越性,因为飞机上天、舰艇出海时,其协同通信下不能依靠VHF、UHF解决问题,比如超低空突防的武装直升机、远程 轰炸机等,短波通信几乎是唯一的手段。 二、自适应频率 短波信道(电离层)是一种典型时变色散信道，其路径损耗、时延散布、噪声和干扰等都随 频率、地点、季节、昼夜的变化不断变化，因此，短波通信中工作频率是不能任意选择的。 统计表明，即使在夜间通信环境最坏的情况下，短波频段也有4%左右的无噪声信道，而中午约有27%的信道干扰很小或不存在干扰。所以，实时避开干扰，找出具有良好传播条件的无 噪声信道是提高短波通信质量最有效的途径。实现这一目标的关键是采用短波自适应频率技术，目前自适应频率经历了短波频率管理、2G-ALE两个成熟阶段，正向3G-ALE发展。 2.1频率管理系统 短波频率管理系统是在一定区域内组成频率管理网格，在短波范围内测量和分析各种信 道参数和干扰分布，根据综合分析和计算结果，得到通信质量优劣的频率排序表，统一分配 给区域内各短波通信用户，使用户在最佳工作频率上的建立通信链路。短波频率管理实质是 对区域内的用户提供实时频率预报，采用的技术称为实时信道估值RTCE(Real Time Channel Evaluation)技术。频率管理系统的特点是通信与探测分离，探测设备昂贵，这一发展过程也 称为短波自适应技术的1G-ALE阶段。 2.2 2G-ALE通信系统 20世纪80年代中期，出现了在通信系统中直接采用RTCE技术，对短波信道进行探测、 评估和通信一并完成的短波自适应电台。这种电台能够实时选择出最佳的短波通信信道，使 得短波工作频率随信道条件变化而改变，确保了通信始终在质量最佳的信道上进行。2G-ALE 通信系统具备如下功能：
利用MATLAB实现跳频通信系统
利用MATLAB实现跳频通信系统 摘要：随着无线通信不断快速的发展，跳频调制技术越来越受到人们的重视。跳频通信是一种具有较强抗干扰能力的通信体制。其工作原理是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式，即通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变。跳频技术是一种具有高抗干扰性、高抗截获得能力的扩频技术。由于它的技术优势，跳频技术不仅在军事通信领域得到广泛的运用，在民用领域也有很好的表现。 本课题要求构建蓝牙跳频通信系统的各组成模块，包括信号传输，信号接收，谱分析和误码分析部分，了解和熟悉蓝牙跳频系统的特点，分析系统的运行及性能。主要研究方法是MATLAB软件进行蓝牙跳频通信系统的仿真，通过各组成模块的连接与封装，运行并分析结果。 关键词：蓝牙，跳频，MATLAB，无线通信
Realize Frequency Hopping Communication System Based on MATLAB Abstract：With the rapid development of the wireless communications, people pay more and more attention to frequency hopping modulation techniques. Frequency hopping communication is a strong anti-interference communication system. The working principle is a communication mode which refers to the carrier frequency that sends and receives the signal according to rule to do dispersant change, that is applying the carrier frequency used in communication by pseudo-random code control and random changes hopping. Frequency hopping technology is a spread spectrum with high anti-interference and resistance ability. Frequency hopping technology not only being widely used in military communication areas, but also in civilian areas due to its technique advantages. This paper is to make up composed modules for the Bluetooth frequency hopping communication system, which including signal transmission, signal reception, spectral analysis and error analysis, as well as to know and have a deep understanding of the characteristics of this system, and also including analyzing the performance and its performance. The main research method is using matlab to make the simulation of the Bluetooth frequency hopping communication systems, run and analysis results by the simulation of each of the modules connection and encapsulation. Keywords: Bluetooth, frequency hopping, MATLAB, wireless communication
跳频通信系统综合训练及MATLAB中simulink仿真
通信仿真技术实验报告 扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。具有巨大的发展前景。 扩展频谱通信（Spread Spectrum Communication）的原理发表的很早，它是将待传送的信息数据被伪随机编码也就是扩频序列调制，实现频谱扩展以后再在信道中传输，接收端则采用与发送端完全相同的编码进行解调和相关处理，从而恢复出原始的信息数据。从这里我们可以看出，扩展频谱通信（以下简称扩频通信）作为一种新的通信方式与一般的常见的窄带通信方式是不同的，它们刚好相反，它是在发送端经过扩展频谱以后，在信道中进行宽带传输，然后在接收端进行相关处理以及解扩后恢复成窄带后解调数据。恢复出原始信息数据。因此，扩频通信具有伪随机编码调制和相关处理两个特点。也正是这两个特点，使得扩频通信方式有许多优点:如抗干扰、抗噪音、抗多径衰落、具有保密性、功率谱密度低，具有隐蔽性和低的截获概率、可多址复用和任意选址、可以用于高精度测量等。 正是由于扩频通信方式具有上述的优点，所以扩频通信虽然是一种新型的通信方式，但是引起了人们的广泛注意，得到了迅速的发展和广泛的应用。 从扩频通信的应用发展来看，真正开始研究它的应用的是在上个世纪50年代中期美国开始的。刚开始一直用于军事通信领域，因为在军事通信中，一般通信方式在强干扰存在的情况下，很难准确的检测出发送来的信号，由于扩频通信具有很好的保密信和抗干扰性，所以首先开始了在军事通信领域的应用。成为扩频通信研究发展的开端，从此，军事通信机关对军事通信、空间探测、卫星侦察等方面广泛应用扩频通信技术。 60年代以来，随着民用通信事业的发展，频带拥挤问题日益突出，成为通信技术发展上的一个突出的问题。随着信号处理技术、大规模集成电路和计算机技术的发展，编码和相关处理能够方便的进行，通信技术的发展，推动了扩频通信理论、方法、技术等各方面的研究发展和应用普及。军事产品开始向民用转化。在80年代开始在民用领域得到应用。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源，各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术，扩频技术已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中。
短波通信原理
短波通信原理 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，一但发生战争或灾害，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。 这里简要介绍短波通信的一般概念，优化短波通信的经验，以及一些热门的新技术。1、短波通信的一般原理 1.1.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。为使接收点有足够的场强，必须掌握电波传播的途径、特点和规律，才能达到良好的通信效果。 常见的传播方式有： 地波（地表面波）传播 沿大地与空气的分界面传播的电波叫地表面波，简称地波。地波的传播途径如图1.1 所示。其传播途径主要取决于地面的电特性。地波在传播过程中，由于能量逐渐被大地吸收，很快减弱（波长越短，减弱越快），因而传播距离不远。但地波不受气候影响，可靠性高。超长波、长波、中波无线电信号，都是利用地波传播的。短波近距离通信也利用地波传播。直射波传播 直射波又称为空间波，是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波传播距离一般限于视距范围。在传播过程中，它的强度衰减较慢，超短波和微波通信就是利用直射波传播的。 在地面进行直射波通信，其接收点的场强由两路组成：一路由发射天线直达接收天线，另一路由地面反射后到达接收天线，如果天线高度和方向架设不当，容易造成相互干扰（例如电视的重影）。 限制直射波通信距离的因素主要是地球表面弧度和山地、楼房等障碍物，因此超短波和微波天线要求尽量高架。 天波传播 天波是由天线向高空辐射的电磁波遇到大气电离层折射后返回地面的无线电波。电离层只对短波波段的电磁波产生反射作用，因此天波传播主要用于短波远距离通信。