基于差分跳頻的短波高速跳頻通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

禤展藝（廣州海格通信集團股份有限公司，510663）

基于差分跳頻的短波高速跳頻通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

禤展藝
（廣州海格通信集團股份有限公司，510663）

本文就基于差分跳頻技術(shù)的短波高速跳頻通信系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及主要特點進行簡要分析，并在此基礎(chǔ)上對其系統(tǒng)運行過程中所使用的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進行深入探討，希望能夠?qū)Χ滩ǜ咚偬l通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的運用效果提升帶來一定幫助。

差分跳頻；短波高速跳頻；通信系統(tǒng)

0　引言

跳頻通信技術(shù)首先在超短波通信中獲得了成功的運用，而短波通信由于同步技術(shù)比較復(fù)雜、工作頻帶較窄，在未實現(xiàn)對電離層實時自動探測以前，難以選擇到最佳通信頻率；跳頻工作時，必須應(yīng)付信號強度的大范圍變化，對自動增益控制電路的要求相當苛刻。在國家的不斷努力下，80年代之后短波跳頻電臺脫穎而出，并且取得越來越大的進展，它在軍事通信上的意義得到了普遍的肯定和承認。

本文介紹的差分跳頻技術(shù)主要是借助于信號頻率的相關(guān)數(shù)據(jù)信息來傳輸數(shù)據(jù)信息的一種跳頻通信技術(shù)。在短波通信系統(tǒng)中選用差分跳頻技術(shù)，能夠讓高速跳頻的同時讓高速傳輸?shù)靡詫崿F(xiàn)，在2MHz的寬度上，差分跳頻技術(shù)能夠讓高速跳頻速度得到每秒五千跳，數(shù)據(jù)傳輸速率能夠?qū)崿F(xiàn)每秒19.2KB。相對于傳統(tǒng)的借助于跳頻圖案實現(xiàn)跳頻的短波通信系統(tǒng)，基于差分跳頻的短波高速跳頻通信系統(tǒng)不但能夠大幅度的提升跳頻速度及數(shù)據(jù)傳輸速率，而且還將具有更加先進、強大的抗跟蹤干擾功能。

1　短波高速跳頻通信系統(tǒng)的概述

短波高速跳頻通信系統(tǒng)主要由三個部分組成，一是數(shù)字處理單元，其主要蘊含了信息出來、函數(shù)轉(zhuǎn)移、逆函數(shù)、跳頻檢測、A/D轉(zhuǎn)換、高跳速DDS以及下變頻等多個模塊。信息處理模塊的主要作用是為了處理從終端反饋過來的數(shù)據(jù)信息，例如：擾碼、糾錯以及交織等，然后向轉(zhuǎn)移函數(shù)傳輸已經(jīng)處理好的數(shù)據(jù)，并通過相反性處理來自于逆函數(shù)的信息。轉(zhuǎn)移函數(shù)模塊能夠按照相關(guān)的算法，促使數(shù)字信息能夠逐漸轉(zhuǎn)化成頻率控制字。DDS模塊的作用是為了將頻率控制字轉(zhuǎn)換成射頻頻率。A/D轉(zhuǎn)換模塊的作用則是借助于高速A/D采樣，讓所收到的射頻頻率逐漸實現(xiàn)數(shù)字化，并反饋給下變頻模塊，然后在借助于下變頻進一步的在零中頻中處理相關(guān)的信號數(shù)字變頻。跳頻檢測模塊主要是在檢測頻率信號的過程中，讓系統(tǒng)幀同步等功能得以完成，其是系統(tǒng)數(shù)字處理過程中的核心環(huán)節(jié)。逆函數(shù)的主要作用是為了反變換轉(zhuǎn)移函數(shù)，將跳頻檢測模塊所反饋過來的頻率信息反變換成數(shù)據(jù)信息。二是短波自適應(yīng)單元，其主要是為了放大信號、實現(xiàn)自適應(yīng)傳輸目的，通常主要有寬帶功放、低噪聲高頻放大器以及寬帶天線等分別組成。最后是數(shù)據(jù)終端等部分?；诓罘痔l的短波高速跳頻通信系統(tǒng)，相對于傳統(tǒng)低俗短波跳頻電臺，在技術(shù)上存在較大差異，因此也就形成了一系列有待完善的關(guān)鍵技術(shù)，例如：高速跳頻信號檢測技術(shù)、轉(zhuǎn)移函數(shù)算法以及幀同步技術(shù)等。

2　基于差分跳頻的短波高速跳頻通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1高速跳頻信號檢測技術(shù)分析。差分跳頻體制主要是借助于頻率的相關(guān)性來對數(shù)據(jù)信息進行攜帶和傳輸。從發(fā)送端的角度上來看，其需要相關(guān)數(shù)據(jù)信息能夠參與到當下工作頻點的一種運算選擇。但是數(shù)據(jù)信息由于具有較為顯著的不可預(yù)知性和隨機性特點，從而也就在很大程度上促使頻率的發(fā)送也會相應(yīng)的存在不可預(yù)知性及隨機性特征。因此，相對于傳統(tǒng)跳頻系統(tǒng)而言，其接收端很難在解跳的同時，結(jié)合跳頻表預(yù)先所設(shè)計的頻率序列來解調(diào)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。其只能夠在每一跳的頻率被準確檢測出來之后，然后借助于轉(zhuǎn)移函數(shù)譯碼將數(shù)據(jù)信息恢復(fù)。由此可見，短波高速跳頻通信系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)跳頻接收檢測的地方就在于其必須要對跳頻頻率信號進準確檢測，將發(fā)送端所發(fā)射的頻率檢測出來。而傳統(tǒng)跳頻則能夠在跳頻同步之后，手段已知的發(fā)射頻率且不需要進行相關(guān)的跳頻檢測。

2.2幀同步技術(shù)。圖1為短波高速跳頻通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。整個幀由兩個部分組成，一個是幀頭，另一個是數(shù)據(jù)，幀中的數(shù)據(jù)元素主要是由出頻率構(gòu)成。從短波高速跳頻通信系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)能夠看出，要想對每一幀的數(shù)據(jù)做到準確接收，首先要做的就是保證幀同步。而系統(tǒng)的幀同步相對于傳統(tǒng)跳頻通信，其無法做到發(fā)端和收端借助于進行TOD信息傳遞的方法，來讓時間及頻率上雙為跳頻圖案的不確定性消除。由于短波高速跳頻通信系統(tǒng)的跳頻圖案存在一定程度的不可預(yù)知性和隨機性特征，而且還不具有TOD信息。同時為了讓幀同步頭的隱蔽性得到有效提高，其所運用的大都是多種幀同步頭工作模式，這就需要準確的識別出幀同步頭的工作模式，簡單而言就是要準確辨別是是哪個幀同步頭到來了。

圖1　.差分跳頻系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)

2.3高速頻率合成技術(shù)。頻率合成主要是指在一個或多個參考頻率的基礎(chǔ)上，在某段頻段中綜合形成并輸出多個工作頻率點的一個過程。而基于該原則所研制成的頻率源被稱為頻率合成器。短波高速跳頻通信系統(tǒng)的調(diào)速最高可達每秒5000跳，而想要實現(xiàn)其跳速就必須借助于高跳速的頻率合成器直接頻率合成技術(shù)。由于現(xiàn)金的直接頻率合成技術(shù)器件的換頻速度快、頻率分辨率高等優(yōu)點，能夠昂短波高速跳頻通信系統(tǒng)的需求得到有效滿足。而且直接頻率合成技術(shù)器件還具有電路結(jié)構(gòu)簡單、體積小以及便于調(diào)試等一系列優(yōu)點，這種一定程度上為系統(tǒng)的小型化和高可靠性帶來了很大程度基礎(chǔ)保障。頻率合成技術(shù)（見圖2）被現(xiàn)代人們稱之為眾多電子系統(tǒng)的“心臟”?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭向以往戰(zhàn)爭不同，其是爭奪電子頻譜控制權(quán)的戰(zhàn)爭，所沒有硝煙卻更加激烈。頻率合成器能夠形成電子頻譜，這不管是在空間通信、雷達測量上，還是在射電天文和無線電定位等諸多先進電子系統(tǒng)中，都有著非常重要的作用，他們都需要一個頻率高度穩(wěn)定的頻率合成器。通信系統(tǒng)在電子戰(zhàn)中，跳頻體制已然成為了一種軍事通信手段，跳頻通信系統(tǒng)只有具有與其跳頻速度相符合的頻率合成器，才能發(fā)揮出做大作用。

2.4轉(zhuǎn)移函數(shù)算法。轉(zhuǎn)移函數(shù)在差分跳頻體制中是最為核心的技術(shù)之一，它的算法在一定程度上決定了信息數(shù)據(jù)的調(diào)制、解調(diào)以及跳頻圖案。其可以大致的概括為fn=H（fn-1，xn），其中fn代表著當前時刻的頻率，fn-1則代表上一跳的頻率，xn則為當下時刻的數(shù)據(jù)信息。在差分跳頻體制下，跳頻圖案的生成能夠不再需要PN碼電路，而是在數(shù)據(jù)的控制下，通過轉(zhuǎn)移函數(shù)來讓跳頻圖案得以自動生成。

3　總結(jié)

綜上所述，本文就短波高速差分跳頻通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點進簡要概述，并對短波高速差分跳頻通信系統(tǒng)中的高速跳頻信號檢測技術(shù)、幀同步技術(shù)、高速頻率合成技術(shù)以及轉(zhuǎn)移函數(shù)算法進行了深入分析和探討。短波高速差分跳頻通信系統(tǒng)、作為一種全新的跳頻通信系統(tǒng)，不管是在相關(guān)的技術(shù)層次上，還是在實際應(yīng)用上都和傳統(tǒng)跳頻電臺之間存在很大差異性。隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，電子信息技術(shù)的重要性要發(fā)凸顯，而我國想要讓自身的國力得到提升，獲取到更大的電子信息戰(zhàn)爭的主動權(quán)，就必須對短波高速差分跳頻通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進行不斷研究和探索，對其技術(shù)進行不斷完善和優(yōu)化，從而才能夠讓讓短波高速差分跳頻通信系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的作用得到充分發(fā)揮，為我國的發(fā)展與進步奠定下扎實的技術(shù)保障基礎(chǔ)。

［1］陳智，李少謙，董彬虹.乘積合并接收的差分跳頻通信系統(tǒng)在瑞利衰落信道上抗部分頻帶干擾的性能分析［J］.電子與信息學報，2015，05：1163-1167.

［2］陳智，李少謙，董彬虹.瑞利衰落信道下差分跳頻通信系統(tǒng)抗多音干擾的性能分析［J］.信號處理，2014，03：325-329.

［3］廖連貴，趙利，崔楊.基于FPGA的差分跳頻信號處理器的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.計算機工程與設(shè)計，2011，08：2643-2647.

Research on Key Technologies of HF high speed frequency hopping communication system based on differential frequency hopping

Xuan Zhanyi
（Guangzhou Haige Communications Group Limited by Share Ltd，510663）

In this paper，based on differential frequency hopping（DFH）technique of HF high speed FH communication system structure and main characteristics of a brief analysis，and on the basis of related key technologies of the running process of the system of in-depth study，hope to be able to key technologies of HF high speed FH communication system，the use of the effect of promotion to bring some help.

differential frequency hopping；short wave high speed frequency hopping；communication system

圖2　.頻率合成技術(shù)