跳頻系統(tǒng)基本原理
發(fā)布時(shí)間:2009/2/11 0:00:00 訪問次數(shù):1639
在廣闊地域使用短波通信,都希望通信話路暢通和保密。然而他們常遇到竊聽、電子對(duì)抗、信道擁塞等問題。常規(guī)短波電臺(tái)用固定頻率發(fā)射和接收,因而無法避開竊聽、人為干擾、信道阻塞。這些問題必須利用跳頻技術(shù)才能徹底克服。通常我們所接觸到的無線通信系統(tǒng)都是載波頻率固定的通信系統(tǒng),如無線對(duì)講機(jī),汽車移動(dòng)電話等,都是在指定的頻率上進(jìn)行通信,所以也稱作定頻通信。這種定頻通信系統(tǒng),一旦受到干擾就將使通信質(zhì)量下降,嚴(yán)重時(shí)甚至使通信中斷。
例如:電臺(tái)的廣播節(jié)目,一般是一個(gè)發(fā)射頻率發(fā)送一套節(jié)目,不同的節(jié)目占用不同的發(fā)射頻率。有時(shí)為了讓聽眾能很好地收聽一套節(jié)目,電臺(tái)同時(shí)用幾個(gè)發(fā)射頻率發(fā)送同一套節(jié)目。這樣,如果在某個(gè)頻率上受到了嚴(yán)重干擾,聽眾還可以選擇最清晰的頻道來收聽節(jié)目,從而起到了抗干擾的效果。但是這樣做的代價(jià)是需要很多額譜資源才能傳送一套節(jié)目。如果在不斷變換的幾個(gè)載波頻率上傳送一套廣播節(jié)目,而聽眾的收音機(jī)也跟隨著不斷地在這幾個(gè)頻率上調(diào)諧接收,這樣,即使某個(gè)頻率上受到了干擾,也能很好地收聽到這套節(jié)目。這就變成了一個(gè)跳頻系統(tǒng)。
另外在敵我雙方的通信對(duì)抗中,敵方企圖發(fā)現(xiàn)我方的通信頻率,以便于截獲所傳送的信息內(nèi)容,或者發(fā)現(xiàn)我方通信機(jī)所在的方位,以便于引導(dǎo)炮火摧毀。定頻通信系統(tǒng)容易暴露目標(biāo)且易于被截獲,這時(shí),采用跳頻通信就比較隱蔽也難以被截獲。因?yàn)樘l通信是“打一槍換一個(gè)地方”的游擊通信策略、使敵方不易發(fā)現(xiàn)通信使用的頻率,一旦被敵方發(fā)現(xiàn),通信的頻率也已經(jīng)“轉(zhuǎn)移”到另外一個(gè)頻率上了。當(dāng)敵方摸不清“轉(zhuǎn)移規(guī)律”時(shí),就很難截獲我方的通信內(nèi)容。
因此,跳頻通信具有抗干擾、抗截獲的能力,并能作到頻譜資源共享。所以在當(dāng)前現(xiàn)代化的電子戰(zhàn)中跳頻通信已顯示出巨大的優(yōu)越性。另外,跳頻通信也應(yīng)用到民用通信中以抗衰落、抗多徑、抗網(wǎng)間干擾和提高頻譜利用率。
為了不讓敵方知道我們通信使用的頻率,需要經(jīng)常改變載波頻率,即“打一槍換一個(gè)地方”似地對(duì)載波頻率進(jìn)行跳變,跳頻通信中載波頻率改變的規(guī)律,叫作跳頻圖案。
通常我們希望頻率跳變的規(guī)律不被敵方所識(shí)破,所以需要隨機(jī)地改變以至無規(guī)律可循才好。但是若真的無規(guī)律可循的話,通信的雙方(或友軍)也將失去聯(lián)系而不能建立通信。因此,常采用偽隨機(jī)改變的跳頻圖案。
只有通信的雙方才知道此跳頻圖案,而對(duì)敵方則是絕對(duì)的機(jī)密。所謂“偽隨機(jī)”,就是“假”的隨機(jī),其實(shí)是有規(guī)律性可循的,但當(dāng)敵方不知跳頻圖案時(shí),就很難猜出其跳頻的規(guī)律來。
通信收、發(fā)雙方的跳頻圖案是事先約定好的,或者是由發(fā)方通知收方的。這個(gè)跳頻圖案是敵方所不知道的。敵方若想于擾跳頻通信,有幾種策略可供選擇:
干擾方式1,在某一個(gè)頻率上施放長時(shí)間的大功率的干擾,即單頻干擾。
干擾方式2,在某幾個(gè)頻率上施放長時(shí)間大功率的干擾,即多頻干擾。
干擾方式3;在連續(xù)的幾個(gè)頻帶上施放長時(shí)間大功率的干擾,稱作部分頻帶來擾。
干擾方式4,在不同時(shí)間內(nèi)在不同的頻率上施放大功率的干擾。
干擾方式5,依照跳頻圖案的規(guī)律跟蹤施放大功率的干擾。
這些干擾方式和跳頻通信的關(guān)系正像二人對(duì)奕時(shí)相互“出子”一樣,當(dāng)雙方的“布子”落在時(shí)一頻域棋盤內(nèi)的同一小格時(shí),則干擾有效。因此,跟蹤跳頻圖案施放的干擾策略就是最佳的干擾跳頻通信的策略了。
考察一個(gè)系統(tǒng)的跳頻技術(shù)性能,應(yīng)注意下列各項(xiàng)指標(biāo):
跳頻帶寬
跳頻頻率的數(shù)目
跳頻的速率
跳頻碼的長度(周期)
跳頻系統(tǒng)的同步時(shí)間
一般說來,希望跳頻帶寬要寬,跳頻的頻率數(shù)目要多,跳頻的速率要快,跳頻碼的周期要長,跳頻系統(tǒng)的同步時(shí)間要短。
跳頻帶寬的大小,與抗部分頻帶的干擾能力有關(guān)。
跳頻帶寬越寬,抗寬帶干擾的能力越強(qiáng)。所以希望能全頻段跳頻。例如,在短波段,從1.5mhz到3mhz全頻段跳頻;在甚高頻段,從30mhz到80mhz全頻段跳頻。
跳頻頻率的數(shù)目,與抗單頻干擾及多頻干擾的能力有關(guān)。
跳變的頻率數(shù)目越多,抗單頻、多頻以及梳狀干擾的能力越強(qiáng)。在一般的跳頻電臺(tái)中,跳頻的頻率數(shù)目不超過100個(gè)。
跳頻的速率,是指每秒鐘頻率跳變的次數(shù),它與抗跟蹤式干擾的能力有關(guān)。
跳速越快,抗跟蹤式干擾的能力就越強(qiáng)。一般在短波跳頻電臺(tái)中,其跳速目前不超過100跳/秒。在甚高頻電臺(tái)中,一般跳速在500跳/秒。對(duì)某些更高頻段的跳頻系統(tǒng)可工作在每秒幾萬跳的水平。
跳頻碼的長度,它將決定跳額圖案延續(xù)時(shí)間的長度,這個(gè)指標(biāo)與抗截獲(破譯)的能力有關(guān)。
跳頻圖案延續(xù)時(shí)間越長,敵方破譯越困難,抗截獲的能力也越強(qiáng)。跳頻碼的周期可長達(dá)10年甚至更長的時(shí)間。
跳頻系統(tǒng)的
在廣闊地域使用短波通信,都希望通信話路暢通和保密。然而他們常遇到竊聽、電子對(duì)抗、信道擁塞等問題。常規(guī)短波電臺(tái)用固定頻率發(fā)射和接收,因而無法避開竊聽、人為干擾、信道阻塞。這些問題必須利用跳頻技術(shù)才能徹底克服。通常我們所接觸到的無線通信系統(tǒng)都是載波頻率固定的通信系統(tǒng),如無線對(duì)講機(jī),汽車移動(dòng)電話等,都是在指定的頻率上進(jìn)行通信,所以也稱作定頻通信。這種定頻通信系統(tǒng),一旦受到干擾就將使通信質(zhì)量下降,嚴(yán)重時(shí)甚至使通信中斷。
例如:電臺(tái)的廣播節(jié)目,一般是一個(gè)發(fā)射頻率發(fā)送一套節(jié)目,不同的節(jié)目占用不同的發(fā)射頻率。有時(shí)為了讓聽眾能很好地收聽一套節(jié)目,電臺(tái)同時(shí)用幾個(gè)發(fā)射頻率發(fā)送同一套節(jié)目。這樣,如果在某個(gè)頻率上受到了嚴(yán)重干擾,聽眾還可以選擇最清晰的頻道來收聽節(jié)目,從而起到了抗干擾的效果。但是這樣做的代價(jià)是需要很多額譜資源才能傳送一套節(jié)目。如果在不斷變換的幾個(gè)載波頻率上傳送一套廣播節(jié)目,而聽眾的收音機(jī)也跟隨著不斷地在這幾個(gè)頻率上調(diào)諧接收,這樣,即使某個(gè)頻率上受到了干擾,也能很好地收聽到這套節(jié)目。這就變成了一個(gè)跳頻系統(tǒng)。
另外在敵我雙方的通信對(duì)抗中,敵方企圖發(fā)現(xiàn)我方的通信頻率,以便于截獲所傳送的信息內(nèi)容,或者發(fā)現(xiàn)我方通信機(jī)所在的方位,以便于引導(dǎo)炮火摧毀。定頻通信系統(tǒng)容易暴露目標(biāo)且易于被截獲,這時(shí),采用跳頻通信就比較隱蔽也難以被截獲。因?yàn)樘l通信是“打一槍換一個(gè)地方”的游擊通信策略、使敵方不易發(fā)現(xiàn)通信使用的頻率,一旦被敵方發(fā)現(xiàn),通信的頻率也已經(jīng)“轉(zhuǎn)移”到另外一個(gè)頻率上了。當(dāng)敵方摸不清“轉(zhuǎn)移規(guī)律”時(shí),就很難截獲我方的通信內(nèi)容。
因此,跳頻通信具有抗干擾、抗截獲的能力,并能作到頻譜資源共享。所以在當(dāng)前現(xiàn)代化的電子戰(zhàn)中跳頻通信已顯示出巨大的優(yōu)越性。另外,跳頻通信也應(yīng)用到民用通信中以抗衰落、抗多徑、抗網(wǎng)間干擾和提高頻譜利用率。
為了不讓敵方知道我們通信使用的頻率,需要經(jīng)常改變載波頻率,即“打一槍換一個(gè)地方”似地對(duì)載波頻率進(jìn)行跳變,跳頻通信中載波頻率改變的規(guī)律,叫作跳頻圖案。
通常我們希望頻率跳變的規(guī)律不被敵方所識(shí)破,所以需要隨機(jī)地改變以至無規(guī)律可循才好。但是若真的無規(guī)律可循的話,通信的雙方(或友軍)也將失去聯(lián)系而不能建立通信。因此,常采用偽隨機(jī)改變的跳頻圖案。
只有通信的雙方才知道此跳頻圖案,而對(duì)敵方則是絕對(duì)的機(jī)密。所謂“偽隨機(jī)”,就是“假”的隨機(jī),其實(shí)是有規(guī)律性可循的,但當(dāng)敵方不知跳頻圖案時(shí),就很難猜出其跳頻的規(guī)律來。
通信收、發(fā)雙方的跳頻圖案是事先約定好的,或者是由發(fā)方通知收方的。這個(gè)跳頻圖案是敵方所不知道的。敵方若想于擾跳頻通信,有幾種策略可供選擇:
干擾方式1,在某一個(gè)頻率上施放長時(shí)間的大功率的干擾,即單頻干擾。
干擾方式2,在某幾個(gè)頻率上施放長時(shí)間大功率的干擾,即多頻干擾。
干擾方式3;在連續(xù)的幾個(gè)頻帶上施放長時(shí)間大功率的干擾,稱作部分頻帶來擾。
干擾方式4,在不同時(shí)間內(nèi)在不同的頻率上施放大功率的干擾。
干擾方式5,依照跳頻圖案的規(guī)律跟蹤施放大功率的干擾。
這些干擾方式和跳頻通信的關(guān)系正像二人對(duì)奕時(shí)相互“出子”一樣,當(dāng)雙方的“布子”落在時(shí)一頻域棋盤內(nèi)的同一小格時(shí),則干擾有效。因此,跟蹤跳頻圖案施放的干擾策略就是最佳的干擾跳頻通信的策略了。
考察一個(gè)系統(tǒng)的跳頻技術(shù)性能,應(yīng)注意下列各項(xiàng)指標(biāo):
跳頻帶寬
跳頻頻率的數(shù)目
跳頻的速率
跳頻碼的長度(周期)
跳頻系統(tǒng)的同步時(shí)間
一般說來,希望跳頻帶寬要寬,跳頻的頻率數(shù)目要多,跳頻的速率要快,跳頻碼的周期要長,跳頻系統(tǒng)的同步時(shí)間要短。
跳頻帶寬的大小,與抗部分頻帶的干擾能力有關(guān)。
跳頻帶寬越寬,抗寬帶干擾的能力越強(qiáng)。所以希望能全頻段跳頻。例如,在短波段,從1.5mhz到3mhz全頻段跳頻;在甚高頻段,從30mhz到80mhz全頻段跳頻。
跳頻頻率的數(shù)目,與抗單頻干擾及多頻干擾的能力有關(guān)。
跳變的頻率數(shù)目越多,抗單頻、多頻以及梳狀干擾的能力越強(qiáng)。在一般的跳頻電臺(tái)中,跳頻的頻率數(shù)目不超過100個(gè)。
跳頻的速率,是指每秒鐘頻率跳變的次數(shù),它與抗跟蹤式干擾的能力有關(guān)。
跳速越快,抗跟蹤式干擾的能力就越強(qiáng)。一般在短波跳頻電臺(tái)中,其跳速目前不超過100跳/秒。在甚高頻電臺(tái)中,一般跳速在500跳/秒。對(duì)某些更高頻段的跳頻系統(tǒng)可工作在每秒幾萬跳的水平。
跳頻碼的長度,它將決定跳額圖案延續(xù)時(shí)間的長度,這個(gè)指標(biāo)與抗截獲(破譯)的能力有關(guān)。
跳頻圖案延續(xù)時(shí)間越長,敵方破譯越困難,抗截獲的能力也越強(qiáng)。跳頻碼的周期可長達(dá)10年甚至更長的時(shí)間。
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