跳頻通信范文10篇

摘要：介紹了一種基于FPGA和DDS（DirectDigitalSynthesizer）技術(shù)的跳頻信號源實現(xiàn)方案。DDS采用AD公司的最新頻率合成器件AD9852，其中頻率控制字存儲在FPGA內(nèi)部RAM單元中，F(xiàn)PGA通過40針總線接口向AD9852寫入頻率控制字。該信號源具有可編程、可升級的優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：DDSFPGA頻率合成器跳頻通信

在眾多的通信技術(shù)中，擴頻通信技術(shù)由于具有獨特的抗干擾能力以及寬的使用頻帶而在軍事通信領(lǐng)域倍受青睞。根據(jù)擴頻通信調(diào)制方式的不同，它可以分為直接序列擴頻方式（DS）、跳頻方式（FH）、跳時方式（FT）及兼有以上方式中二種以上的混合方式。其中跳頻通信具有保密性好、不易受遠近干擾和多徑干擾的影響等優(yōu)點，是一種很有前景的通信方式。跳頻系統(tǒng)的頻率跳變，受到偽隨機碼的控制。不同的時間、不同的偽碼相位，頻率合成器產(chǎn)生的相應(yīng)頻率也不同。把跳頻系統(tǒng)的頻率跳變規(guī)律稱為跳頻圖案。跳頻圖案是時間和頻率的函數(shù)，故又稱為時間－頻率矩陣，簡稱時頻矩陣。時頻矩陣可直觀描述出頻率跳變規(guī)律，如圖1所示。

跳頻圖案的設(shè)計是跳頻通信系統(tǒng)的一個關(guān)鍵問題，直接影響到跳頻系統(tǒng)的保密、抗干擾、多址等性能。一般要求跳頻圖案的周期要長，這就要求控制跳頻圖案的偽隨機碼周期要長，即移位寄存器的級數(shù)要大。

1基于FPGA和DDS技術(shù)的跳頻信號源設(shè)計

跳頻信號源即為載波頻率按照一定跳頻圖案跳變的信號發(fā)生器。設(shè)計一個性能優(yōu)異的跳頻信號源，困難在于其優(yōu)良的頻譜性能。筆者提出了一種基于FPGA12和DDS技術(shù)的跳頻圖案的設(shè)計方案。指標(biāo)如下：600跳／秒跳速；20個跳頻點；3．4MHz跳頻基帶；68MHz跳頻帶寬；106．78MHz～172．14MHz跳頻頻率中20個頻點。DDS采用AD公司的最新頻率合成器件AD9852，寫頻率控制字采用ALTARA公司的可編程邏輯器件APEX20K系列中的EP20K100，其邏輯資源為10萬門，兩者通過40針總線接口相連3。其中，F(xiàn)PGA完成存儲頻率控制字、定時寫入頻率控制字的功能，AD9852則實現(xiàn)頻率合成輸出。頻率合成器DDS是跳頻信號源中的一個關(guān)鍵部件，其原理如圖2所示。這種頻率合成器工作頻率高，可達GHz數(shù)量級；分辨率高，可達1Hz以下，穩(wěn)定度高；體積小，重量輕，集成度高，這些都是其他頻率合成器件難以比擬的。AD9852是近年推出的高速芯片，具有小型的80管腳表貼封裝形式，其時鐘頻率為300MHz，并帶有兩個12位高速正交D／A轉(zhuǎn)換器、兩個48位可編程頻率寄存器、兩個14位可編程相位移位寄存器、12位幅度調(diào)制器和可編程的波形開關(guān)鍵功能，并有單路FSK和BPSK數(shù)據(jù)接口，易產(chǎn)生單路線性或非線性調(diào)頻信號。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)時鐘源時，AD9852可產(chǎn)生高穩(wěn)定的頻率、相位、幅度可編程的正、余弦輸出，可用作捷變頻本地振蕩器和各種波形產(chǎn)生器。AD9852提供了48位的頻率分辨率，相位量化到14位，保證了極高頻率分辨率和相位分辯率，極好的動態(tài)性能。其頻率轉(zhuǎn)換速度可達每秒100×106個頻率點。在高速時鐘產(chǎn)生器應(yīng)用中，可采用外接300MHz時鐘或外接低頻時鐘倍頻兩種方式，給電路板帶來了極大的方便，同時也避免了采用高頻時鐘帶來的問題。在AD9852芯片內(nèi)部時鐘輸入端有4～20倍可編程參考時鐘鎖相倍頻電路，外部只需輸入一低頻參考時鐘60MHz，通過AD9852芯片內(nèi)部的倍頻即可獲得300MHz內(nèi)部時鐘。300MHz的外部時鐘也可以采用單端或差分輸入方式直接作為時鐘源。AD9852采用＋3．3V供電，降低了器件的功耗。工作溫度范圍在－40°C～＋85°C。

摘要：介紹了一種基于FPGA和DDS（DirectDigitalSynthesizer）技術(shù)的跳頻信號源實現(xiàn)方案。DDS采用AD公司的最新頻率合成器件AD9852，其中頻率控制字存儲在FPGA內(nèi)部RAM單元中，F(xiàn)PGA通過40針總線接口向AD9852寫入頻率控制字。該信號源具有可編程、可升級的優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：DDSFPGA頻率合成器跳頻通信

在眾多的通信技術(shù)中，擴頻通信技術(shù)由于具有獨特的抗干擾能力以及寬的使用頻帶而在軍事通信領(lǐng)域倍受青睞。根據(jù)擴頻通信調(diào)制方式的不同，它可以分為直接序列擴頻方式（DS）、跳頻方式（FH）、跳時方式（FT）及兼有以上方式中二種以上的混合方式。其中跳頻通信具有保密性好、不易受遠近干擾和多徑干擾的影響等優(yōu)點，是一種很有前景的通信方式。跳頻系統(tǒng)的頻率跳變，受到偽隨機碼的控制。不同的時間、不同的偽碼相位，頻率合成器產(chǎn)生的相應(yīng)頻率也不同。把跳頻系統(tǒng)的頻率跳變規(guī)律稱為跳頻圖案。跳頻圖案是時間和頻率的函數(shù)，故又稱為時間－頻率矩陣，簡稱時頻矩陣。時頻矩陣可直觀描述出頻率跳變規(guī)律，如圖1所示。

跳頻圖案的設(shè)計是跳頻通信系統(tǒng)的一個關(guān)鍵問題，直接影響到跳頻系統(tǒng)的保密、抗干擾、多址等性能。一般要求跳頻圖案的周期要長，這就要求控制跳頻圖案的偽隨機碼周期要長，即移位寄存器的級數(shù)要大。

1基于FPGA和DDS技術(shù)的跳頻信號源設(shè)計

跳頻信號源即為載波頻率按照一定跳頻圖案跳變的信號發(fā)生器。設(shè)計一個性能優(yōu)異的跳頻信號源，困難在于其優(yōu)良的頻譜性能。筆者提出了一種基于FPGA12和DDS技術(shù)的跳頻圖案的設(shè)計方案。指標(biāo)如下：600跳／秒跳速；20個跳頻點；3．4MHz跳頻基帶；68MHz跳頻帶寬；106．78MHz～172．14MHz跳頻頻率中20個頻點。DDS采用AD公司的最新頻率合成器件AD9852，寫頻率控制字采用ALTARA公司的可編程邏輯器件APEX20K系列中的EP20K100，其邏輯資源為10萬門，兩者通過40針總線接口相連3。其中，F(xiàn)PGA完成存儲頻率控制字、定時寫入頻率控制字的功能，AD9852則實現(xiàn)頻率合成輸出。頻率合成器DDS是跳頻信號源中的一個關(guān)鍵部件，其原理如圖2所示。這種頻率合成器工作頻率高，可達GHz數(shù)量級；分辨率高，可達1Hz以下，穩(wěn)定度高；體積小，重量輕，集成度高，這些都是其他頻率合成器件難以比擬的。AD9852是近年推出的高速芯片，具有小型的80管腳表貼封裝形式，其時鐘頻率為300MHz，并帶有兩個12位高速正交D／A轉(zhuǎn)換器、兩個48位可編程頻率寄存器、兩個14位可編程相位移位寄存器、12位幅度調(diào)制器和可編程的波形開關(guān)鍵功能，并有單路FSK和BPSK數(shù)據(jù)接口，易產(chǎn)生單路線性或非線性調(diào)頻信號。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)時鐘源時，AD9852可產(chǎn)生高穩(wěn)定的頻率、相位、幅度可編程的正、余弦輸出，可用作捷變頻本地振蕩器和各種波形產(chǎn)生器。AD9852提供了48位的頻率分辨率，相位量化到14位，保證了極高頻率分辨率和相位分辯率，極好的動態(tài)性能。其頻率轉(zhuǎn)換速度可達每秒100×106個頻率點。在高速時鐘產(chǎn)生器應(yīng)用中，可采用外接300MHz時鐘或外接低頻時鐘倍頻兩種方式，給電路板帶來了極大的方便，同時也避免了采用高頻時鐘帶來的問題。在AD9852芯片內(nèi)部時鐘輸入端有4～20倍可編程參考時鐘鎖相倍頻電路，外部只需輸入一低頻參考時鐘60MHz，通過AD9852芯片內(nèi)部的倍頻即可獲得300MHz內(nèi)部時鐘。300MHz的外部時鐘也可以采用單端或差分輸入方式直接作為時鐘源。AD9852采用＋3．3V供電，降低了器件的功耗。工作溫度范圍在－40°C～＋85°C。

1基于FPGA和DDS技術(shù)的跳頻信號源設(shè)計

跳頻信號源即為載波頻率按照一定跳頻圖案跳變的信號發(fā)生器。設(shè)計一個性能優(yōu)異的跳頻信號源，困難在于其優(yōu)良的頻譜性能。筆者提出了一種基于FPGA12和DDS技術(shù)的跳頻圖案的設(shè)計方案。指標(biāo)如下：600跳／秒跳速；20個跳頻點；3．4MHz跳頻基帶；68MHz跳頻帶寬；106．78MHz～172．14MHz跳頻頻率中20個頻點。DDS采用AD公司的最新頻率合成器件AD9852，寫頻率控制字采用ALTARA公司的可編程邏輯器件APEX20K系列中的EP20K100，其邏輯資源為10萬門，兩者通過40針總線接口相連3。其中，F(xiàn)PGA完成存儲頻率控制字、定時寫入頻率控制字的功能，AD9852則實現(xiàn)頻率合成輸出。頻率合成器DDS是跳頻信號源中的一個關(guān)鍵部件，其原理如圖2所示。這種頻率合成器工作頻率高，可達GHz數(shù)量級；分辨率高，可達1Hz以下，穩(wěn)定度高；體積小，重量輕，集成度高，這些都是其他頻率合成器件難以比擬的。AD9852是近年推出的高速芯片，具有小型的80管腳表貼封裝形式，其時鐘頻率為300MHz，并帶有兩個12位高速正交D／A轉(zhuǎn)換器、兩個48位可編程頻率寄存器、兩個14位可編程相位移位寄存器、12位幅度調(diào)制器和可編程的波形開關(guān)鍵功能，并有單路FSK和BPSK數(shù)據(jù)接口，易產(chǎn)生單路線性或非線性調(diào)頻信號。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)時鐘源時，AD9852可產(chǎn)生高穩(wěn)定的頻率、相位、幅度可編程的正、余弦輸出，可用作捷變頻本地振蕩器和各種波形產(chǎn)生器。AD9852提供了48位的頻率分辨率，相位量化到14位，保證了極高頻率分辨率和相位分辯率，極好的動態(tài)性能。其頻率轉(zhuǎn)換速度可達每秒100×106個頻率點。在高速時鐘產(chǎn)生器應(yīng)用中，可采用外接300MHz時鐘或外接低頻時鐘倍頻兩種方式，給電路板帶來了極大的方便，同時也避免了采用高頻時鐘帶來的問題。在AD9852芯片內(nèi)部時鐘輸入端有4～20倍可編程參考時鐘鎖相倍頻電路，外部只需輸入一低頻參考時鐘60MHz，通過AD9852芯片內(nèi)部的倍頻即可獲得300MHz內(nèi)部時鐘。300MHz的外部時鐘也可以采用單端或差分輸入方式直接作為時鐘源。AD9852采用＋3．3V供電，降低了器件的功耗。工作溫度范圍在－40°C～＋85°C。

本文采用AD9852所設(shè)計的頻率合成器結(jié)構(gòu)如圖3所示。DDS模塊分成二路輸出：（1）第一路輸出

100MHz～150MHz信號；（2）第二路輸出150MHz～200MHz信號。其中DDS輸出12．5MHz～25MHz的信號，經(jīng)SWCON開關(guān)分成兩路輸出，一路輸出12．5MHz～18．75MHz信號，經(jīng)放大倍頻、濾波，輸出100MHz～150MHz信號；另一路輸出18．75MHz～25MHz的信號經(jīng)放大倍頻、濾波輸出150MHz～200MHz信號。

2FPGA與DDS接口設(shè)計

FPGA主要完成從外部向DDS寫入頻率控制字功能，其中頻率控制字存儲在FPGA內(nèi)部RAM單元中。雙方通過40針總線連接，其中信號線為：8位數(shù)據(jù)線、6位地址線、復(fù)位信號、updateclk（頻率跳變信號）、swcon（開關(guān)：高頻段和低頻段轉(zhuǎn)換信號，當(dāng)swcon為低時輸出高頻段，當(dāng)swcon為高時，輸出低頻段）、wr（寫信號）。

1跳頻保密技術(shù)

1.1技術(shù)組成。跳頻保密技術(shù)指的是通過基于超短波跳頻通信系統(tǒng)的保密技術(shù)，頻率合成器與偽隨機碼產(chǎn)生器屬于跳頻通信系統(tǒng)的主要構(gòu)成。值得注意的是，跳頻通信系統(tǒng)具備較強的抗外部干擾能，但高斯白噪聲很容易對該系統(tǒng)造成較大的干擾和影響，這種干擾和影響理應(yīng)得到相關(guān)業(yè)內(nèi)人士的重視。1.2特點分析。跳頻保密技術(shù)具備保密性強、抗干擾能力強、多址組網(wǎng)能力、抗多徑能力、抗衰落能力等特點，如抗干擾能力強是由于跳頻保密技術(shù)能夠較好應(yīng)對寬頻帶阻塞式干擾、跟蹤式干擾，但這種應(yīng)對需建立在跳頻速率足夠快、跳頻范圍足夠?qū)?、頻點數(shù)目足夠多等基礎(chǔ)上；保密性強是由于跳頻保密技術(shù)可實現(xiàn)載波的快速跳變，信息的截獲難度因此大大提升，跳頻圖案的偽隨機性也能夠較好保證跳頻保密技術(shù)的保密性[1]。1.3關(guān)鍵技術(shù)。跳頻圖案、頻率合成器、同步技術(shù)屬于組成跳頻保密技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，3種技術(shù)的特點如下。1）跳頻圖案。跳頻圖案指的是跳頻序列控制下載波頻率跳變的規(guī)律，跳頻序列則指的是控制載波頻率跳變的地址碼序列。在跳頻圖案的設(shè)計中，一般需保證跳頻圖案的產(chǎn)生電路較為簡單、具備較大的線性復(fù)雜度和較好的隨機性、具備較為優(yōu)秀的均勻性，而為了實現(xiàn)最大化處理效益，必須保證每一個跳頻圖案均可以使用頻隙集合中的所有頻隙；偽隨機碼也可以屬于跳頻圖案的組成，其序列具有雙值自相關(guān)函數(shù)，且擁有周期內(nèi)0和1出現(xiàn)的次數(shù)近似相等特點，結(jié)合表1所示的跳頻用偽隨機碼性能比較，即可更深入了解跳頻保密技術(shù)。2）頻率合成器。作為跳頻保密技術(shù)的核心，可變頻率合成器涉及的跳頻速率、跳變頻率總和直接影響跳頻保密技術(shù)的抗干擾能力。相較于普通的頻率合成器，跳頻保密技術(shù)應(yīng)用的頻率合成器具備跳變頻率足夠快、受跳頻序列控制特點，這使得頻率合成器能夠較好應(yīng)對外部的轉(zhuǎn)發(fā)性干擾，且跳頻保密技術(shù)的處理效益能夠隨著跳頻數(shù)增加得到顯著提升。值得注意的是，跳頻保密技術(shù)對頻率合成器的要求較為苛刻，因此必須保證頻率合成器可供選擇的頻率數(shù)N足夠大，且頻率鎖定時間小、頻率轉(zhuǎn)換時間短、跳頻圖案轉(zhuǎn)換速度快。3）同步技術(shù)。同步技術(shù)指的是應(yīng)用跳頻保密技術(shù)的收發(fā)兩端的跳變頻率需具備嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，而為了真正實現(xiàn)該目標(biāo)，同步技術(shù)必須保證發(fā)射機跳頻圖案與接收機跳頻圖案一致，通過提取接收信號的載波頻率進行相關(guān)檢測可較好實現(xiàn)該目標(biāo)。同步技術(shù)存在多種實現(xiàn)方法，如獨立信道法、同步字頭法、參考時鐘法、插入特殊碼字同步法、步進串序搜索法、匹配濾波器法、自同步法，但這類方法的應(yīng)用均需要保證同步建立速度較快、具備較強的抗干擾能力、滿足跳頻保密技術(shù)的組網(wǎng)要求，且同步信號需具備較強的抗偵察能力和較強的隱蔽性[2]。

2仿真試驗

2.1基于組合混沌序列的超短波無線通信保密系統(tǒng)。2.1.1組合混沌序列。本文提出了一種組合映射產(chǎn)生混沌序列的方法，通過結(jié)合Logistic映射和Tent映射產(chǎn)生混沌序列，即可較好服務(wù)于超短波無線通信的保密技術(shù)應(yīng)用。式（1）、式（2）分別為Logistic映射的定義和Tent映射的定義，式（1）中的xn為狀態(tài)且0＜xn＜1，式（2）中的0＜a＜1且0≤[x]≤1。（1）（2）通過計算，可確定參數(shù)µ=4.0時，Logistic映射產(chǎn)生的混沌序列均值為0.5，其互相關(guān)函數(shù)為0，自相關(guān)為δ函數(shù)，且擁有與白噪聲一致的概率統(tǒng)計特性，由此可確定具體的混沌跳頻序列的產(chǎn)生步驟：1）確定混沌映射的參數(shù)值（a和µ），Logistic映射、迭代初始值x0與y0的迭代次數(shù)為M，Tent映射的迭代次數(shù)為N。2）經(jīng)過M-1次迭代運算后，Logistic映射、Tent映射均可得到模擬實值序列，分別為、。3）采用相鄰混合方式混合模擬實值序列，取M=N，可得到混合的模擬實值序列{}111100,,,,,,NN−−YxyxyxL。4）進行{}111100,,,,,,NN−−YxyxyxL中2N元素的由小到達培訓(xùn)，在隊列理論的排序方法支持下，可獲得1個有序序列，并確定有序序列中各元素的十進制位置，由此取代模擬實值序列各元素，即可最終求得十進制序列{}Naaa221,,,L，x0在有序序列中的位置使用a1表示。5）將{}Naaa221,,,L作為跳頻碼，可得到2N個跳變頻率跳頻圖案{}Naaafff221,,,L。2.1.2系統(tǒng)具體構(gòu)成。基于組合混沌序列的超短波無線通信保密系統(tǒng)信道的數(shù)學(xué)模型由輸入、多徑信道、噪聲、人為干擾、輸出組成，因此本文使用MATLAB建立了仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)可細分為四部分，分別為數(shù)字信號的產(chǎn)生、跳頻系統(tǒng)和信道部分、頻率合成器（偽隨機序列控制）、信號的檢測和觀測，具體組成如下。1）數(shù)字信號的產(chǎn)生。信號頻率設(shè)置為1s，模塊用于產(chǎn)生信源信號，隨后進行傳輸信道和跳頻系統(tǒng)。2）頻率合成器?？筛鶕?jù)不同的輸入值產(chǎn)生不同頻率的載波，通過在混沌序列中取m個信號，即可合成為2m個離散頻率，不同頻率載波的生成可通過控制輸入的值實現(xiàn)。3）跳頻系統(tǒng)和信道部分。采用2FSK信號，主要由傳輸延遲模塊、混沌模塊、調(diào)解模塊、2FSK的調(diào)制模塊、低通濾波器模塊組成，并采用高斯白噪聲信道。其中的混頻模塊采用了點乘模塊，濾波器的截至頻率為325Hz。4）信號的檢測和觀測部分。由示波器模塊、顯示模塊、誤碼率計算模塊組成，示波器負責(zé)波形觀測。2.2仿真分析。設(shè)置試驗仿真時間為20s，可得出系統(tǒng)的仿真結(jié)果，對比序列的跳頻、解跳后的序列、恢復(fù)的序列，可發(fā)現(xiàn)混沌序列的各項特性在實質(zhì)混沌序列轉(zhuǎn)化為數(shù)字序列的過程中得到了一定限制，但這種情況可通過選擇適當(dāng)?shù)某踔当苊?，而為了克服?shù)字化帶來的序列特性下降，可在實際應(yīng)用中進行混沌序列的微擾，更長周期的序列也能夠由此實現(xiàn)。更深入分析不難發(fā)現(xiàn)，基于組合混沌序列的超短波無線通信保密系統(tǒng)不僅能夠較好完成通信，其能夠?qū)崿F(xiàn)較高水平的信號加密與解密工作，跳頻保密技術(shù)在超短波無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用價值也由此得到了較好證明，而結(jié)合誤碼率顯示模塊不難發(fā)現(xiàn)，一直為0的誤碼率直觀證明了基于組合混沌序列的超短波無線通信保密系統(tǒng)具備的較高通信質(zhì)量。

3結(jié)論

綜上所述，超短波無線通信的保密技術(shù)具備較為廣闊的發(fā)展?jié)摿?，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的基于組合混沌序列的超短波無線通信保密系統(tǒng)、仿真試驗等研究內(nèi)容，則提供了可行性較高的超短波無線通信保密技術(shù)應(yīng)用路徑，而為了更好發(fā)揮這類技術(shù)的優(yōu)勢，跳頻及混沌跳頻同步技術(shù)的研究、高技術(shù)含量的頻率合成器研究均需要得到重點關(guān)注。

摘要：超短波無線通信系統(tǒng)的優(yōu)勢就在于創(chuàng)設(shè)靈活、應(yīng)用迅速，能夠很好地適應(yīng)各種不同的環(huán)境，故而獲得了各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。其中，跳頻保密技術(shù)在這里展示出了良好的抗干擾性以及超強的隱蔽性特點。文章概述了超短波通信系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，并分析了跳頻保密技術(shù)的優(yōu)勢，介紹了其作為超短波無線通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：跳頻保密；超短波；無線通信系統(tǒng)；應(yīng)用研究

隨著我國科技事業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，對超短波通信系統(tǒng)的性能要求也愈發(fā)的嚴(yán)苛。特別是在現(xiàn)代市場中“高技術(shù)戰(zhàn)爭”領(lǐng)域，“電子戰(zhàn)”的競爭也越來越激烈。若要確保通信鏈路的安全性與可靠性，通信系統(tǒng)及設(shè)備就一定要具有很強的抗干擾能力與抗測向能力[1]。超短波通信即高頻通信，以頻段范圍為30MHz至300MHz的電磁波作為通信的媒介實施通信，在系統(tǒng)的創(chuàng)設(shè)階段應(yīng)用跳頻保密技術(shù)具有重要的現(xiàn)實意義。

1跳頻保密技術(shù)在超短波無線通信系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

跳頻保密技術(shù)自誕生以來，之所以能夠取得迅速的發(fā)展態(tài)勢，關(guān)鍵在于跳頻保密技術(shù)自身擁有的突出優(yōu)勢，而這些特征正是非常契合超短波無線通信環(huán)境下對于抗電子干擾的要求[2]。毫無疑問，跳頻干擾和反干擾屬于相互矛盾又相互制約的關(guān)系，同時，兩者卻也推動了彼此的發(fā)展。雖然跳頻保密技術(shù)下的通信不用擔(dān)心來自單頻和多頻的干擾，但仍需要規(guī)避跟蹤式干擾。在有線通信的范圍，權(quán)衡到一方面擴建需耗費巨額的投資，另一方面無線通信又能夠當(dāng)成有線通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急形式，故而跳頻保密技術(shù)正是一條值得無線通信系統(tǒng)構(gòu)建的考慮路徑。當(dāng)前，在某些對信息保密要求非常高的部門或政企單位，采用跳頻保密技術(shù)作為其內(nèi)部通信，能夠取得不錯的信息保密的效果，究其原因在于跳頻保密技術(shù)的被截獲幾率非常低。無論是在軍用通信亦或民用通信，跳頻保密技術(shù)在無線通信中都有著非常廣泛的發(fā)展前景，國內(nèi)外對這一課題都相當(dāng)重視[3]。從國內(nèi)外近些年的發(fā)展態(tài)勢來說，跳頻保密技術(shù)的通信主要有幾個層面的發(fā)展路徑：一是其跳速越來越高；二是跳頻序列日臻優(yōu)化；三是朝著全數(shù)字化發(fā)展；四是向著自適應(yīng)跳頻保密通信技術(shù)的發(fā)展。

2跳頻保密技術(shù)在超短波無線通信系統(tǒng)中的優(yōu)勢

摘要：介紹基于高性能、低成本的ML2724和DSP的2．4GHz快速跳頻系統(tǒng)設(shè)計，探討跳頻信道的分配、跳頻圖案的設(shè)計，以及跳頻同步問題，并給出了部分軟件實現(xiàn)的流程圖。

關(guān)鍵詞：跳頻技術(shù)擴頻通信無線局域網(wǎng)ML2724DSP

2．4GHz是無線產(chǎn)品開發(fā)使用最為廣泛的公用頻段。目前很熱門的技術(shù)話題——無線局域網(wǎng)的802．11標(biāo)準(zhǔn)就是采用2．4GHz這段頻段。針對無線局域網(wǎng)，最大的爭論便是其安全性和穩(wěn)定性，國內(nèi)外諸多文獻指出：除了在無線局域網(wǎng)中采用更佳的密鑰機制，應(yīng)該廣泛使用擴頻和跳頻等技術(shù)，增加其在無線信道上的穩(wěn)定性和安全性。比較無線局域網(wǎng)中采用直接序列擴頻和跳頻兩種方式的性能，可以得出：在無線局域網(wǎng)中采用跳頻方式更佳。目前，對于跳頻系統(tǒng)的設(shè)計通常采用CPLD+FPGA+DSP協(xié)同頻率合成器實現(xiàn)，這樣既增大了系統(tǒng)的體積，更導(dǎo)致系統(tǒng)的成本很高。本文介紹了基于高性能、低成本的ML2724和DSP的2．4GHz快速跳頻系統(tǒng)設(shè)計。由于ML2724集成了可編程頻率合成器、正交調(diào)制器和各種濾波器，并具有方便的控制接口，這樣既可以減小體積，又可以降低成本；詳細介紹了信道的分配和PN碼的設(shè)計，以及跳頻同步問題，并給出了部分軟件實現(xiàn)的流程圖。

圖1

1ML2724簡介

ML2724是MicroLinear公司的一款高性能的廣泛應(yīng)用于2．4GHz快速跳頻通信系統(tǒng)的單片集成收發(fā)芯片，它集成了本振、抗鏡像Ⅳ濾波器和基帶低通濾波器、限幅器、數(shù)據(jù)判決器，并且自帶了一個可編程控制的頻率合成器，具有同步指示和與基帶處理相接的各種端口。它具有以下主要特點：

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進步，以無線通信技術(shù)為核心的網(wǎng)絡(luò)運行模式在信息傳送和溝通中被廣泛應(yīng)用。如今，電磁環(huán)境變得越來越復(fù)雜，給無線通信造成很多不利影響，制約了信息傳送和溝通。只有提高無線通信抗干擾技術(shù)，才能加強企業(yè)之間的交流。筆者分析了當(dāng)前無線通信抗干擾的主要技術(shù)，并對其中若干抗干擾技術(shù)進行了性能分析。

關(guān)鍵詞：無線通信；抗干擾技術(shù)；技術(shù)性能

1引言

現(xiàn)階段，在人們?nèi)粘＝涣鬟^程中最主要的溝通方式就是信息傳遞。但是，在復(fù)雜電磁環(huán)境的影響下，無線空間中的傳播信號變得非常復(fù)雜，能夠為人們提供的數(shù)據(jù)資源非常少，信號和信號之間存在互相干擾的問題，在一定程度上降低了無線通信的質(zhì)量。對此，就要加大對無線通信抗干擾技術(shù)的研究力度，提高無線通信抗干擾技術(shù)性能，才能確保通信技術(shù)在未來不斷發(fā)展。

2無線通信抗干擾技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1頻域處理抗干擾技術(shù)。2.1.1直接序列擴頻抗干擾技術(shù)。目前，直接序列擴頻抗干擾技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域，該技術(shù)是通過信號頻率的調(diào)整，從而進行解碼，保存信號，這樣做能夠減少外界的干擾因素，特別是電磁的干擾[1]。2.1.2跳頻抗干擾技術(shù)。在無線通信抗干擾技術(shù)中，跳頻抗干擾技術(shù)非常關(guān)鍵，其在超短波設(shè)備中使用較多[2]。在使用年限上，跳頻抗干擾技術(shù)的使用時間非常長，符合民用通信的特性，并且因為使用頻率高，在技術(shù)上是很成熟的。無線電信頻技術(shù)是跳頻抗干擾技術(shù)的核心，要遵循指定的規(guī)律應(yīng)用，確保跳頻抗干擾技術(shù)在應(yīng)用過程中的跳變速度不會太快或太慢，不會帶來較大的影響。2.2空間處理抗干擾技術(shù)。2.2.1自適應(yīng)天線技術(shù)。自適應(yīng)天線技術(shù)采用智能化控制算法實現(xiàn)天線的定向波束[3]，并且在此過程中其主瓣指向特定用戶，而后瓣則指向非特定用戶，從而在保證特定用戶較好通信質(zhì)量的同時，對非特定用戶產(chǎn)生較低的干擾，而且還可以有效緩解電磁污染問題。2.2.2分集技術(shù)。在傳輸信息過程中，要減輕衰落的影響，通常會采用多種技術(shù)，其中一種是合并技術(shù)，另外一種是分離技術(shù)[4-5]。對于我國現(xiàn)階段信息的處理方式而言，不論是合并還是分離，在傳播過程中都能夠提高信噪比、分離率，但是在通常情況下我國都是在通信過程中使用分集技術(shù)，然后通過與多發(fā)信息干擾進行對抗，來發(fā)揮無線通訊抗干擾的作用。2.3時域處理抗干擾技術(shù)。2.3.1跳時技術(shù)。跳時技術(shù)也就是在通信時，對信號發(fā)射的時間軸進行跳變，它的作用與跳頻技術(shù)相似。跳時技術(shù)在開始時要劃分時間軸，并且用擴頻碼控制發(fā)射信號[6]，并利用排序完整的跳時碼移動按鍵。若聯(lián)合其他抗干擾技術(shù)，則能夠?qū)⒖垢蓴_能力發(fā)揮到最大。2.3.2通信猝發(fā)技術(shù)。由于信號長期處于暴露狀態(tài)，所以，不同的因素都可能干擾信號，從而促使信息出現(xiàn)突發(fā)性中斷現(xiàn)象。為了保證信號在傳播時更快、更穩(wěn)定，技術(shù)人員研發(fā)通信技術(shù)，以達到在暴露期間降低通信干擾的目的。并且，猝發(fā)技術(shù)也是儲存信息的技術(shù)，所以，在高速發(fā)送信息的過程中，它也能夠減少脈沖的干擾，從而降低信息被截獲的概率。2.4新技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。2.4.1多維聯(lián)合抗干擾技術(shù)。多維聯(lián)合抗干擾技術(shù)涵蓋各處理域內(nèi)和域間的切換技術(shù)，包括波束切換、信道切換、頻率切換以及多域協(xié)同和多域自適應(yīng)切換等[7]。具體出現(xiàn)的研究趨勢包括頻域-速度域聯(lián)合、頻域-功率域聯(lián)合、非協(xié)同跳頻和消息驅(qū)動的跳頻等。2.4.2認知抗干擾認知抗干擾技術(shù)是認知通信思想在抗干擾通信領(lǐng)域的應(yīng)用，即根據(jù)電磁干擾環(huán)境智能地產(chǎn)生最佳抗干擾方式，大大提高系統(tǒng)的抗干擾能力和頻譜的利用率，實現(xiàn)高效可靠的抗干擾通信。認知抗干擾通信技術(shù)通過對復(fù)雜電磁干擾環(huán)境的認知，采用學(xué)習(xí)和智能決策方法，實現(xiàn)高效可靠的信息傳輸，是新一代抗干擾通信系統(tǒng)發(fā)展的重要方向[8]。具體出現(xiàn)的研究趨勢包括：基于馬可夫決策流程（MDP）法的認知抗干擾、MIMO-CR技術(shù)和基于分布式概率協(xié)議的干擾對消等。無線通信抗干擾技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀如圖1所示。

1無線通信中的干擾類型

（1）同頻干擾。同頻干擾指的是因無線電磁波所傳輸環(huán)境較為復(fù)雜，有用信號同其他不同信號的載頻可能相同，由此引發(fā)該同頻信號對接收機運行產(chǎn)生影響。

（2）鄰頻干擾。鄰頻干擾指的是干擾信號載頻類似于有用信號，造成其功率落入接收機接收有用信號的頻譜頻帶內(nèi)，對接收機產(chǎn)生影響。鄰頻干擾與同頻干擾問題主要出現(xiàn)在頻分復(fù)用蜂窩小區(qū)中。此種小區(qū)將總頻帶設(shè)定成多個子帶，隨后各小區(qū)各選用一個子帶，各配置一個基站，多個小區(qū)再組合為一個區(qū)群，各區(qū)群完全使用整個頻帶。由此用多個小功率基站替換一個大基站，因有限頻帶資源在不同區(qū)群中進行多次利用，系統(tǒng)容量得到大幅度提高。同時，因隔一段距離頻率會重復(fù)出現(xiàn)，所以會產(chǎn)生同頻小區(qū)間的干擾；而在同一區(qū)群內(nèi)，小區(qū)間距離較近，若其頻率接近，便會產(chǎn)生鄰頻干擾。

（3）互調(diào)干擾?；フ{(diào)干擾指的是因兩種以上不同頻率有用信號在穿過同一非線性電路過程中，有用信號間會出現(xiàn)互相調(diào)制，由此產(chǎn)生新頻率成分的現(xiàn)象。但并非新頻率成分的產(chǎn)生就會造成干擾，只有當(dāng)新頻率成分落在接收機容許頻帶范圍內(nèi)時才會形成干擾。

2無線通信中的抗干擾技術(shù)措施

2.1多入多出無線傳輸技術(shù)與虛擬智能天線技術(shù)

一、頻譜擴展抗干擾技術(shù)分析

1、DS直接序列擴頻。所謂DS直接序列擴頻，就是在較寬的頻帶上，通過擴展信號，以便于將頻帶的單位功率降低。通過DS直接序列擴頻，可以將功率譜密度有效的降低，優(yōu)點眾多，不僅隱蔽性較好，具有較低的截獲率，還能夠有效的對抗多徑干擾。與此同時，利用DS直接序列擴頻，當(dāng)處于熱噪聲以及信道噪聲的環(huán)境下，還可以保證較低的通信功率譜數(shù)，這樣信號可以較為容易的實現(xiàn)隱藏。

2、FH跳頻技術(shù)。利用頻譜擴展，載波頻率就可以利用偽隨機的形式在眾多頻率上跳變。FH跳頻技術(shù)可以有效規(guī)避在某一頻段上存在的強干擾。其原理就是針對較為強烈的干擾實現(xiàn)隔離，從而確保有效頻段信息的傳輸?shù)馁|(zhì)量。一般來說，跳頻技術(shù)分為兩大部分，即頻率自適應(yīng)以及功率自適應(yīng)。前者就是在通信過程中實時監(jiān)測干擾頻率，以便實現(xiàn)跳頻；后者則是確保無線通訊能夠與調(diào)整后的發(fā)射頻率相適應(yīng)，以便保證跳頻后仍能實現(xiàn)通信的傳遞。

3、TH跳時技術(shù)。從某種角度來說，跳時技術(shù)與跳頻技術(shù)類似，就是指在時間軸上發(fā)射信號從而實現(xiàn)跳變。在開始部分跳時技術(shù)必須對時間軸進行劃分從而形成眾多時片，然后再通過擴頻碼控制時片，最后通過碼序完成整個技術(shù)過程。TH跳頻技術(shù)特點顯著，因其時片較窄，所以必須將信號頻譜進一步擴展。該技術(shù)必須與其他抗干擾技術(shù)一起使用，只有這樣才能確保其性能的發(fā)揮。

4、組合擴頻。組合擴頻就是將上述三種抗干擾技術(shù)進行有效的組合，從而實現(xiàn)無線通信抗干擾效果的最大化。通過優(yōu)化組合可以極大的提高無線通信的抗干擾能力。

二、非頻譜擴展抗干擾技術(shù)分析

隨著時代和科技的進步，我們使用的通信工具發(fā)生了很大的變化，推動其變化的原因是通信技術(shù)的變化。以前我們使用的還是像有線電話的有線通信技術(shù)，而經(jīng)歷了幾十年后我們現(xiàn)在用的手機是用的無線通信技術(shù)。無線通信技術(shù)方便了我們的工作和生活，但其發(fā)展和使用過程也并不是沒有問題的，其還是有自身的缺陷的。如今我們幾乎都在使用手機這種利用無線通信的通信工具，而這種通信是看無線通信中的電磁波來進行傳輸?shù)?，如果在一起使用的無線通信設(shè)備較多，那么無線通信就會受到其他信號的干擾，影響無線通信的質(zhì)量。為了促進無線通信的發(fā)展，要解決好無線通信中的干擾問題，應(yīng)用抗干擾技術(shù)提升信號質(zhì)量。

1無線網(wǎng)中存在的干擾類型

1.1雜散干擾類型。人類接收到的信號是通過信號發(fā)射機來傳輸?shù)?，在其發(fā)射的過程中其發(fā)射的信號一般都是功率較大的信號，大功率信號也存在弊端。大功率信號的弊端就是其在發(fā)射過程中會產(chǎn)生其他的雜散的信號，而這種信號是會被接收者接收的，一旦被某設(shè)備接收了那么設(shè)備的通信質(zhì)量就會被降低。1.2互調(diào)干擾類型?；フ{(diào)干擾，顧名思義就是在接收信號的過程中會受到其他信號的干擾?；フ{(diào)干擾出現(xiàn)的情況是在兩個或者多個干擾信號同時被接收到，這這幾種干擾信號的作用下，接收的信號和內(nèi)容質(zhì)量會下降甚至很差。1.3阻塞干擾類型。無線通信中的信號是通過放大器來傳輸?shù)模蓴_的信號也是通過放大器來傳輸?shù)?。在實際工作中放大器的工作是靠放大倍數(shù)來指揮執(zhí)行的，放大倍數(shù)的設(shè)定是根據(jù)放大微弱信號需要的整機增益來設(shè)置的，但是干擾信號在用放大器進行傳輸時，放大器的設(shè)定值是超過了范圍的，從而放大器對實際的信號的傳達放大倍數(shù)降低，降低甚至無法正常接收到信號。

2無線通信中典型的抗干擾技術(shù)分析

2.1跳頻技術(shù)。跳頻技術(shù)對無線通信抗干擾要重要的作用，在無線通信抗干擾的工作中跳頻技術(shù)也是很常用的技術(shù)。一般來說，跳頻技術(shù)一般用在民用的無線通信系統(tǒng)中具體有一些原因：一是無線通信技術(shù)的使用者大部分都是人民，其使用數(shù)量是龐大的，為了保證民用通信的使用質(zhì)量就需要這樣的強大的抗干擾技術(shù)。二是跳頻技術(shù)應(yīng)用靈活，跳頻技術(shù)的含義是通過一定的規(guī)律和速度進行來回的跳動的無線通信技術(shù)干擾手段，其具有規(guī)律性和速度性，其能在利用多頻率頻移鍵控進行碼序列選擇的情況下，努力保持載波頻率不斷的發(fā)生跳變，最后實現(xiàn)頻譜擴展。跳頻技術(shù)具有以下特點：調(diào)速與無線通信跳頻系統(tǒng)的性能成正比，調(diào)速越高其無線通信跳頻系統(tǒng)的性能就越好，調(diào)速越低那么無線通信跳頻系統(tǒng)的性能就越差；跳頻寬度和無線通信系統(tǒng)的抗干擾性能也成正比，跳頻帶寬越寬就說明無線通信系統(tǒng)的抗干擾性能就越好，跳頻帶寬越窄那么無線通信系統(tǒng)的抗干擾性能就越差。2.2擴頻技術(shù)。擴頻技術(shù)在無線通信系統(tǒng)中是通過減少電磁的干擾來達到抗干擾的目的。無線通信中發(fā)射和接受的信號是不能輕易的改變的，其是真實存在的不能把它消滅。既然不能消滅那就通過一定的方式減輕干擾。在實際中，利用波狀形的合成噪聲的方法來減輕干擾。直接序列擴頻技術(shù)在擴頻技術(shù)中使用的較多，其工作原理是利用噪聲環(huán)境對干擾信號進行傳播，擴展無線通信信號頻帶，降低和保持功率譜密度。2.3高頻自適應(yīng)抗干擾技術(shù)。高頻自適應(yīng)抗干擾技術(shù)的核心在于自適應(yīng)，自適應(yīng)就是能夠?qū)Σ煌沫h(huán)境進行自身內(nèi)在的調(diào)整，既對通信條件的變化作出正確的反應(yīng)。高頻自適應(yīng)抗干擾技術(shù)包括自適應(yīng)均衡、分集自適應(yīng)以及自適應(yīng)調(diào)零天線等，這些技術(shù)都是在不同的環(huán)境下采用的。高頻自適應(yīng)抗干擾技術(shù)在實際操作中要進行實時的觀察，觀察頻率并根據(jù)實際情況來選擇頻率，使其一直在執(zhí)行抗干擾工作。2.4虛擬天線抗干擾技術(shù)。虛擬天線抗干擾技術(shù)是在實踐中產(chǎn)生的最先進的抗干擾技。虛擬天線抗干擾技術(shù)是利用虛擬的天線來代替實際需要的天線，使其他裝備的通天線互相產(chǎn)生作用，在同一區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)虛擬天線的作用，減少干擾。

3無線通信中抗干擾技術(shù)的應(yīng)用