跳频通信主要有哪些行业发展应用?
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跳频技术在GSM、无线局域网、室内无线通信、卫星通信、水下通信、雷达、微波等多个领域得到了广泛的应用。跳频技术其实就是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。常规跳频是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。随后又产生了自适应跳频,增加了频率自适应控制和功率自适应控制。
简而言之,就是通信的时候,将信息调制到不同频率上进行传送。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。
跳频通信是军事通信的主要手段之一,因此在复杂的通信环境下保证跳频通信系统的正常工作就变得十分重要。文章首先介绍了跳频系统,并给出了跳频系统整体仿真图。其次分析了跳频系统中常见的几种干扰,主要包括:宽带噪声干扰、部分频带噪声干扰及跟踪式干扰。根据各个干扰的干扰机制及特点,利用Simulink软件对各种干扰类型进行仿真建模。最后通过将各干扰信号加入已搭建好的跳频通信系统模型中得到不同类型干扰下系统的误码率曲线。通过仿真得到的数据与误码率曲线图,分析跳频通信系统对抗各干扰的能力,总结并提出了相应的改进措施。
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。采用跳频技术是为了确保通信的秘密性和抗干扰性。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。
在广阔地域使用短波通信,都希望通信话路畅通和保密。然而他们常遇到窃听、电子对抗、信道拥塞等问题。常规短波电台用固定频率发射和接收。因而无法避开窃听、人为干扰、信道阻塞。这些问题必须利用跳频技术才能彻底克服。“跳频通信”就是针对上述传统无线电通信的弊端,使原先固定不变的无线电发信频率按一定的规律和速度来回跳变,而让约定对方也按此规律同步跟踪接收。由于敌方不了解我方无线电信号的跳变规律,很难将信息截获。尽管它亦可以采用“跟踪干扰”的方式来干扰我方电台,但由于跳频频谱变化无常,往往是敌方刚搜索到某发送频率,它立即又变了,很难做到紧跟不舍。可能有人会提出全面实行干扰(即“宽带阻塞干扰”)的方法,但这样做不仅会耗费巨大功率,而且还可能因此而暴露自己和对己方通信造成严重干扰。跳频通信是一种数字化通信,是扩频通信的一种。在这种通信方式中,信号传输所使用的射频带宽是原信号带宽的几十倍、几百倍以至几千倍。但仅就某一瞬间来说,它只工作在某一频率上。
跳频的原理是:按全网预设的程序,自动操控网内所有台站在一秒钟内同步改变频率多次,并在每个跳频信道上短暂停留。周期性的同步信令从主站发出,指令所有的从站同时跳跃式更换工作频率。跳频通信的原理说来也并不复杂。它是在普通无线电短波通信基础上增加一个“码控跳频器”。它的主要作用是使跳频通信发射的载波按一定规则的随机跳变序列发生变化。
实现跳频通信的关键是,收发双方受伪随机码控制的、用来改变载频频率的本振频率必须严格同步。跳频伪随机码的改变可用微型计算机控制;改变计算机的程序,就可改变跳频的规律。跳频变化的方案不止一套,且经常更换,要识破它就犹如大海捞针,十分困难。就通信的安全性而言,跳频短波通信比卫星通信更为可靠。这是因为提供卫星服务的机构对其所属国承担了战略责任,必须受到该国政府的控制,而跳频短波通信是完全自主的,因而也是最可信赖的,在涉及国家安全和社会安全的场合,跳频短波通信的地位无可取代。目前世界各电台厂商提供的多数是普通数字式跳频。数字跳频的缺点是跳频频谱不够隐蔽,容易被识别、破译、跟踪。
近两年出现了更先进的智能边带跳频模式,这是边带跳频和智能跳频的统称。边带跳频是在数字跳频基础上发展的更高级技术,它将跳频码隐含于边带话音中,隐含的跳频信号近似边带噪声,比一般的数字跳频更难被识别,破译和跟踪。智能跳频则是一种具有极强的频带适应技术,能够在256KHz跳频频带内自动识别和弃用拥塞信道。明显净化通信背景。例如在夜晚,短波信道常常被各种嘈杂的信号所占据,利用智能跳频,可以将整个通信网自动调整到干净的信道区,通信背景自然就会干净和安静的多,有用信号将明显变的清晰。
一直以来,传统的无线通信都是采用“定频通信”,即固定频率工作,但随着无线电技术的不断发展,跳频通信的技术逐渐成熟,目前很多无线通信设备都是采用跳频工作模式,那么到底什么是跳频通信呢?它的工作原理是怎样的,与定频通信相比又有何优势呢?今天我们就来讲一讲定频通信与跳频通信。
定频通信:
即固定频率工作,设备在传输信息时,使用固定的带宽,信号被调制到固定的频段后在信道内传输。定频传输的速度快,通信延迟低,但很容易受到信道内其他信号的干扰,造成数据丢失,乱码等现象。
跳频通信:
与定频通信不同的是,跳频通信会将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,也就是说,跳频通信的载波频率会随机跳变,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,跳频技术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。
跳频通信的工作原理:
跳频可以降低多种类型的干扰,如同信道干扰,邻信道干扰,互调干扰等。跳频使移动台所受的连续长时间干扰变成单个突发脉冲的不连续干扰;而这种干扰通过信道解码、去交织与纠错技术,可以在很大程度上获得纠正。因此采用跳频技术后使得GSM的基站和移动台可以工作在较恶劣的电波环境下。
跳频通信的由来:
跳频通信是扩频通信的一个分支,是对抗无线电干扰的有效手段。跳频技术最早是基于军事领域而开发的,主要是为了保障数据的机密性。
最早的跳频技术,是由维也纳的一个犹太人海蒂拉玛发明的,当时主要是为了研发出一个抵挡敌军电波干扰或防窃听的军事通讯系统,1941年研发成功后,海蒂拉玛还为这项技术申请了专利,但没有受到美国军方的认可。直到1985年,高通公司以这项技术为基础,研发了CDMA无线数字通信系统,并以此系统起家,成为了世界500强的大公司。
从上世纪第一台跳频电台诞生至今,跳频通信饱受世界各国青睐,世界各国军队开始普遍装备跳频电台,同时跳频通信又被广泛拓宽并应用到民用领域,所以跳频通信技术有了长足发展。
亿佰特E34、E62系列数传电台均采用自动跳频技术,采用跳频技术就是为了确保通信的秘密性和抗干扰性,亿佰特多通道自动跳频通信,可极大增加通信抗干扰能力,与定频通信相比,跳频通信比较隐蔽也难以被截获。