快速跳频通信系统同步技术研究

软件无线电跳频技术研究摘要：软件无线电台是软件无线电技术在通信电台中的应用，本文围绕软件无线电技术与跳频技术概念简介、dds基本概念与设计原理简介、dds在软件无线电跳频技术中的应用、跳频功能在软件方面的实现四大部分展开讨论，对软件无线电跳频技术进行了一个系统的研究。

关键词：软件无线电、跳频、dds、中图分类号：tp91文献标识码：a文章编号：1007-9599 (2013) 07-0000-021软件无线电技术与跳频技术概念简介1.1软件无线电技术。

软件无线电是为了实现与下一代无线通信系统同步运行所产生的新型系统，被各相关领域公认为是目前最具有前景的新型通信技术，该技术是在1992年由miltre公司旗下的数十人研发出来的，整个技术均是围绕以下思想为核心进行研发：通过构建一个具有开放性、标准化的通用硬件平台，用软件来实现数据格式、调制解调等工作。

软件无线电的技术核心是将电线杆应的射频模拟信号转化为数字化模式，使其能够通过数字化信号处理器或者计算机处理器进行处理，处理之后再利用软件来实现其他多种功能。

通过这种处理，可以使其获得更有效的扩展性能及适应性，整个系统都着重于它的开放性及全面性。

硬件的相关配套功能的变更均能够通过对软件进行更改而实现，最后达到新的功能。

1.2跳频技术。

在传统的无线电通信中，通常是采用“定频”的方式进行运作，在这种工作模式下，虽然可以在适当的时间内切换通信频率，但是由于通信频率的切换时间较长，因此其载波频率在一定的时间段内是恒定不变的，但是根据目前战争通信的现状来看，敌方只要发现到我方频率，就可以轻而易举地进行频率截获或进行干扰，因此这种方式不能较好地维护隐私，保密性和抗干扰性不佳。

基于这种现状，我们研发出了跳频技术，并在通信领域中得到广泛的应用。

跳频技术与传统的固频技术最大的不同就是在于跳频技术多了一个地址码产生器，任何一个电台的地址码产生器均会产生一个区别于其他电台的伪随机序列地址码，用来控制频率合成器的本振频率，这种输出的频率会随着伪随机序列的改变而改变，且相同的地址码序列也随之在接收端被输出，本地频率合成器产生的频率码与预期接收的信号频率保持同步变化，最后跳频信号被转化为固频信号，在一系列解调之后恢复到原信息码。

跳频通信网台分选方法的研究摘要：随着经济的发展，跳频通信被广泛应用于短波、超短波电台和数据链技术等军用领域，以及蓝牙、GSM和卫星通信等民用领域，具备抗干扰性强、频谱利用率低、截获概率低、组网方式灵活和信道衰减慢等优点，因此针对跳频通信的侦测技术成为研究热点。

关键词：跳频通信；网台分选；方法研究引言现代信息化战争中，跳频通信由于其低截获概率、组网方式灵活、信道衰减缓慢等优点，在军事通信、指挥、控制和情报系统均得到了广泛应用。

对于信号侦查方而言，跳频信号的网台分选是一个非常重要的环节，具有重要的理论研究和工程应用价值。

1跳频通信工作原理、特点与技术指标1.1跳频通信的基本原理在发送方，待发送的原始信息经过调制得到中频调制信号，在伪随机的跳频序列的作用下，生成高稳定度和高精度的离散射频频率，信号再通过射频调制发送给接收端。

接收端使用相同的伪随机序列生成取值相同、同步跳变的本振，最后通过解跳和解调恢复出原始信息。

非合作条件下，敌方不清楚跳频信号的载频跳变规律，因此无论是人为施加的干扰信号还是随机的干扰信号，即使进入了接收端，由于外来跳频图案与本地图案不一致，无法通过解跳和解调，因此系统不会受到干扰。

对于非合作侦察方，由于载频跳变规律未知，为了尽可能的获取更多的情报，往往需要接收预设频段内的所有信号，并进行一系列处理。

1.2特点具有较强的抗干扰能力。

跳频信号的频率在一个很宽的范围内伪随机跳变，使干扰信号不能保证每一时刻都与其频率相同，因此有效躲避了敌方的干扰。

且跳频信号的带宽越大、频率数目越多、跳率越高，抗干扰能力越强。

截获概率低。

跳频信号的频率在伪随机序列的控制下随机跳变，使得敌方难以获取跳频图案，难以获知频率跳变规律，难以截获通信信息。

组网能力灵活。

不同的用户可以使用不同的频率集，也可以使用相同的频率集，但必须是不同的跳频序列，以保证绝大多数的频率在同一时刻是不同的，避免用户之间的干扰。

用户只能解调与自己保持同步、具有相同跳频序列和相同频率集的跳频信号，不会或很少受到其他用户的干扰。

跳频原理
跳频（Frequency Hopping）是一种无线通信技术，用于在无线信道中抵御干扰和窃听。

该技术通过在通信过程中快速改变信号的频率来实现。

跳频的原理是基于时分多址（Time Division Multiple Access，TDMA）技术和频分多址（Frequency Division Multiple Access，FDMA）技术。

在跳频系统中，通信双方事先约定一组用于跳
频的频率序列，在信息传输过程中按照这个频率序列进行频率的切换。

跳频系统的发射器和接收器需要通过同步信号进行同步，以便在通信过程中准确地进行频率切换。

发射器和接收器的跳频序列需要严格一致，通常是通过伪随机序列生成算法生成。

在跳频通信中，数据被分成一系列较小的数据包进行传输。

每个数据包在分配的时间段内通过不同的频率进行传输。

接收端根据之前约定好的频率序列，可以正确地接收和解析出原始的数据。

跳频技术具有抗干扰和窃听的特点。

由于频率在传输过程中不断变化，即使有人试图对某一频率进行干扰或窃听，由于频率的变化，这种试图也会变得无效。

此外，跳频技术还可以通过将频率序列加密，进一步提高通信的保密性。

总体来说，跳频技术通过快速改变信号的频率来抵御干扰和窃
听。

它在军事通信、无线网络以及一些对保密性和可靠性要求较高的应用中得到了广泛应用。

摘要现代战争首先是信息化战争，谁掌握了战场信息的主动权，谁就增加了取胜的砝码。

数据链作为一种信息处理分发系统，为战斗人员实时提供有关数据和完整的战场态势信息，成为影响战争胜负的重要因素，跳频体制数据链技术具有更好的实时性、效率和保密性，因此研究跳频体制数据链技术，成为数据链研究中的占有重要内容，并且具有很大的实用价值。

本文对跳频体制数据链技术进行研究和仿真，本设计选用MATLAB仿真软件。

首先分析了数据链跳频系统的基本组成、数据链技术、软扩频技术、跳频技术和MSK调制解调基本原理。

按照数据链性能要求，发射机部分，采用M序列进行软扩频，选取了适合的跳频技术方案，再进行MSK调制。

接收机部分，完成解跳恢复到中频信号，再对中频信号MSK解调和M序列译码得到原始信号。

通过整个系统的仿真与实现，得出噪声与解调信号误码率的关系，进而体现跳频体制数据链技术的抗噪声性能。

关键词：数据链；MSK调制；M序列；仿真AbstractFirst modern war is an information-based war, who mastered the initiative of the battlefield information, who win you increase the weight.As a kind of distributed information processing system, data chain provided our fighters real-time data and complete the battlefield situation information, become the important factors influencing the war the outcome, the frequency hopping system data link technology has better real-time performance, efficiency and confidentiality, so the frequency hopping system data link technology, become an important content in the study of data link, and has great practical value.In this paper, the frequency hopping system data link technology research and simulation, this design selects the MATLAB simulation software.Data link frequency hopping system is firstly analyzed, the basic component of data link technology, soft, frequency hopping spread spectrum technology and basic principle of MSK modulation demodulation.According to the data link performance requirements, transmitter part, M sequence is adopted to improve the soft spread spectrum, selected the suitable frequency hopping technology solutions, and then to MSK modulation.Jump back to the intermediate frequency signal receiver part, complete solution, and the intermediate frequency signal decoding MSK demodulation and M sequence to get the original signal.Through the simulation and realization of the whole system, it is concluded that noise and demodulation signal, the relationship between ber and show the frequency hopping system anti-noise performance of data link technology.Keywords : data link; MSK modulation; M sequence; Simulation目录1 绪论 (1)2 跳频体制数据链 (4)2.1 数据链概述 (4)2.1.1 数据链概念 (4)2.1.2 数据链分类 (4)2.1.3 数据链系统结构 (4)2.2 典型跳频体制数据链 (5)2.2.1 典型跳频体制数据链理论基础 (5)3 跳频体制数据链关键技术研究 (7)3.1 直接序列扩频通信技术 (7)3.1.1 扩频通信技术 (7)3.1.2 软扩频技术 (8)3.2 跳频通信技术 (10)3.2.1 跳频通信系统机理 (10)3.3 跳频通信同步技术 (12)3.3.1 跳频通信同步技术原理 (12)3.3.2 跳频通信同步应用 (13)3.4 跳频体制数据链调制解调技术 (16)3.4.1 MSK信号基本原理 (16)3.4.2 MSK信号调制原理 (19)3.4.3 MSK信号解调原理 (23)4 跳频体制数据链通信机理仿真及分析 (28)4.1 总体设计方案 (28)4.2 设计方案可行性分析 (28)4.2.1 正交调制技术可行性分析 (28)4.2.2 频率相干解调技术可行性分析 (32)4.3 总体设计参数 (34)4.4 仿真结果及分析 (35)4.4.1 正交调制技术仿真结果及分析 (35)4.4.2 频率相干解调技术仿真结果及分析 (39)4.4.3 基于MSK信号频率相干解调技术的抗干扰性能分析 (46)结论 (53)致谢 (54)参考文献 (55)附录A 英文原文 (56)附录B 汉语翻译 (56)附录C 参考代码 (61)1绪论在冷兵器时代，军队的指挥很大程度上要靠旗帜、灯火等。

跳频通信系统的研究与Matlab仿真摘要:跳频通信技术具有较强的抗干扰能力,因此一直是扩频通信技术研究中的一个重点。

在阐述跳频通信基本原理和实现方法的基础上,利用Matlab提供的可视化工具Simulink建立了跳频通信系统仿真模型,详细讲述了各模块的设计。

在给定仿真条件下,对该跳频通信系统在宽带噪声干扰工作机制下进行了仿真,得到了在宽带噪声干扰下的误码率-信噪比曲线。

结果表明,跳频通信系统的抗干扰能力优于传统的定频通信,在战术通信中有更高的可靠性。

此外还提出了提高跳频通信对抗宽带噪声干扰能力的改进方法,它对研究跳频通信系统抗干扰的性能具有借鉴作用。

关键词:跳频通信;抗干扰;误码率;信噪比中图分类号:TN911文献标识码:ANIEWei,GUOMei-hua,ZHANGYong-jie0引言扩频是一种经典的无线通信技术,包括跳频(FH)、直接序列扩频(DS)、跳时(TH)及其混合扩频方式等。

由于跳频通信的抗截获、抗干扰能力强,保密性能好,在军事抗干扰通信中得到了广泛应用,目前世界各国军队已普遍装备各种跳频电台[1]。

因此,分析跳频通信系统,研究提高抗干扰能力的方法,对保障军事通信的可靠性具有重要的应用价值。

计算机仿真技术由于其灵活高效及准确的特点在通信研究中得到了广泛应用。

本文借助计算机仿真工具Matlab/Simulink对典型干扰下的基于跳频扩频技术的仿真建模分析研究,为电子战条件下抗干扰性能分析提供仿真评估条件。

1跳频扩频系统的工作原理跳频通信的工作原理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,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[2]。

从时域上来看,跳频信号是一个多频频移键控信号;从频域上来看,跳频信号的频谱在宽频带上随机跳变[3]。

与定频通信相比,跳频通信比较隐蔽,只要对方不清楚载频跳变的规律,就很难截获通信内容。

同时,跳频通信具有良好的抗干扰能力,即使有部分频点被干扰,仍能在其他的频点上进行通信[4]。

什么是跳频通信关于跳频通信技术，相信知道的人不在少数。

调频指的是不在固定频率下发射，而是在若干个频点上不停转换，以加强保密性和抗干扰性。

今天有位网友贴出了帖子向大家详细介绍调频通信技术，下面就一起来看看吧。

（原贴地址《跳频通信技术》）跳频通信技术是在现代信息对抗日益激烈的形势下迅速发展起来的，它具有很强的抗搜索、抗截获、抗干扰能力。

因此，各国军方对这一先进技术的发展和应用十分重视。

大家知道，无线电通信是战场上保障作战与指挥的重要手段。

但无线电通信易遭受干扰，特别是短波通信领域，不仅易遭到天电、工业等自然干扰，而且还要遇到敌方人为的跟踪、阻塞、多径干扰等各种通信干扰。

因此改善短波通信性能，提高其抗干扰能力，就成了无线电通信技术不断创新和发展的重要课题，跳频通信技术装备也就应时而生。

搜索跳频通信系统的频率取值可多达几百个、几千个，甚至上万个，形成很宽的射频频谱。

那么，跳频通信为什么能够抗敌搜索呢？假设电台跳频规律为伪随机跳频，而每秒跳频1000次，即在一个频率点上可驻留时间仅1ms，则意味着总共有数千个可能用于通信的频率点，由于敌方通信侦察搜索并不知道跳频的规律，且“跳频图案”常常是随机性地设置，敌方就要对每一个新的工作频率点进行寻找，而且必须在远小于1ms的时间内完成，所以要制造这样的通信侦察搜索接收机是相当困难的。

因此，跳频速率越高，“跳频图案”越复杂，就越能有效地抗敌通信侦察搜索。

截获跳频系统的“同步”，是关系到跳频通信能否建立的关键。

同步的含义包括：收发通信两端跳频频率表与“跳频图案”对应一致；收发通信两端载频跳变的起始时刻和该时刻的频率值对应一致。

这就要求收端获得与发端有关的跳频同步信息，并不断地校正收端本地时钟，使之与发端的时钟高度一致。

由于同步是跳频系统的核心，通常要满足以下几点：其一，建立同步的自动快速、高效检测跳频信息，实现准确的跳频同步；其二，稳定可靠地启动一次同步，完成有关信息的识别、检验；其三，要有很高的同步可靠性、隐蔽性和抗截获能力；其四，要有较高的同步概率，较快的同步时间。