頻保密技術(shù)在超短波無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
時(shí)間:2022-07-12 10:10:59
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摘要:超短波無線通信系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)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(qiáng)的隱蔽性特點(diǎn)。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(shì),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(duì)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(chǎng)中“高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)”領(lǐng)域,“電子戰(zhàn)”的競(jìng)爭(zhēng)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(qiáng)的抗干擾能力與抗測(cè)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(shí)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(shí)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(shì),關(guān)鍵在于跳頻保密技術(shù)自身擁有的突出優(yōu)勢(shì),而這些特征正是非常契合超短波無線通信環(huán)境下對(duì)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(shí),兩者卻也推動(dòng)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(kuò)建需耗費(fèi)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(duì)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(cuò)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(duì)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(shì)來說,跳頻保密技術(shù)的通信主要有幾個(gè)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(shì)
2.1保密性強(qiáng)
由于跳頻保密技術(shù)系統(tǒng)載波具有快速跳變的特點(diǎn),使另一方無法截獲通信信息。即使被截取了某一環(huán)節(jié)的載波頻率,也會(huì)因?yàn)樘l頻點(diǎn)具有很強(qiáng)的偽隨機(jī)特征,使得截取方也不能預(yù)測(cè)到接下來會(huì)跳到哪個(gè)頻點(diǎn)上。
2.2抗衰落
抗衰落的工作原理為,假使相鄰跳變的頻差非常大,而形成的頻率衰落屬于某一個(gè)窄帶現(xiàn)象,頻差大的頻率在同一階段出現(xiàn)的衰落情況是非常小的,頻率跳變至別的頻率時(shí),那么則能夠維續(xù)正常的通信。
2.3抗干擾
基于跳頻保密情況下的無線通信系可以很好的實(shí)現(xiàn)抗頻帶阻塞式干擾。但是,此類抗干擾需要在條件具備下才能夠得以限制。例如,在頻點(diǎn)數(shù)目足夠多,能夠滿足在跳頻頻域占一定寬度時(shí)方可實(shí)現(xiàn)抗頻帶阻塞式干擾。
2.4抗多徑
跳頻保密技術(shù)之所以可以完成抗多徑,是因?yàn)樗梢灶A(yù)先設(shè)計(jì)接收機(jī)的兩條信號(hào)方向,即直射波和反射波,這兩條路徑會(huì)存在相對(duì)的時(shí)延差。某一個(gè)信號(hào)路徑波到達(dá)接收機(jī)時(shí),假使設(shè)備的頻率已跳至其他的頻率,那么此時(shí)接收機(jī)就能夠避免后至信號(hào)路徑波的干擾,滿足一定程度上抗多徑的需求。
3跳頻保密技術(shù)在超短波無線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)
3.1跳頻圖案
跳頻圖案需要滿足幾個(gè)層面的要求:①任何跳頻圖案都能夠應(yīng)用頻隙集合的全部頻隙,以完成最大限度的處理增益;②任何兩個(gè)跳頻圖案在一定時(shí)延之下出現(xiàn)頻隙重合盡量少;③為了達(dá)到多址通信,則需要序列數(shù)量盡量多;④跳頻圖案所實(shí)現(xiàn)電路較為簡(jiǎn)單。
3.2同步技術(shù)
同步技術(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣程度不僅直接影響到通信系統(tǒng)性能的好壞,還會(huì)直接影響到通信系統(tǒng)是否可以有序工作和是否可以體現(xiàn)跳頻保密技術(shù)應(yīng)有效果。因此,同步技術(shù)應(yīng)當(dāng)具備以下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn):首先,同步創(chuàng)設(shè)的過程必須要快;其次,同步技術(shù)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)本身具備很好的抗干擾水平;再次,同步技術(shù)具備十分強(qiáng)的隱蔽程度與抗偵察程度,最后,同步技術(shù)能夠達(dá)到通信系統(tǒng)的組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),以及“再同步”的性能要求。
3.3頻率合成器
跳頻保密技術(shù)中的頻率合成器在通信系統(tǒng)中屬?zèng)Q定性的部件,其總跳變頻率及其速率都直接影響了通信系統(tǒng)的抗干擾水平。自工作原理的邏輯而言,跳頻保密技術(shù)的合成器和常規(guī)的合成器并未有顯著的差別,然而其主要有兩層面的特性。一方面主要是受到序列的左右,數(shù)量的增加其頻率也會(huì)進(jìn)一步變寬,因而通信系統(tǒng)的處理增益程度也就更大;另一方面就是可以最大限度地快速切換頻率,進(jìn)而可以讓通信系統(tǒng)能夠非??焖俚赝瓿深l率直接的轉(zhuǎn)換,最終規(guī)避與外界環(huán)境的干擾。整體而言,跳頻保密技術(shù)對(duì)頻率合成器的要求非常嚴(yán)格,比常規(guī)的設(shè)備苛刻很多。由上可知,對(duì)頻譜純的輸出有很大標(biāo)準(zhǔn),能夠選擇的頻率數(shù)(N)特別之大,跳變快、頻率的直接鎖定時(shí)間非常小、指令的切換速度非??斓取R话愣裕谔l保密技術(shù)的頻率合成器主要可分為直接式與間接式兩種。
4仿真分析
在對(duì)跳頻保密技術(shù)的碼的擇取上,本文采用混合混沌序列的形式予以加密。并通過Matlab對(duì)超短波無線通信系統(tǒng)實(shí)施仿真,首先創(chuàng)設(shè)每一個(gè)系統(tǒng)部分的模型框圖,如圖1所示。該混沌擴(kuò)頻序列所形成的偽隨機(jī)序列的碼元時(shí)間非常長(zhǎng)、且具有很強(qiáng)的復(fù)雜度,運(yùn)用在超短波無線通信系統(tǒng)中具備穩(wěn)定、可靠的優(yōu)點(diǎn)。
5結(jié)語
綜上所述,無論是民用通信或軍用通信中,超短波無線通信都在應(yīng)急性通信技術(shù)都起著至關(guān)重要的共用。而跳頻保密技術(shù)作為無線通信中綱領(lǐng)性的抗干擾技術(shù),一直以來就在超短波通信電臺(tái)中獲得廣泛應(yīng)用。在跳頻保密技術(shù)領(lǐng)域,頻率合成器是其中受到廣泛關(guān)注的研究議題,因而,在研究應(yīng)用跳頻通信中,非常有必要制造出低相位噪聲、低雜散、小頻率間隔以及能夠極快改變時(shí)間頻率合成器,這對(duì)跳頻通信的發(fā)展有重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過超短波無線通信系統(tǒng)實(shí)施混沌跳頻序列的保密通信仿真分析可以得知,形成的混沌序列非常適用于所創(chuàng)設(shè)的跳頻保密技術(shù),該技術(shù)不僅更容易實(shí)現(xiàn),且保密性能也較為優(yōu)異,值得推廣與普及。
作者:林振華 單位:廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司
參考文獻(xiàn):
[1]侯小強(qiáng).超短波跳頻通信系統(tǒng)的信道均衡技術(shù)研究[J].信息與電腦,2011,12(12):56-58
[2]彭偉明.跳頻通信中的抗干擾同步算法研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2011,35(12):224-225
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