跳頻通信范文10篇

摘要：介紹了一種基于FPGA和DDS（DirectDigitalSynthesizer）技術的跳頻信號源實現(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。

關鍵詞：DDSFPGA頻率合成器跳頻通信

在眾多的通信技術中，擴頻通信技術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。

跳頻圖案的設計是跳頻通信系統(tǒng)的一個關鍵問題，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技術的跳頻信號源設計

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技術的跳頻圖案的設計方案。指標如下：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。當采用標準時鐘源時，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。

關鍵詞：DDSFPGA頻率合成器跳頻通信

在眾多的通信技術中，擴頻通信技術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。

跳頻圖案的設計是跳頻通信系統(tǒng)的一個關鍵問題，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技術的跳頻信號源設計

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技術的跳頻圖案的設計方案。指標如下：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。當采用標準時鐘源時，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技術的跳頻信號源設計

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技術的跳頻圖案的設計方案。指標如下：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。當采用標準時鐘源時，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、復位信號、updateclk（頻率跳變信號）、swcon（開關：高頻段和低頻段轉(zhuǎn)換信號，當swcon為低時輸出高頻段，當swcon為高時，輸出低頻段）、wr（寫信號）。

1跳頻保密技術

1.1技術組成。跳頻保密技術指的是通過基于超短波跳頻通信系統(tǒng)的保密技術，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得到相關業(yè)內(nèi)人士的重視。1.2特點分析。跳頻保密技術具備保密性強、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能夠較好應對寬頻帶阻塞式干擾、跟蹤式干擾，但這種應對需建立在跳頻速率足夠快、跳頻范圍足夠?qū)挕㈩l點數(shù)目足夠多等基礎上；保密性強是由于跳頻保密技術可實現(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的保密性[1]。1.3關鍵技術。跳頻圖案、頻率合成器、同步技術屬于組成跳頻保密技術的關鍵技術，3種技術的特點如下。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。2）頻率合成器。作為跳頻保密技術的核心，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的抗干擾能力。相較于普通的頻率合成器，跳頻保密技術應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對外部的轉(zhuǎn)發(fā)性干擾，且跳頻保密技術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。同步技術指的是應用跳頻保密技術的收發(fā)兩端的跳變頻率需具備嚴格的對應關系，而為了真正實現(xiàn)該目標，同步技術必須保證發(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檢測可較好實現(xiàn)該目標。同步技術存在多種實現(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，即可較好服務于超短波無線通信的保密技術應用。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，其互相關函數(shù)為0，自相關為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，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。可根據(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，示波器負責波形觀測。2.2仿真分析。設置試驗仿真時間為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?shù)某踔当苊猓鵀榱丝朔?shù)字化帶來的序列特性下降，可在實際應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，跳頻保密技術在超短波無線通信系統(tǒng)中的應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具備較為廣闊的發(fā)展?jié)摿Γ诖嘶A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應用路徑，而為了更好發(fā)揮這類技術的優(yōu)勢，跳頻及混沌跳頻同步技術的研究、高技術含量的頻率合成器研究均需要得到重點關注。

摘要：超短波無線通信系統(tǒng)的優(yōu)勢就在于創(chuàng)設靈活、應用迅速，能夠很好地適應各種不同的環(huán)境，故而獲得了各領域的廣泛應用。其中，跳頻保密技術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的優(yōu)勢，介紹了其作為超短波無線通信系統(tǒng)關鍵技術的具體應用。

關鍵詞：跳頻保密；超短波；無線通信系統(tǒng)；應用研究

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)的嚴苛。特別是在現(xiàn)代市場中“高技術戰(zhàn)爭”領域，“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)設階段應用跳頻保密技術具有重要的現(xiàn)實意義。

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

跳頻保密技術自誕生以來，之所以能夠取得迅速的發(fā)展態(tài)勢，關鍵在于跳頻保密技術自身擁有的突出優(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系，同時，兩者卻也推動了彼此的發(fā)展。雖然跳頻保密技術下的通信不用擔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成有線通信網(wǎng)絡的應急形式，故而跳頻保密技術正是一條值得無線通信系統(tǒng)構(gòu)建的考慮路徑。當前，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；四是向著自適應跳頻保密通信技術的發(fā)展。

2跳頻保密技術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)設計，探討跳頻信道的分配、跳頻圖案的設計，以及跳頻同步問題，并給出了部分軟件實現(xiàn)的流程圖。

關鍵詞：跳頻技術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。目前很熱門的技術話題——無線局域網(wǎng)的802．11標準就是采用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，應該廣泛使用擴頻和跳頻等技術，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：隨著我國科學技術的不斷進步，以無線通信技術為核心的網(wǎng)絡運行模式在信息傳送和溝通中被廣泛應用。如今，電磁環(huán)境變得越來越復雜，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，才能加強企業(yè)之間的交流。筆者分析了當前無線通信抗干擾的主要技術，并對其中若干抗干擾技術進行了性能分析。

關鍵詞：無線通信；抗干擾技術；技術性能

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的研究力度，提高無線通信抗干擾技術性能，才能確保通信技術在未來不斷發(fā)展。

2無線通信抗干擾技術發(fā)展現(xiàn)狀

2.1頻域處理抗干擾技術。2.1.1直接序列擴頻抗干擾技術。目前，直接序列擴頻抗干擾技術被廣泛應用在各個領域，該技術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。在無線通信抗干擾技術中，跳頻抗干擾技術非常關鍵，其在超短波設備中使用較多[2]。在使用年限上，跳頻抗干擾技術的使用時間非常長，符合民用通信的特性，并且因為使用頻率高，在技術上是很成熟的。無線電信頻技術是跳頻抗干擾技術的核心，要遵循指定的規(guī)律應用，確保跳頻抗干擾技術在應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。2.2.1自適應天線技術。自適應天線技術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。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，其中一種是合并技術，另外一種是分離技術[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，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。2.3.1跳時技術。跳時技術也就是在通信時，對信號發(fā)射的時間軸進行跳變，它的作用與跳頻技術相似。跳時技術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，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。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，技術人員研發(fā)通信技術，以達到在暴露期間降低通信干擾的目的。并且，猝發(fā)技術也是儲存信息的技術，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新技術發(fā)展現(xiàn)狀。2.4.1多維聯(lián)合抗干擾技術。多維聯(lián)合抗干擾技術涵蓋各處理域內(nèi)和域間的切換技術，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是認知通信思想在抗干擾通信領域的應用，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通過對復雜電磁干擾環(huán)境的認知，采用學習和智能決策方法，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)在頻分復用蜂窩小區(qū)中。此種小區(qū)將總頻帶設定成多個子帶，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。互調(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措施

2.1多入多出無線傳輸技術與虛擬智能天線技術

一、頻譜擴展抗干擾技術分析

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。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，跳頻技術分為兩大部分，即頻率自適應以及功率自適應。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，以便保證跳頻后仍能實現(xiàn)通信的傳遞。

3、TH跳時技術。從某種角度來說，跳時技術與跳頻技術類似，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過程。TH跳頻技術特點顯著，因其時片較窄，所以必須將信號頻譜進一步擴展。該技術必須與其他抗干擾技術一起使用，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分析

摘要:無線通信技術的廣泛應用,大幅提升了人類社會通信能力,滿足了各個領域的通信需求。但在復雜電磁環(huán)境下,無線通信因其固有的通信特征,難免會受到諸多因素的干擾,使無線通信質(zhì)量受到不同程度影響,尤其是在戰(zhàn)時環(huán)境下的無線通信,對無線通信質(zhì)量要求更高。據(jù)此,本文以復雜電磁環(huán)境為背景,針對無線通信技術的信號干擾與防治技術加以探討,以通過技術層面緩解復雜電磁環(huán)境所帶來的影響,提升無線通信的抗干擾能力,最大程度提升無線通信的可靠性與安全性。

關鍵詞:復雜電磁環(huán)境；無線通信；信號干擾；防治技術

1復雜電磁環(huán)境分析

復雜電磁環(huán)境是時展背景下所衍生的概念,特別是在軍事領域得到具體的強調(diào),即主要指在一定的作戰(zhàn)時空內(nèi),人為電磁發(fā)射和多種電磁現(xiàn)象的總合。從復雜電磁環(huán)境的生成方式看,主要包括敵我雙方間的電子對抗,各類武器裝備之間的無線交互、大范圍的民用無線通信,甚至還包括自然界電磁波輻射等[1]。隨著無線通信技術的升級,打贏信息化戰(zhàn)爭已成為我軍發(fā)展重點,而無線通信技術保障是重要的前提條件,因此必須要針對復雜電磁環(huán)境進行技術錘煉,最終贏得在無線通信領域的優(yōu)勢。海灣戰(zhàn)爭的“沙漠風暴”行動,是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的典型案例,其中核心便是大量的無線通信對抗,通過無線通信技術的壓倒性優(yōu)勢,使伊拉克軍隊通信全面瓦解,喪失了基本的軍隊指揮權,從而為美軍的勝利奠定了基礎。由此可見,現(xiàn)代無線通信技術已經(jīng)與信息化戰(zhàn)爭綁定,要想奪取信息權則必須奪取制電磁權,而應對好復雜電磁環(huán)境下的干擾問題,勢必成為其中最基本的需求,必須加以重視和完善。

2無線通信電磁干擾原理

無線通信技術(WirelessCommunication)的原理,即利用無線收發(fā)設備實現(xiàn)信息與電磁信號之間的相互轉(zhuǎn)換,并實現(xiàn)一定的距離、范圍內(nèi)的傳輸?shù)倪^程。隨著現(xiàn)代科技的進步與需求的增加,無線通信設備應用規(guī)模與日俱增,由于忽視了電磁信號干擾方面和因素,使各類設備在使用時受到不同程度干擾,造成信號傳輸質(zhì)量的下降。因此在常見無線通信過程中,常常會產(chǎn)生串臺或者串接的現(xiàn)象,導致無線通信的可靠性與安全性受到制約[2]。依據(jù)無線通信技術原理,電磁信號由無線發(fā)射機設備發(fā)射,經(jīng)由天線進行輻射后進行空間層面的傳播。無線通信接收天線在接收到特定的電磁信號后,會將該信號傳輸至接收機中進行信號放大和解調(diào),從而完成與發(fā)射端相反的轉(zhuǎn)化過程,最終完成信息的無線傳輸。由于電磁信號傳播的廣泛性及頻率的局限性,在頻率接近的電磁環(huán)境中,電磁信號則極易受到干擾,影響有效信號的傳輸。并且,電磁干擾一般覆蓋信息傳輸?shù)娜^程,因此無線通信線路越長,其受干擾的風險也越高,影響程度越大。