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【摘 要】跳频通信是扩频通信的一种，具有抗干扰能力强、截获概率低、保密性能好以及多用户随机接续等优点，当前已经广泛应于军事通信、电子对抗及导航、测量等领域，并发挥着越来越重要的作用。本文就对短波跳频通信统的抗干扰性能与跳速，跳频带宽跳频数的关系作一些简要分析。
【关键词】跳频；扩频；干扰
1、前言
通信系统是通过一定的信道传递信息，信道在传递信号的同时会引入各种干扰和噪声，要保证信息畅通无阻的传递，通信系统就必须具有一定的抗干扰能力。跳频通信是扩展频谱通信的一种，其特点是载波频率在多个频率上伪随机地跳变，具有较强的抗干扰性能。
2、跳频系统的抗干扰性能分析
2.1 跳速与抗干扰性能的分析
跳速的高低是决定跳频系统抗跟踪式干扰能力的关键之一。所谓跟踪式干扰，是指干扰系统在收到通信方信号后，在同一频率上发射某种信号以进行干扰，且干扰信号的频率随通信信号频率的跳变而跳变。
在通信过程中，干扰机能起到有效干扰，除了满足一定的功率要求外，干扰机的位置应满足以下条件：
(d1+d2)/v+Tr≤d0/v十ηTd （1）
式中：Tr为干扰系统的处理时间；Td为收、发信机间的直接传输路径时延；
η抗干扰容限系数，O≤η≤1 ；
d0为收、发信机之间距离；
d1为干扰机到发信机之间的距离；
d2为干扰机到收信机之间的距离；
对（1）式整理得：(d1+d2)≤[η(Td-Tr)]v+d0 (2)
把（2）式右端看作常量，则容易看出干扰机刚能起到干扰作用，它正好落在收、发信机为焦点，以（1）式右端为2倍长轴的椭圆上。为了确保有效干扰，干扰机应位于该椭圆内。
2.2 跳频带宽与抗干扰性能的关系
对付跳频通信的另外有效方法是全频带干扰，即干扰信号覆盖整个跳频频带，以达到干扰的目的，设跳频带宽为BRF，信号带宽为B ，此时系统的处理增益G为：
G=[p/j(BRF/B)]/(P/J)= BRF/B
上式表明信号带宽B一定时，BRF越大，G就越高。设BRF/B=M，容易看出，跳频系统抗干扰的性能是定频通信系统的M倍。
2.3 跳频数与抗干扰性能的关系
跟踪式干扰处理时间难以缩短，频带干扰、功率浪费相当大。若能采用多频点的定频干扰，将大大提高干扰功率利用率和干扰效果，此时跳频数的多少将直接影响系统的抗多频干扰的能力。
在功率允许的情况下，考虑邻道干扰的存在，为保证一定的通信质量，跳频频点不宜选得很近，即在一定的跳频带宽下，跳频数不可能取得很大。为尽量减少多频点干扰对邻道可能造成的干扰，至少应使信道射频信号频谱的峰值点，与相邻信道射频信号的零点重合，所以对双边带宽为2fd的射频信号，频率间隔△f可作如下选取：△ f=mfd所以在跳频带宽为BRF,m一定的情况下，跳频数N最大值为NMAX=BRF/mfd，跳频图案应满足周期长，控制频点跳变的随机性强。跳变过程中相邻跳变周期所用频点有一定间隔的要求，对抗定频干扰时，频点可选得很近，以增加频点数，从而更大限度地提高系统的抗干扰能力。
3、抗各种干扰
跳频技术的抗干扰、抗截获的能力很强，并能做到资源共享，通信对抗领域显示出巨大的优越性。
3.1 抗电子干扰
3.1.1 窄带瞄准式干扰
当施放干扰时，一种是是压制对一个确定波道工作的发射机所发射的信号的接收，完成这种任务的无线电通信干扰称为瞄准式干扰。窄带瞄准式干扰使干扰机所发射的干扰信号能量进入对方接收机通频带之内，当干扰能量足够大时，就使敌人对有用信号接收困难，甚至完全被压制。而这对于跳频系统而言，却起不到预期的干扰目的。
就一个跳频周期而言，只要此种干扰的频率处于跳频带宽范隙，频率跳变的本地载波与干扰混频后，得到的和频或差频落入中频窄带滤波器的通带范围内。如果出现这种情况，而且一个信码码元仅用一个载频传输，干扰功率又大于或等于有用信号功率，就可能造成错误的判决，引起误码。如果在N个跳变频率点所覆盖的整个跳频频段存在着M个功率不小于有用信号的窄带干扰，由预期误码率将为：Pe=M/N为了降低误码率，可采用增加冗余度的办法，即用多个（一般为奇数）载频传送一个信码码元，这样即使在一个载频上被干扰，还不足以导致对一个信码码元的错误判决，按多数准则对信码码元时行判决，可使误码率明显降低，但这要以提高跳频速率为代价。
3.1.2 宽带阻塞式干扰
宽带阻塞式干扰也是一种足以跳频系统受到威胁的故意干扰，是在跳频系统工作的很宽频率范围（部分频带）,以至跳频系统工作的整个频段（全频带）同时实施干扰，并且在所有频率上的功率都不小于有用信号功率。这样就要求干扰总功率应不小于有用信号功率的N 倍，这对于存在频率“窗口”效应的短波信道，由于频段不能太宽，也许还能收到一定效果，但对于频段较宽的超短波信道，由于干扰信功率过于分散，则很难达到預期的干扰目的。
3.2 抗多径干扰
长期以来抗多径干扰问题始终是一个难以解决的问题。一般的方法是排除干扰或变害为利。前者是设法把最强的有用信号分离出来，而排除其它路径来的干扰信号，这就是采用分集技术基本思路，后者是设法把不同路径来的不同延迟的信号，在接收端从时间上对齐相加，合并成较强的有用信号，这就是采用梳状滤波器的基本思路。这两种基本方法在扩频通信中都是容易实现的。我们可以利用扩频码序列之间的相关特性，在接收端用相关技术，从多径信号中提取和分离出最强的有用信号或把多个路径来的同一码序列的波形相加合成。在跳频通信系统中，由于用多个频率的信号传送同一信息实际上还起到了频率分集的作用。分集接收技术是克服信号衰落的有效措施，当跳频的频率间隔大于衰落信道的相关带宽时，而跳频驻留时间又很短的话，它就能起到分集的作用，采用跳频技术可以较好地克服多径效应对短波通信的影响。其原理是：假设达到接收机的信号有两条路径，二者有一定的时延差，当一个信号到达接收机时，如果接收频率已跳到别的频率上了，则它就不会受到迟到的多径信号的干扰了。因此，可以排除多径信号干扰的条件应该是频率跳变的时间间隔要小于多径干扰的时延差。
4、结束语
综上所述，跳频系统所具有的抗干扰性能是其它通信系统所无法比拟的。随着跳频技术的不断发展和完善它将会在更多地领域得到应用，将会更加突出地显示出它在各个方面的优越性。
参考文献
[1]沈允春．扩频技术[M]．北京：国防工业出版社，1995．
[2]李渊渊，俞世荣．跳频通信及其应用．电予产品世界，2001．
[3]李承恕．赵荣黎．扩展频谱通信[M]．人民邮电出版社，1993．
[4]那振宇,高梓贺,郭庆.对跳频通信系统典型干扰性能的分析[J].科学技术工程,2009.
[5]魏玮,张海勇,王睿.基于Simulink的高速跳频通信系统抗干扰性能分析[J].现代电子技术,2009
【关键词】跳频；扩频；干扰
1、前言
通信系统是通过一定的信道传递信息，信道在传递信号的同时会引入各种干扰和噪声，要保证信息畅通无阻的传递，通信系统就必须具有一定的抗干扰能力。跳频通信是扩展频谱通信的一种，其特点是载波频率在多个频率上伪随机地跳变，具有较强的抗干扰性能。
2、跳频系统的抗干扰性能分析
2.1 跳速与抗干扰性能的分析
跳速的高低是决定跳频系统抗跟踪式干扰能力的关键之一。所谓跟踪式干扰，是指干扰系统在收到通信方信号后，在同一频率上发射某种信号以进行干扰，且干扰信号的频率随通信信号频率的跳变而跳变。
在通信过程中，干扰机能起到有效干扰，除了满足一定的功率要求外，干扰机的位置应满足以下条件：
(d1+d2)/v+Tr≤d0/v十ηTd （1）
式中：Tr为干扰系统的处理时间；Td为收、发信机间的直接传输路径时延；
η抗干扰容限系数，O≤η≤1 ；
d0为收、发信机之间距离；
d1为干扰机到发信机之间的距离；
d2为干扰机到收信机之间的距离；
对（1）式整理得：(d1+d2)≤[η(Td-Tr)]v+d0 (2)
把（2）式右端看作常量，则容易看出干扰机刚能起到干扰作用，它正好落在收、发信机为焦点，以（1）式右端为2倍长轴的椭圆上。为了确保有效干扰，干扰机应位于该椭圆内。
2.2 跳频带宽与抗干扰性能的关系
对付跳频通信的另外有效方法是全频带干扰，即干扰信号覆盖整个跳频频带，以达到干扰的目的，设跳频带宽为BRF，信号带宽为B ，此时系统的处理增益G为：
G=[p/j(BRF/B)]/(P/J)= BRF/B
上式表明信号带宽B一定时，BRF越大，G就越高。设BRF/B=M，容易看出，跳频系统抗干扰的性能是定频通信系统的M倍。
2.3 跳频数与抗干扰性能的关系
跟踪式干扰处理时间难以缩短，频带干扰、功率浪费相当大。若能采用多频点的定频干扰，将大大提高干扰功率利用率和干扰效果，此时跳频数的多少将直接影响系统的抗多频干扰的能力。
在功率允许的情况下，考虑邻道干扰的存在，为保证一定的通信质量，跳频频点不宜选得很近，即在一定的跳频带宽下，跳频数不可能取得很大。为尽量减少多频点干扰对邻道可能造成的干扰，至少应使信道射频信号频谱的峰值点，与相邻信道射频信号的零点重合，所以对双边带宽为2fd的射频信号，频率间隔△f可作如下选取：△ f=mfd所以在跳频带宽为BRF,m一定的情况下，跳频数N最大值为NMAX=BRF/mfd，跳频图案应满足周期长，控制频点跳变的随机性强。跳变过程中相邻跳变周期所用频点有一定间隔的要求，对抗定频干扰时，频点可选得很近，以增加频点数，从而更大限度地提高系统的抗干扰能力。
3、抗各种干扰
跳频技术的抗干扰、抗截获的能力很强，并能做到资源共享，通信对抗领域显示出巨大的优越性。
3.1 抗电子干扰
3.1.1 窄带瞄准式干扰
当施放干扰时，一种是是压制对一个确定波道工作的发射机所发射的信号的接收，完成这种任务的无线电通信干扰称为瞄准式干扰。窄带瞄准式干扰使干扰机所发射的干扰信号能量进入对方接收机通频带之内，当干扰能量足够大时，就使敌人对有用信号接收困难，甚至完全被压制。而这对于跳频系统而言，却起不到预期的干扰目的。
就一个跳频周期而言，只要此种干扰的频率处于跳频带宽范隙，频率跳变的本地载波与干扰混频后，得到的和频或差频落入中频窄带滤波器的通带范围内。如果出现这种情况，而且一个信码码元仅用一个载频传输，干扰功率又大于或等于有用信号功率，就可能造成错误的判决，引起误码。如果在N个跳变频率点所覆盖的整个跳频频段存在着M个功率不小于有用信号的窄带干扰，由预期误码率将为：Pe=M/N为了降低误码率，可采用增加冗余度的办法，即用多个（一般为奇数）载频传送一个信码码元，这样即使在一个载频上被干扰，还不足以导致对一个信码码元的错误判决，按多数准则对信码码元时行判决，可使误码率明显降低，但这要以提高跳频速率为代价。
3.1.2 宽带阻塞式干扰
宽带阻塞式干扰也是一种足以跳频系统受到威胁的故意干扰，是在跳频系统工作的很宽频率范围（部分频带）,以至跳频系统工作的整个频段（全频带）同时实施干扰，并且在所有频率上的功率都不小于有用信号功率。这样就要求干扰总功率应不小于有用信号功率的N 倍，这对于存在频率“窗口”效应的短波信道，由于频段不能太宽，也许还能收到一定效果，但对于频段较宽的超短波信道，由于干扰信功率过于分散，则很难达到預期的干扰目的。
3.2 抗多径干扰
长期以来抗多径干扰问题始终是一个难以解决的问题。一般的方法是排除干扰或变害为利。前者是设法把最强的有用信号分离出来，而排除其它路径来的干扰信号，这就是采用分集技术基本思路，后者是设法把不同路径来的不同延迟的信号，在接收端从时间上对齐相加，合并成较强的有用信号，这就是采用梳状滤波器的基本思路。这两种基本方法在扩频通信中都是容易实现的。我们可以利用扩频码序列之间的相关特性，在接收端用相关技术，从多径信号中提取和分离出最强的有用信号或把多个路径来的同一码序列的波形相加合成。在跳频通信系统中，由于用多个频率的信号传送同一信息实际上还起到了频率分集的作用。分集接收技术是克服信号衰落的有效措施，当跳频的频率间隔大于衰落信道的相关带宽时，而跳频驻留时间又很短的话，它就能起到分集的作用，采用跳频技术可以较好地克服多径效应对短波通信的影响。其原理是：假设达到接收机的信号有两条路径，二者有一定的时延差，当一个信号到达接收机时，如果接收频率已跳到别的频率上了，则它就不会受到迟到的多径信号的干扰了。因此，可以排除多径信号干扰的条件应该是频率跳变的时间间隔要小于多径干扰的时延差。
4、结束语
综上所述，跳频系统所具有的抗干扰性能是其它通信系统所无法比拟的。随着跳频技术的不断发展和完善它将会在更多地领域得到应用，将会更加突出地显示出它在各个方面的优越性。
参考文献
[1]沈允春．扩频技术[M]．北京：国防工业出版社，1995．
[2]李渊渊，俞世荣．跳频通信及其应用．电予产品世界，2001．
[3]李承恕．赵荣黎．扩展频谱通信[M]．人民邮电出版社，1993．
[4]那振宇,高梓贺,郭庆.对跳频通信系统典型干扰性能的分析[J].科学技术工程,2009.
[5]魏玮,张海勇,王睿.基于Simulink的高速跳频通信系统抗干扰性能分析[J].现代电子技术,2009