超短波无线通信系统的跳频保密技术研究

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  [摘 要]超短波无线通信系统的优势就在于创设灵活、应用迅速,能够很好地适应各种不同的环境,故而获得了各领域的广泛应用。其中,跳频保密技术在这里展示出了良好的抗干扰性以及超强的隐蔽性特点。文章概述了跳频保密技术在超短波通信系统的发展现状,并分析了跳频保密技术在超短波无线通信技术中存在的优势,介绍了其作为超短波无线通信系统关键技术的具体应用。
  [关键词]超短波;无线通信;跳频保密技术
  中图分类号:TP583 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)12-0114-01
  1跳频保密技术在超短波无线通信系统的发展现状
  跳频保密技术自诞生以来,之所以能够取得迅速的发展态势,关键在于跳频保密技术自身拥有的突出优势,而这些特征正是非常契合超短波无线通信环境下对于抗电子干扰的要求[1]。毫无疑问,跳频干扰和反干扰属于相勺_矛盾又相勺_制约的关系,同时,两者却也推动了彼此的发展。虽然跳频保密技术下的通信不用担心来自单频和多频的干扰,但仍需要规避跟踪式干扰。
  在有线通信的范围,权衡到一方而扩建需耗费巨额的投资,另一方而无线通信又能够当成有线通信网络的应急形式,故而跳频保密技术正是一条值得无线通信系统构建的考虑路径。当前,在某些对信息保密要求非常高的部门或政企单位,采用跳频保密技术作为其内部通信,能够取得不错的信息保密的效果,究其原因在于跳频保密技术的被截获儿率非常低。
  无论是在军用通信亦或民用通信,跳频保密技术在无线通信中都有着非常广泛的发展前景,国内外对这一课题都相当重视[2]。从国内外近些年的发展态势来说,跳频保密技术的通信主要有几个层而的发展路径:一是跳频技术的跳速越来越高;二是跳频序列日臻优化;三则是朝着全数字化发展;四是向着自适应跳频保密通信技术的发展。
  2跳频保密技术在超短波无线通信系统中的优勢
  2.1保密性强
  由于跳频保密技术系统载波具有快速跳变的特点,使另一方无法截获通信信息。即使被截取了某一环节的载波频率,也会因为跳频频点具有很强的伪随机特征,使得截取方也不能预测到接下来会跳到哪个频点上[3]。
  2.2抗衰落
  抗衰落的主要原理就是假使相邻跳变的频差非常大,而形成的频率衰落属于某一个窄带现象,频差大的频率在同一阶段出现的衰落情况是非常小的,频率跳变至别的频率时,那么则能够维续正常的通信。
  2.3抗干扰
  基于跳频保密情况下的无线通信系可以很好的实现抗频阻塞式干扰。但是,此类抗干扰需要在条件具备下才能够得以限制。例如,在频点数日足够多,能够满足在跳频频域占一定宽度时方可实现抗频带阻塞式干扰。
  2.4抗多径
  跳频保密技术之所以可以完成抗多径,是因为它可以预先设计接收机的两条信号方向,即直射波和反射波,这两条路径会存在相对的时延差。某一个信号路径波到达接收机时,假使设备的频率已跳至其他的频率,那么此时接收机就能够避免后至信号路径波的干扰,满足一定程度上抗多径的需求[4]。
  3跳频保密技术在超短波无线通信系统中的关键技术
  3.1跳频图案
  跳频图案需要满足几个层而的要求:①任何跳频图案都能够应用频隙集合的全部频隙,以完成最大限度的处理增益;②任何两个跳频图案在一定时延之下出现频隙重合尽量少;③为了达到多址通信,则需要序列数量尽量多;④跳频图案所实现电路较为简单。
  3.2同步技术
  同步技术设计的优劣程度不仅直接影响到通信系统性能的好坏,还会直接影响到通信系统是否可以有序上作和是否可以体现跳频保密技术应有效果。因此,同步技术应当具备以下几个标准:首先,同步创设的过程必须要快;其次,同步技术的设计系统本身具备很好的抗干扰水平;再次,同步技术具备十分强的隐蔽程度与抗侦察程度,最后,同步技术能够达到通信系统的组网标准,以及“再同步”的性能要求。
  4仿真分析
  在对跳频保密技术的码的择取上,本文采用混合混沌序列的形式予以加密。并通过Matlab对超短波无线通信系统实施仿真,首先创设每一个系统部分的模型框图,如下图1所示。该混沌扩频序列所形成的伪随机序列的码元时间非常长、且具有很强的复杂度,运用在超短波无线通信系统中具备稳定、可靠的优点。
  图1仿真参数如下:发射速率30KHz,输出采样100MHz,载波频率30MHz,跳频保密技术系统的序列发生器每隔3ms跳变。
  其工作原理为把最初的数据带到转换器,转换器再把二进制序列分别分为双极性序列a.b,每一对ab可以解释为双比特码元。取为差分编码器的功能在于把特码ab变换成特数cd,并且需要通过cd形成QPSK信号和通过ab形成QDPSK信号[5]。
  调制器通过乘法器与实数加法器构成而言,数量分别为2个、1个,调制器通过差分之后的数据去整合正交本振,采样率100MHz、载波频率中频信号30MHz;发生器隔2ms跳变,一跳发送40比特。
  计算该跳频通信系统的误码率,改变干扰功率与信号功率比值的大小,得到如下图2所示的误码率(Pe)随干信比(JSR)变化的曲线结果示意图。其中采用‘-*-’表示的曲线为simulink仿真高速跳频通信系统模型得到的仿真结果,‘-0-’为跳频通信系统误码率理论值曲线。
  仿真分析后的结果显示,上文所研究的跳频抗干扰系统在干信不低于22dB时获得的误码率小于10-1,说明该系统具有较强的抗宽带干扰能力。
  5结语
  综上所述,无论是在民用通信亦或是军用通信的使用中,超短波无线通信都在应急性通信技术都起着至关重要的共用。而跳频保密技术作为无线通信中纲领性的抗干扰技术,一直以来就在超短波通信电台中获得广泛应用。在跳频保密技术领域,频率合成器是其中受到广泛关注的研究议题,因而,在研究应用跳频通信中,非常有必要制造出低相位噪声、低杂散、小频率间隔以及能够极快改变时间频率合成器,这对跳频通信的发展有重要的现实意义。通过超短波无线通信系统实施混沌跳频序列的保密通信仿真分析可以得知,形成的混沌序列非常适用于所创设的跳频保密技术,该技术不仅更容易实现,且保密性能也较为优异,值得推广与普及。
  参考文献
  [1]于文韬.关于超短波无线通信保密技术研究[J].数字通信世界,2018(04):119.
  [2]林振华.跳频保密技术在超短波无线通信系统中的应用研究[J].信息通信,2016(06):210-211.
  [3]周延起.超短波无线通信系统的跳频保密技术研究[J].电子制作,2015(24):47.
  [4]郝恒.超短波无线通信软件无线电数字平台的设计与实现[D].电子科技大学,2014.
  [5]张天舒.超短波无线通信保密技术研究[D].长春理工大学,2009.
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