差分跳频通信系统机理与仿真(3)

差分跳频通信技术将图案、调制、解调和编码有机的结合于一起，较好地解决了提高速率、提高数据传输速率、抗干扰和抗衰落的问题。如美国的CHESS电台以差分跳频体制为核心，在短波频段实现了宽频带（2MHz），高跳速（最高5000H/s），高数据速率（可达19.2Kbps），这在传统的短波通信系统中是很难实现的。在差分跳频通信系统出现以前的常规通信系统中，时间上相邻的频率之间的关系与要传送的数据信息没有直接关系，实际上是图案在主导频率的发送。而在差分跳频中，通过G函数变换，利用这种类似于卷积编码的形式，对发送数据进行频率编码，利用频率之间的转换关系来传递信息；收端也是根据频率之间的关系来还原数据信息，这正是差分跳频区别于常规最重要的一点。相对于传统通信系统，差分跳频通信系统是一种全新体制的通信系统，代表了新一代抗干扰通信体制的发展方向。

鉴于此，本文以差分跳频通信系统为研究对象，重点针对差分跳频通信系统工作机理及通信过程展开研究，在理论研究基础上，进行了基于MATLAB的差分跳频通信仿真系统关键模块的设计与实现，并对仿真结果进行了详细分析，验证了仿真系统关键

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模块的正确性与有效性。

1.2 国内外研究现状

1.2.1短波通信系统发展现状

短波电台是军事通信中应用历史最久的无线电通信设备，也是各国保证远程通信的主要装备。给予它的抗干扰能力强等优点，早期各国就对其进行了详细的研究。回顾历史，西方国家早在20世纪50年代就开始进行一系列的抗干扰通信体制和抗干扰技术的理论研究[5]。1971年，美国开始研究短波电台，接着英国也进行了研制。

跳频通信系统是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。20世纪80年代以来，外军相继研制出短波电台，加快了装备的更新换代，其中欧美国家短波电台的发展长期居于国际前列。20世纪80年代中期，英国Marconi公司生产的Scimitar-H和Racal公司生产的Jaguar-H，速率分别为20Hops/s、10Hops/s~50Hops/s，具有了初步的抗干扰能力，但序列随机性差，没有自适应功能。20世纪80年代末，以色列Tadiran公司生产的HF-2000和美国Southcom公司生产的SC-140，速率分别为10Hops/s、10Hops/s~20Hops/s，具有自适应功能但不符合美国军标，具有低速的数字业务功能。20世纪90年代初期，法国Thomson-CSF公司生产的TRC-350H、英国Racal公司生产的Sync2000和美国Motorola公司生产的Micom-2E都具有较好的抗干扰能力，自适应功能都符合美国军标，信道都进行了初步数字化。20世纪90年代中期，美国Harris公司生产的RF-5800H-MP、法国Thomson-CSF公司生产的SYSTEME3000、以色列Tadiran公司生产的HF-6000、德国R-S公司生产的M3TR，在速率和数据传输能力方面有了较大的提高，都具有自适应功能，抗干扰能了进一步增强。20世纪90年代后期，美国Sanders公司研制的CHESS系统采用了多项新技术，速率高达5000Hops/s，代表了新一代数字化短波自适应高速电台的发展方向。

表1-1列出了一些典型短波电台的主要参数[11]。

表1-1 典型短波电台主要性能表 频率范围型号 SC-140 生产厂家 /MHz Southcom 2.0～30 数 280000 信道 9 /(Hops/s) 20 5/20 信道预置速率输出功率/W

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(美国) Jaguar-H Racal （英国） Litton Amecom （美国） Racal （英国） Lockheed CHESS Sanders （美国） TRC-350H Thomson-CSF （法国） Tadiran (以色列) Tadiran (以色列) Siemens （德国） Harris （美国） 1.5～30 285000 10 10 TRC350H：2-20 TRC353H：20-100 车载：20/100 HF-6000 1.5～30 5 固定台站：100/400/1000 1.5～30 285000 10 15～20 背负：5/10/20 2.0～30 512 5000 背负：0.2/5/20 2.0～30 280000 8 10～50 车载：0.2/5/20/100 2000 背负：5/25 1.5～30 285000 100 10 车载：50/100/400 7860 Panther 2000-H 1.6～30 284000 5，15，30 HF-2000 CHX200 1.5～30 285000 9 6 100/400/1000 RF-5000 1.6～30 284000 100 20 20/125/400/1000 1.2.2差分跳频通信系统发展现状

近年来，随着自适应和等新技术的引入，短波跳频通信系统的性能得以进一步提高。但由于短波信道的特点所限，其传输的可靠性仍然差强人意，数据传输仍达不到较高的速率。因此美国Sanders公司于1995年推出了一种相关增强型扩谱电台（Correlated Hopping Enhanced Spread Spectrum），简称CHESS电台[15]，它从高速差分跳频新体制出发，较好地解决了提高数据速率和抗跟踪干扰等问题，在短波频段实现了宽频带（2MHz），高跳速（最高5000H/s），高数据速率（可达19.2Kbps），这在

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传统的短波跳频通信系统中是很难实现的。

CHESS电台采用了多项先进技术，比如：差分跳频、异步、DSP、宽带接收等，其中差分跳频（DFH）是CHESS电台的核心技术，集图案，信息调制与解调于一体，在图样中插入冗余度，使得系统能在一定程度上恢复丢失的信息，因此决定了该电台的基本技术体制是一个全面基于数字信号处理的全新概念的通信系统，其技术体制和原理与常规完全不同。CHESS系统的基本结构如图1.1所示。

图1.1 CHESS系统的结构

CHESS系统的基本参数如表1-2所示。

表1-2 CHESS系统的基本参数 频点数 64或256 2~30MHz 频段 带宽 跳频频率 每跳比特数 数据速率

在通信学界，有公开系统研究差分跳频技术的文献始于1996年。国外的学者Herrick等在一片会议论文中介绍了CHESS系统的工作原理和差分跳频技术的主要特点。Mills等给出了差分跳频系统和快速系统在性能上的比较。而由于差分跳频技术多用在军事通信中，其实现的技术细节在国外的论文中较为少见。尽管该项技术目前还

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2MHz 5000跳/秒 1~4bit 2.4/4.8/9.6/14.4/19.2kbit/s -沈阳理工大学学士学位论文

不太成熟，离实际应用还有一段距离，但它代表了当前短波通信的一个重要发展方向。

传统跳频通信中，接收端要对每跳信号先解跳，再解调，即通过码发生器找到当前跳的频率，再在当前点上进行信息的解调。而差分跳频通信系统中，接收端并不是每跳信号都要解调出数据信息，而是对接收到的多跳信号进行联合检测得到差分跳频序列，对差分跳频序列进行频率序列译码，解调出数据信息。

然而，任何一种体制都有其优势和不足，虽然差分跳频是一个全新的通信体制，具有众多的优势，但存在图案的二维连续性和随机性较差、宽带频率选择困难、误码传播以及组网困难等问题。加上我国对该体制和技术的研究还处于初始阶段，国内早期有关的文献主要基于翻译和局部技术研究的层面上，对系统及体制的有些问题认识还不够深入或不尽一致，甚至存在一些概念上的差异，有必要对其进行深入研究和必要的总结，理清一些概念，以求统一思想，正确认识这一新体制，避免研究和应用中的盲目性。因此，要进入实用化，还有不少系统、体制及技术问题需要突破。目前国内外通信学界正在对这项新兴的通信技术进行更加深入的研究。

1.3 论文内容简述

本文针对差分跳频通信系统展开了通信机理展开了深入研究，其中涉及到G函数的产生，DDS信号发 …… 此处隐藏：2435字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……