功率谱密度 N 0 之比的函数。若信号频带宽度为 W , 信息持续
时间 T , 信号功率为 P = E/ T , 噪声功率为 N = W N 0, 信息
带宽为 N = 1/ T , 那么式( 2) 可以化为:
( 3) 跳时 扩频( T H) : 是用 跳时码 序列 来启 闭发 射机 用 来减小 时分复用( T DM ) 方式之间 的干扰, 这种方 式需要 严 格而准确地去全网同步、并且获得处理增益较低, 一般不用。
( 4) 混合方式: 以上三种基本 扩频方式中 的两种或多 种 结合 起 来, 便 构 成 了 混 合 扩 频 体 制, 如 FH/ DS, DS / T H, FH/ T H 等 , 它们 比单一的扩频、跳频、跳时体 制具有更强 的 抗干扰性能。
2 跳频与其它扩频体制的比较
扩频是指传送信息的信号带宽在一 定范围内加以扩展, 用带宽来换取信噪比的改善, 所带来的好处用处理增益 来表 示, 即用射频 带宽与信 息速率之比 来表示, 其公式 是: Gp = 10lg B/ Rb。扩频性能的好坏主要取决 于相关解扩器信噪 比的 改善程度, 处理增益的高低决定系统的抗干扰能力和通 信系 统的容量。抗干扰能力的强 弱用干扰容限 M j 来表示, 即 : M j = Gp - ( S/ N ) - L p 。( S/ N ) dB 是指解调器末 端的最小信噪 比, L p 是系 统的其它 损耗, Gp 是扩 频处理增益 。扩 频通信 按 工作方式分为以下几类:
摘 要: 短波跳频电台在军事通 信中占有重要的地位 , 它能够确 保通信的抗干扰性 和隐蔽性。为正确利用 短波跳频电台 必须对短波跳频电台的抗 干扰性能进行研究, 分析了短波 跳频电台的特点, 研究了其抗 干扰性能。得出了短波 跳频电台的抗 干扰性能与跳频电台的跳速、跳频带宽、跳频点数 之间的关系, 对正确应用短波跳频电台和提高其战斗 效能具有重要意义。
李国建, 等: 短滤跳频电台抗干扰性能 ·31·
数和跳频速率决定了整个系统的抗干扰 能力。跳频电台的特 点取决于它的扩展频谱的机理。短波跳频电台特 点如下。
1. 1 易于与目前的窄带通信系统兼容
目前的短波通信系统大多是窄带通 信系统, 如果给 现有 的窄 带通信系统 加装上能 使其载波频 率按照某种 跳频图 案 跳变并能实现同步接收的装置, 则可以改装为短波跳频 通信 系统。
Vo l. 29, Supplement June, 2004
文章编号: 1002-0640-( 2004) 增刊-0030-03
火力与指挥控制 F ir e Contr ol & Com mand Contr ol
第 29 卷 增 刊
短波跳频电台抗干扰性能
李国建, 张海勇
( 海军大连舰艇学 院, 辽宁 大连 116018)
3 跳频电台抗干扰性能研究的理论 依据
由于短波通信 频谱十分拥挤, 长期以来, 人们总 是想法
使信号所占频谱尽量的窄。但是短波跳频电 台却占据了很宽
的频谱, 为什么要用 这样宽的 频带传送信 息呢?这可 以用信 息论与抗干扰理论的基本观点加以说明。
仙农( Shannon) 在 其信息 论中得 到有 关信道 容量 的公
( 2) 跳 频扩频的抗干扰能力 可以分成几 种情况来讨 论: 对于宽带的高 斯白噪声干 扰, 跳频的扩频 方式, 反而 会使系 统性能恶化; 对于部分频带干扰, 从频域的角度分析, 可以认 为是突发式干扰, 与宽带干扰不同的是快跳 频可以改善系统 的误码性能; 对于单频干扰, 当干扰功率一定的条件下, 多单 频的频隙与跳 频间隙相等 时, 系统的误码 性能最 差, 对于单 频干扰来说, 系统的抗干扰能力最佳。
的差错概率传 输信息, 甚至在 信号被噪声 湮没时, 也 可以相 应地增加信号带宽来保持可靠通信。这一公 式说明跳频通信
的优越性, 即用展宽频谱来换取信噪比的改 善。 柯捷尔尼可夫( !∀#∃%&#) 在其潜 在抗干扰理 论中得
到了信息传输差错概率的公式:
P
∋
≈
f
(
E N
0
)
( 2)
从式( 2) 可以看出: 差错概率 P o∋ 是信号 能量 E 与噪声
文章对短波跳频电台的抗干扰性能进行了分析, 对正确 使用短波跳 频电台和 利用短波跳 频电台组 网应用都 具有重 要的指导意 义; 同 时对超短波 跳频电台 的抗干扰 性能分 析、 组网应用等也具有较高的参考价值。
1 短波跳频电台的特点
所谓跳频, 用简 略的术语表 达就是 “多 频、选 码、频移键 控”, 就是用伪码序列构成跳频指令来控制频率合成器, 并在 多个频率中进行选择的移频键控。在跳频系统中, 由伪码发 生器和频率合成器组成了跳频器, 是跳频系 统的核心。跳频
( 1) 直接序列 扩频( D S ) : 应用 较广而且 技术比 较成熟, 对于扩频码的选择有 m 序列、G old 序列等。
( 2) 跳频扩频( FH) : 简称跳频, 是指 发射信号 的瞬时 带 宽不变, 但发射 的载波频 率受伪随机 序列控制, 在 带宽较 信 号带宽宽的多的频带内, 按一定规律随机跳变。
Abstract: FH radion is significant in t he milit ary co mmunicat io n, and it can make t he comm unicat ions ant i-jamming and co vering -up. In order to use t he FH radion correct ly w e m ust st udy t he ant i-jam ming capabilit ies of short w ave FH radio n. T his paper int ro duces t he charact erist ics of short w ave F H r adion and analy zes it s ant i-jam ming capabilit y. T hen w e conclude t he connections of ant i-jam ming capabilit ies of shor tw ave FH radion amo ng frequency hopping speed, fr equency hopping bandw idth and fr equency hopping num bers. It is im por tance f or us t o ex ert the batt le eff iciency and im pro ve t he batt le eff ect iveness of shor tw ave F H r adion.
跳频电台自问世以来得到了迅猛发 展, 主要得益于 跳频
收稿日期: 2003-11-23 作者简介: 李国建( 1976- ) , 男, 研究生。
电台本身的突出优点。海湾战争表明, 短波跳 频电台在军事 战术通信中发挥了重要的作用。目前大多数短波跳频电台的 跳速比较低 , 但随 着跳频技术 的进一步 发展, 跳速将 会进一 步提高, 跳频带宽也可工作到全频段。跳频系 统的同步时间 目前已达到几百毫秒的数量级, 今后必定会 越来越短。目前 更新的军事通信电台大多以跳频电台为主, 主要原因是多台 工作时, 直接序列 扩频不易解 决远近问 题, 而 跳频电 台只有 频率相重时才存在干扰, 但可以利用纠错码 技术纠正所产生 的误码, 所以跳频技术在军事通信中将会得 到广泛的应用。
Key words: frequency hopping radion, anti-jamm ing capabilit ies, sho rtw ave
引 言
随 着高科 技的 发展, 现 代军 事对 通信 的依 赖性 越来 越 强, 不仅要求通信链路建立迅速、通信安全可 靠, 而且要 求通 信容量大、抗干扰能力强。而短波跳频电台的突出优点 则是 抗干扰能力强、保密性能好, 因此适用于军事通信 领域。跳频 电台因为具有较强的抗干扰能力和较大 的组网容量, 获 得了 广泛应用。跳频电台组网应用与跳频电台单 独应用相比, 可 大幅度提高通信成功概率和抗干扰性能 ; 目前军事跳频 电台 跳速 一般都较低、跳频 图案的随机 性较差, 敌方可 以成功 地 对跳速较低的跳频电台实施干扰, 而对跳频网的干扰则 比较 困难, 因此跳频电台组网能够适应现代条件下的电磁干 扰环 境, 满足抗干 扰的要求, 而组网 应用的前 提是必须 对跳频 电 台的抗干扰性能进行分析。
( 3) DS/ F H 混 合扩频的抗干扰能 力( 假设干扰 总功率一 定) , 对于宽带的 高斯白噪 声干扰, 系统的 抗干扰 能力, 只体 现 DS 的好处, 其处理增益: Gp = 10lg BDS / Rb; 对于单频干扰, 系统的抗干扰能力既体现 DS 的好处, 又体现 F H 的好处, 总 的 效 果 要 比 前 者 好, 处 理 增 益 为: G p = 10lgBDS / Rb + 10lg m( m 为扩频码 m 序列数) ; 对于多单 频干扰, 其抗干扰性 能既与干扰的 数目有关, 又与 干扰的频隙 有关; 对于 部分频 带干扰, 其抗干扰性能介于 F H 和 DS 之间; 对于等间隙的多 频干扰, 系统只体现 D S 的抗干扰能力。
扩频系统的抗 干扰能力, 尤其 是抗人 为干扰 的能力, 既 与系统的扩频 方式有关, 又与 干扰信号的 形式有 关。通信系 统的干 扰有宽 带的高 斯白噪声 ( 伪 噪声) 干扰、部 分频 带干 扰、多单频干 扰, 包 括单频干 扰、部 分时间 的噪声 干扰。以下 就不同的扩频体制进行比较。
( 1) 直接 序列扩频的抗干扰能 力只与信号 功率、干扰总 功率、信息速率和带宽有关, 与干扰的形式无关, 只与干扰的 功率有关, 只要干扰落入扩频带宽内就会造 成干扰。
关键词: 跳频电台; 抗干扰性能Anti-j amming Capabilities for Shortwave of Frequency Hopping Radion