差分跳頻通信技術的船用通信系統應用論文

差分跳頻通信技術的船用通信系統應用論文

　　摘要:差分跳頻通信技術是一種以數字信號處理為基礎的新興通信技術，不同于傳統的通信技術，差分跳頻通信技術具有更好的抗干擾能力和跳變速度，因此，在現代化船舶通信系統中獲得了大量的應用。本文首先系統介紹了差分跳頻通信技術的原理和基本組成，然后設計和開發了船用通信系統的中頻控制平臺，最后進行了差分跳頻通信的軟件編程和功能性仿真試驗。

　　關鍵詞：差分跳頻通信；船舶通信系統；中頻控制平臺

　　0引言

　　船舶通信系統不僅起到船舶之間、船舶與岸基之間的數據傳遞功能，還起到船舶導航功能，因此，通信系統在船舶上占有重要的地位。軍事艦艇對通信系統的性能有更高的要求，需要具有更高的隱蔽性、穩定性和抗干擾能力，而傳統的船舶短波通信普遍存在著抗干擾能力差，隱蔽性差等問題，因此，研究一種新型的船舶短波通信技術有重要意義[1]�，F在，大量軍事艦艇在復雜電磁環境中均采用差分跳頻通信方式，這種通信方式的頻率不斷發生變化，可以抵抗多徑干擾[2]、鄰道干擾等干擾類型，有效提高了通信的可靠性和安全性。本文詳細的介紹了差分跳頻通信技術的原理和特性，將差分跳頻通信技術應用到普通船舶上，開發了一種新型的船用通信系統。

　　1差分跳頻通信技術的研究

　　所謂差分跳頻通信是指將調制、編碼和跳頻技術結合在一起，信號的載波頻率以某特定的規律發生變化。差分跳頻通信提高了短波通信設備的抗干擾能力、數據傳輸能力和抗衰減能力，有重要的潛在應用價值。差分跳頻通信是一種擴展頻譜的通信方式，在時域上，差分跳頻信號具有多頻率特征；在頻域上，差分跳頻信號的頻率按照不同的間隔隨機發生變化，但始終處于一個較寬的頻帶上，且差分跳頻信號在每個頻率的駐留時間均不相同。信號首先經過調制電路和同步電路的處理，然后在差分跳頻發生器和頻率合成器中進行頻率變換，最終經過信號解調以跳頻信號輸出。差分跳頻通信技術的優勢集中在下列幾個方面：1）信號的調制解調功能強差分跳頻通信技術采用G函數變換[3]完成信號的數-頻切換，不需要通過基帶調制等流程。因此，差分跳頻通信的調制解調功能強。2）數據傳輸速度快當通信鏈路中每一跳攜帶的比特數確定時，差分跳頻通信的數據傳輸速度與跳速[4]成正比。當跳速保持恒定時，數據傳輸速度與每一跳攜帶的比特數成正比。差分調頻通信技術利用多比特編碼，可獲得2500bps的傳輸速率，足以滿足船舶通信系統的日常數據傳輸需求。3）抗干擾能力強差分跳頻通信的抗干擾能力主要體現在兩個方面：一方面，差分跳頻通信具有高跳速的特點，跳速遠遠高于常用的干擾機；另一方面，差分跳頻通信采用隨機的數據流控制跳頻信號，干擾機難以預測和追蹤信號的路徑，具有良好的抗干擾性能。

　　2差分跳頻通信技術在船用通信系統的應用

　　2.1差分跳頻通信的抗干擾性能研究

　　差分跳頻通信技術的跳速較高，抗干擾能力強，因此，本研究將差分跳頻通信應用于船舶的通信系統中。下面主要對差分跳頻通信的抗干擾性能進行分析.為了簡化分析過程，本節將信號中的白噪聲忽略，設定信號的跳頻時間間隙為T，跳頻信號具有的能量為，發射信號的基帶如下式：可以得到干擾信號作用下，跳頻信號的特征函數與概率密度函數

　　2.2差分跳頻通信的跳頻同步

　　差分跳頻通信的跳頻同步是指接收機與發射機在同一時刻保持相同的信號頻率，從而獲得與本地頻率合成器相同的通信信號。

　　2.3差分跳頻通信系統設計

　　基于跳頻通信技術，設計了一種新型的船舶通信系統，該系統由信號雷達、用戶終端、寬帶信道和差分跳頻通信器等組成，該船舶通信系統的跳頻信號處理通過DSP芯片實現，主要體現在以下3個方面：1）DSP基帶任務處理在基于差分跳頻技術的船用通信系統中，所有的基帶信號任務均由DSP芯片完成，主要包括信道編碼、差分編碼、數據時序控制、頻譜分析等。由于基帶任務的種類和數量繁多，本研究采用了雙DSP芯片協同模式，確�；鶐�任務完成效果。2）DSP控制頻率合成器頻率合成器產生高速跳頻信號，由存儲器ROM、相位累加器和濾波器等器件組成，頻率合成器的工作狀態受DSP控制。3）DSP控制FPGA單元FPGA單元具有VHDL編程功能[5]，可以進行終端與DSP之間的指令傳輸，并向DSP發送每秒4500次的定時中斷，從而控制跳頻信號的速率。

　　3差分跳頻通信系統的仿真試驗

　　為了探究基于差分跳頻短波通信的船舶通信系統效果，本文對不同頻帶干擾下的信號噪聲比進行仿真分析，仿真軟件為Matlab，B為噪聲頻帶為50Hz下，船舶通信系統信號的噪聲比變化曲線；C為噪聲頻帶為70Hz下，船舶通信系統信號的噪聲比變化曲線；D為噪聲頻帶為90Hz下，船舶通信系統信號的噪聲比變化曲線.

　　4結語

　　差分跳頻技術具有良好的穩定性和抗干擾能力，將差分跳頻技術應用到船舶通信系統中具有良好的市場潛力。本文介紹了差分跳頻技術的抗干擾性原理和跳頻同步流程，設計基于差分跳頻技術的船用通信系統。

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