禤展艺（广州海格通信集团股份有限公司，510663）

基于差分跳频的短波高速跳频通信系统关键技术研究

禤展艺
（广州海格通信集团股份有限公司，510663）

本文就基于差分跳频技术的短波高速跳频通信系统的组成结构及主要特点进行简要分析，并在此基础上对其系统运行过程中所使用的相关关键技术进行深入探讨，希望能够对短波高速跳频通信系统关键技术的运用效果提升带来一定帮助。

差分跳频；短波高速跳频；通信系统

0　引言

跳频通信技术首先在超短波通信中获得了成功的运用，而短波通信由于同步技术比较复杂、工作频带较窄，在未实现对电离层实时自动探测以前，难以选择到最佳通信频率；跳频工作时，必须应付信号强度的大范围变化，对自动增益控制电路的要求相当苛刻。在国家的不断努力下，80年代之后短波跳频电台脱颖而出，并且取得越来越大的进展，它在军事通信上的意义得到了普遍的肯定和承认。

本文介绍的差分跳频技术主要是借助于信号频率的相关数据信息来传输数据信息的一种跳频通信技术。在短波通信系统中选用差分跳频技术，能够让高速跳频的同时让高速传输得以实现，在2MHz的宽度上，差分跳频技术能够让高速跳频速度得到每秒五千跳，数据传输速率能够实现每秒19.2KB。相对于传统的借助于跳频图案实现跳频的短波通信系统，基于差分跳频的短波高速跳频通信系统不但能够大幅度的提升跳频速度及数据传输速率，而且还将具有更加先进、强大的抗跟踪干扰功能。

1　短波高速跳频通信系统的概述

短波高速跳频通信系统主要由三个部分组成，一是数字处理单元，其主要蕴含了信息出来、函数转移、逆函数、跳频检测、A/D转换、高跳速DDS以及下变频等多个模块。信息处理模块的主要作用是为了处理从终端反馈过来的数据信息，例如：扰码、纠错以及交织等，然后向转移函数传输已经处理好的数据，并通过相反性处理来自于逆函数的信息。转移函数模块能够按照相关的算法，促使数字信息能够逐渐转化成频率控制字。DDS模块的作用是为了将频率控制字转换成射频频率。A/D转换模块的作用则是借助于高速A/D采样，让所收到的射频频率逐渐实现数字化，并反馈给下变频模块，然后在借助于下变频进一步的在零中频中处理相关的信号数字变频。跳频检测模块主要是在检测频率信号的过程中，让系统帧同步等功能得以完成，其是系统数字处理过程中的核心环节。逆函数的主要作用是为了反变换转移函数，将跳频检测模块所反馈过来的频率信息反变换成数据信息。二是短波自适应单元，其主要是为了放大信号、实现自适应传输目的，通常主要有宽带功放、低噪声高频放大器以及宽带天线等分别组成。最后是数据终端等部分。基于差分跳频的短波高速跳频通信系统，相对于传统低俗短波跳频电台，在技术上存在较大差异，因此也就形成了一系列有待完善的关键技术，例如：高速跳频信号检测技术、转移函数算法以及帧同步技术等。

2　基于差分跳频的短波高速跳频通信系统的关键技术分析

2.1高速跳频信号检测技术分析。差分跳频体制主要是借助于频率的相关性来对数据信息进行携带和传输。从发送端的角度上来看，其需要相关数据信息能够参与到当下工作频点的一种运算选择。但是数据信息由于具有较为显著的不可预知性和随机性特点，从而也就在很大程度上促使频率的发送也会相应的存在不可预知性及随机性特征。因此，相对于传统跳频系统而言，其接收端很难在解跳的同时，结合跳频表预先所设计的频率序列来解调相关的数据信息。其只能够在每一跳的频率被准确检测出来之后，然后借助于转移函数译码将数据信息恢复。由此可见，短波高速跳频通信系统不同于传统跳频接收检测的地方就在于其必须要对跳频频率信号进准确检测，将发送端所发射的频率检测出来。而传统跳频则能够在跳频同步之后，手段已知的发射频率且不需要进行相关的跳频检测。

2.2帧同步技术。图1为短波高速跳频通信系统的结构。整个帧由两个部分组成，一个是帧头，另一个是数据，帧中的数据元素主要是由出频率构成。从短波高速跳频通信系统的帧结构能够看出，要想对每一帧的数据做到准确接收，首先要做的就是保证帧同步。而系统的帧同步相对于传统跳频通信，其无法做到发端和收端借助于进行TOD信息传递的方法，来让时间及频率上双为跳频图案的不确定性消除。由于短波高速跳频通信系统的跳频图案存在一定程度的不可预知性和随机性特征，而且还不具有TOD信息。同时为了让帧同步头的隐蔽性得到有效提高，其所运用的大都是多种帧同步头工作模式，这就需要准确的识别出帧同步头的工作模式，简单而言就是要准确辨别是是哪个帧同步头到来了。

图1　.差分跳频系统的帧结构

2.3高速频率合成技术。频率合成主要是指在一个或多个参考频率的基础上，在某段频段中综合形成并输出多个工作频率点的一个过程。而基于该原则所研制成的频率源被称为频率合成器。短波高速跳频通信系统的调速最高可达每秒5000跳，而想要实现其跳速就必须借助于高跳速的频率合成器直接频率合成技术。由于现金的直接频率合成技术器件的换频速度快、频率分辨率高等优点，能够昂短波高速跳频通信系统的需求得到有效满足。而且直接频率合成技术器件还具有电路结构简单、体积小以及便于调试等一系列优点，这种一定程度上为系统的小型化和高可靠性带来了很大程度基础保障。频率合成技术（见图2）被现代人们称之为众多电子系统的“心脏”。现代战争向以往战争不同，其是争夺电子频谱控制权的战争，所没有硝烟却更加激烈。频率合成器能够形成电子频谱，这不管是在空间通信、雷达测量上，还是在射电天文和无线电定位等诸多先进电子系统中，都有着非常重要的作用，他们都需要一个频率高度稳定的频率合成器。通信系统在电子战中，跳频体制已然成为了一种军事通信手段，跳频通信系统只有具有与其跳频速度相符合的频率合成器，才能发挥出做大作用。

2.4转移函数算法。转移函数在差分跳频体制中是最为核心的技术之一，它的算法在一定程度上决定了信息数据的调制、解调以及跳频图案。其可以大致的概括为fn=H（fn-1，xn），其中fn代表着当前时刻的频率，fn-1则代表上一跳的频率，xn则为当下时刻的数据信息。在差分跳频体制下，跳频图案的生成能够不再需要PN码电路，而是在数据的控制下，通过转移函数来让跳频图案得以自动生成。

3　总结

综上所述，本文就短波高速差分跳频通信系统的结构和特点进简要概述，并对短波高速差分跳频通信系统中的高速跳频信号检测技术、帧同步技术、高速频率合成技术以及转移函数算法进行了深入分析和探讨。短波高速差分跳频通信系统、作为一种全新的跳频通信系统，不管是在相关的技术层次上，还是在实际应用上都和传统跳频电台之间存在很大差异性。随着现代科技技术的不断进步和发展，电子信息技术的重要性要发凸显，而我国想要让自身的国力得到提升，获取到更大的电子信息战争的主动权，就必须对短波高速差分跳频通信系统中的关键技术进行不断研究和探索，对其技术进行不断完善和优化，从而才能够让让短波高速差分跳频通信系统中关键技术的作用得到充分发挥，为我国的发展与进步奠定下扎实的技术保障基础。

［1］陈智，李少谦，董彬虹.乘积合并接收的差分跳频通信系统在瑞利衰落信道上抗部分频带干扰的性能分析［J］.电子与信息学报，2015，05：1163-1167.

［2］陈智，李少谦，董彬虹.瑞利衰落信道下差分跳频通信系统抗多音干扰的性能分析［J］.信号处理，2014，03：325-329.

［3］廖连贵，赵利，崔杨.基于FPGA的差分跳频信号处理器的设计与实现［J］.计算机工程与设计，2011，08：2643-2647.

Research on Key Technologies of HF high speed frequency hopping communication system based on differential frequency hopping

Xuan Zhanyi
（Guangzhou Haige Communications Group Limited by Share Ltd，510663）

In this paper，based on differential frequency hopping（DFH）technique of HF high speed FH communication system structure and main characteristics of a brief analysis，and on the basis of related key technologies of the running process of the system of in-depth study，hope to be able to key technologies of HF high speed FH communication system，the use of the effect of promotion to bring some help.

differential frequency hopping；short wave high speed frequency hopping；communication system

图2　.频率合成技术