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谈超短波无线通信保密技术应用

发布时间:2020-11-24所属分类:科技论文浏览:1

摘 要: 摘要:本文讨论GOLD序列等不同跳频序列的性能,基于队列理论,通过增大跳频序列线性复杂度,提出了混合混沌映射跳频序列方法,仿真证明该方法可增加系统的抗预测能力,且跳频序列的平衡性等性能良好,容易实现,适用于超短波通信系统,基于对无线信道分析,利

  摘要:本文讨论GOLD序列等不同跳频序列的性能,基于队列理论,通过增大跳频序列线性复杂度,提出了混合混沌映射跳频序列方法,仿真证明该方法可增加系统的抗预测能力,且跳频序列的平衡性等性能良好,容易实现,适用于超短波通信系统,基于对无线信道分析,利用训练系列判决反馈均衡快速信道估算方法,运用混沌序列实现保密通信功能。串联结构的混沌扩频序列容易实现,保密性能优异。

谈超短波无线通信保密技术应用

  关键词:超短波;跳频通信;保密技术

  超短波通信特点是地面吸收较大,只能靠直线方式传输,传输距离约50km,应急通信领域是超短波通信重要的应用范围。随着航空事业发展,对超短波通信技术要求提高,电子战场形势严峻,自动化通信对抗系统给军队保密通信带来了前所未有的威胁,通信系统必须具有抗干扰等反对抗能力,扩展频谱是目前技术的发展方向,包含直序列扩频、线性调频等基本类型,跳频抗干扰技术在各类军事电台中得以重用。跳频通信中跳频图案的构成对混沌序列具有重要意义。

  相关期刊推荐:《通讯世界》杂志是经国家新闻出版总署批准,中华人民共和国科学技术部主管,中国科学技术信息研究所主办,设有:通信设计与应用;游戏设计;软件开发;论述等栏目。以上栏目设置符合期刊相关规定,符合职称评审中对职称论文的相关要求。

  1超短波通信发展现状

  无线通信在军事领域中应用极广,其重大技术突破动力源自军事市场,其中就包括短波单边带通信。而超短波通信以往在海上舰船间使用。随着航空事业发展,军队对超短波通信技术性能要求提高,近年来也明确了在军事通信中的重要地位。国内外跳频通信系统中,通信系统达到高度自动化、小型化水平,超短波的战术通信系统发展到多频段通信,具备保密通信等多种功能。超短波战术跳频通信领域,英国marconi公司的产品被广泛认可,其技术水平遥遥领先,用于军队使用的产品体现出适合本国的特色且环境适应性良好。国内的实用型超短波跳频电台,在技术层面正不断追赶着国际先进水平。国内首创的系统控制器、DDS频率合成器、自适应技术、射频语音处理技术等获得国家专利的先进技术,正逐步应用到战术跳频系统中[1]。而国内的一些超短波设备,对于战术通信而言,性能距现实要求却有一定差距,产品研制初未对通信协议统一,缺少系统性、整体化设计,设备跨越频段互通和兼容性问题未得到解决,品种繁多,装备不能满足多兵种协同作战要求,同一部门互通困难。

  2跳频通信发展现状

  跳频通信是实现扩频通信的方式,在军事通信领域得到广泛应用。跳频通信发展自40年代伊始,由于电子对抗具备的突出优点,符合信息战下对抗要求,跳频电台在通信中发挥突出作用,其跳频系统超短波电台跳速500跳/秒,21世纪,跳速每秒几万条,今后跳频系统同步时间缩短,信息被敌方发现概率低[2]。跳频干扰与反干扰相互制约,跳频通信不怕多频干扰,截获敌方跳频图案矢量跌价带来接收方茫然,人们希望缩短跳频信号驻留时间,要求跳频系统跳速加快。技术发展受到元器件等因素制约,跳频速率未达到5000跳,跳频通信将向与直接序列扩频混合使用的方式发展。通信方式要求解决频带拥挤问题,人们考虑到使用跳频通信来解决,采用新的通信技术为争取国外市场,移动通信领域急需扩容,跳频码分多址技术潜力强大,容量可提高20倍,专家倡导采用跳频码分多址技术。有限通信领域考虑扩建需要巨大投资,跳频则是通信系统建设的途径之一。一些要求信息保密的部门,如安全部门等,采用跳频通信可起到保密信息作用,跳频通信在军用通信领域有着广泛发展前景,国内外跳频通信正向高跳速方向发展,向优化跳频序列方向发展,向自适应跳频方向发展。

  3超短波跳频通信系统

  超短波系统是适用跳频进行的通信系统。跳频通信是用二进制伪随机码序列去离散地的控制输出频率,系统由频率合成器和伪随机码产生器组成,发射机发射频率由控制频率合成器随机跳,频率合成器按相同顺序跳变,产生本振频率,得到固定中频信号,最终送到解调器恢复出传输信息。跳频通信系统有抗干扰能力强、保密性强、抗衰弱能力等特点。能在频点数目足够多时抗频带阻塞式干扰。跳频系统截波快速跳变难以截获,截获的部分频率也无法推测跳频系统下一跳的频点。利用跳频图案正交性可构成码分多址系统。跳频能抗多径,因假设达到信号有两条途径,折射波到达接收机时,频率跳到其他频率不会受折射波干扰。白噪声是随机过程,功率谱在宽频带内均匀,具有优良的相关特性,只能用具有类似带限白噪声统计特性的伪随机码信号逼近。载波频率跳变规律为跳频图案,设计跳频图案应考虑使用频隙集合中的频隙,集合中两跳频图案发生频隙重合次数较少,与平移图案频隙重合次数少。跳频图案产生电路简单,有较好的随机性。

  可变频合成器为跳频通信系统的核心,跳频速率决定系统抗干扰能力,系统可变频率合成器受到跳频序列控制,能足够快的跳频,使系统躲避外部转发性干扰。系统要求频率合成器输出频谱纯,频率转换时间短,跳频图案转换速度快等[3]。跳频系统同步是指收发频率的变化规律相同,通过混频器提取接收信号载波频率,同步建立包括捕获、粗细同步。同步系统设计影响系统性能,涉及系统正常工作,同步建立时间要快,同步信号需具备隐蔽性。跳频同步是收发跳频码速率与跳频图案同步,收端获得同步信息,常用方法包括独立信道法、插入特殊码字同步法、同步字头法等。

  4超短波保密通信系统

  采用简洁跳频法,主振器选择晶体振荡器,为减弱寄生调幅,调制系数不能过大,发信机中要用多级倍频器,提高发射频率边带功率。超短波频段可集中参数元件构成调谐回路。发信机调制载波信号,经变频成为射频载波送至功率放大器。典型的调式接收机由高频放大、变频、基带放大等部件构成,为减小干扰,将螺旋式滤波器放在接收机的输入端,中放后的调频信号可削去混杂脉冲干扰,用鉴频器将基带信号恢复,由载波终端机输给用户,将超短波发射机旧线基带信号分路还原为二线话音信号。超短波通信利用视距传播方式,受环境变化影响较小。天线可用尺寸小的定向天线,使用小功率发射机,调制方式用调频制,通信质量较好。采用跳频对系统进行仿真[4],使用混合混沌序列加密,利用数学模型构建收发端、信道模型框图。发射数据速率为30KHz。原始数据进入转换器,将输入的二进制序列分为并行双极性序列。二进制数字为A,B,编码器选用差分编码器,要求转换成的CD与AB产生的QDPSK信号相同。QPKS调制器由实数乘法器组成,跳频序列发生器每2MS跳变。信道系统模型建立误码率测试模型,人为干扰可根据仿真输入转发性干扰,误码率测试则采用BER模块统计误码率。根据数学模型,构建仿真系统。

  数字信号产生模块用于产生信源信号,送入跳频系统。混沌序列中取M个信号,通过改变输入值得到不同频率的载波。信号检测部分由误码率计算模块组成,通过示波器观测波形。跳频系统模块包括低通滤波器模块、解调模块、传输延迟模块等,采用2FSK调制,调制信号经信道传输到达接收端解调,再通过参数相同的2FSK解调模块解调,使用AWNG信道。实验仿真时间设为20S,实值混沌序列转化过程中,各项特性受限,可通过选择恰当初值和扰动来避免,这样也能消除数字化序列特性下降。利用混沌序列跳频系统,能完成对信号加密工作,证明了该系统的应用可能性,通过仿真的误码率为0也可看出该系统通信质量优秀。

  5结语

  超短波无线通信保密技术因其抗衰落性优势,广泛应用于通信工作中,超短波通信保密技术在军事领域也发挥重要作用,跳频通信保密及时发挥传输信息作用,维护通信系统安全,为反截取信息工作提供防护措施,未来在多个领域也将更好服务于信息的保密传输。——论文作者:钱晓凡

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