差分跳频通信技术的船用通信系统应用论文

差分跳频通信技术的船用通信系统应用论文

　　摘要:差分跳频通信技术是一种以数字信号处理为基础的新兴通信技术，不同于传统的通信技术，差分跳频通信技术具有更好的抗干扰能力和跳变速度，因此，在现代化船舶通信系统中获得了大量的应用。本文首先系统介绍了差分跳频通信技术的原理和基本组成，然后设计和开发了船用通信系统的中频控制平台，最后进行了差分跳频通信的软件编程和功能性仿真试验。

　　关键词：差分跳频通信；船舶通信系统；中频控制平台

　　0引言

　　船舶通信系统不仅起到船舶之间、船舶与岸基之间的数据传递功能，还起到船舶导航功能，因此，通信系统在船舶上占有重要的地位。军事舰艇对通信系统的性能有更高的要求，需要具有更高的隐蔽性、稳定性和抗干扰能力，而传统的船舶短波通信普遍存在着抗干扰能力差，隐蔽性差等问题，因此，研究一种新型的船舶短波通信技术有重要意义[1]。现在，大量军事舰艇在复杂电磁环境中均采用差分跳频通信方式，这种通信方式的频率不断发生变化，可以抵抗多径干扰[2]、邻道干扰等干扰类型，有效提高了通信的可靠性和安全性。本文详细的介绍了差分跳频通信技术的原理和特性，将差分跳频通信技术应用到普通船舶上，开发了一种新型的船用通信系统。

　　1差分跳频通信技术的研究

　　所谓差分跳频通信是指将调制、编码和跳频技术结合在一起，信号的载波频率以某特定的规律发生变化。差分跳频通信提高了短波通信设备的抗干扰能力、数据传输能力和抗衰减能力，有重要的潜在应用价值。差分跳频通信是一种扩展频谱的通信方式，在时域上，差分跳频信号具有多频率特征；在频域上，差分跳频信号的频率按照不同的间隔随机发生变化，但始终处于一个较宽的频带上，且差分跳频信号在每个频率的驻留时间均不相同。信号首先经过调制电路和同步电路的处理，然后在差分跳频发生器和频率合成器中进行频率变换，最终经过信号解调以跳频信号输出。差分跳频通信技术的优势集中在下列几个方面：1）信号的调制解调功能强差分跳频通信技术采用G函数变换[3]完成信号的数-频切换，不需要通过基带调制等流程。因此，差分跳频通信的调制解调功能强。2）数据传输速度快当通信链路中每一跳携带的比特数确定时，差分跳频通信的数据传输速度与跳速[4]成正比。当跳速保持恒定时，数据传输速度与每一跳携带的比特数成正比。差分调频通信技术利用多比特编码，可获得2500bps的传输速率，足以满足船舶通信系统的日常数据传输需求。3）抗干扰能力强差分跳频通信的抗干扰能力主要体现在两个方面：一方面，差分跳频通信具有高跳速的特点，跳速远远高于常用的干扰机；另一方面，差分跳频通信采用随机的数据流控制跳频信号，干扰机难以预测和追踪信号的路径，具有良好的抗干扰性能。

　　2差分跳频通信技术在船用通信系统的应用

　　2.1差分跳频通信的抗干扰性能研究

　　差分跳频通信技术的跳速较高，抗干扰能力强，因此，本研究将差分跳频通信应用于船舶的通信系统中。下面主要对差分跳频通信的抗干扰性能进行分析.为了简化分析过程，本节将信号中的白噪声忽略，设定信号的跳频时间间隙为T，跳频信号具有的能量为，发射信号的基带如下式：可以得到干扰信号作用下，跳频信号的特征函数与概率密度函数

　　2.2差分跳频通信的跳频同步

　　差分跳频通信的跳频同步是指接收机与发射机在同一时刻保持相同的信号频率，从而获得与本地频率合成器相同的通信信号。

　　2.3差分跳频通信系统设计

　　基于跳频通信技术，设计了一种新型的船舶通信系统，该系统由信号雷达、用户终端、宽带信道和差分跳频通信器等组成，该船舶通信系统的跳频信号处理通过DSP芯片实现，主要体现在以下3个方面：1）DSP基带任务处理在基于差分跳频技术的船用通信系统中，所有的基带信号任务均由DSP芯片完成，主要包括信道编码、差分编码、数据时序控制、频谱分析等。由于基带任务的种类和数量繁多，本研究采用了双DSP芯片协同模式，确保基带任务完成效果。2）DSP控制频率合成器频率合成器产生高速跳频信号，由存储器ROM、相位累加器和滤波器等器件组成，频率合成器的工作状态受DSP控制。3）DSP控制FPGA单元FPGA单元具有VHDL编程功能[5]，可以进行终端与DSP之间的指令传输，并向DSP发送每秒4500次的定时中断，从而控制跳频信号的速率。

　　3差分跳频通信系统的仿真试验

　　为了探究基于差分跳频短波通信的船舶通信系统效果，本文对不同频带干扰下的信号噪声比进行仿真分析，仿真软件为Matlab，B为噪声频带为50Hz下，船舶通信系统信号的噪声比变化曲线；C为噪声频带为70Hz下，船舶通信系统信号的噪声比变化曲线；D为噪声频带为90Hz下，船舶通信系统信号的噪声比变化曲线.

　　4结语

　　差分跳频技术具有良好的稳定性和抗干扰能力，将差分跳频技术应用到船舶通信系统中具有良好的市场潜力。本文介绍了差分跳频技术的抗干扰性原理和跳频同步流程，设计基于差分跳频技术的船用通信系统。

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