差分跳頻通信技術(shù)的船用通信系統應用論文

　　摘要:差分跳頻通信技術(shù)是一種以數字信號處理為基礎的新興通信技術(shù)，不同于傳統的通信技術(shù)，差分跳頻通信技術(shù)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(shù)的原理和基本組成，然后設計和開(kāi)發(fā)了船用通信系統的中頻控制平臺，最后進(jìn)行了差分跳頻通信的軟件編程和功能性仿真試驗。

　　關(guān)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(zhù)抗干擾能力差，隱蔽性差等問(wèn)題，因此，研究一種新型的船舶短波通信技術(shù)有重要意義[1]�，F在，大量軍事艦艇在復雜電磁環(huán)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(fā)生變化，可以抵抗多徑干擾[2]、鄰道干擾等干擾類(lèi)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(shù)的原理和特性，將差分跳頻通信技術(shù)應用到普通船舶上，開(kāi)發(fā)了一種新型的船用通信系統。

　　1差分跳頻通信技術(shù)的研究

　　所謂差分跳頻通信是指將調制、編碼和跳頻技術(shù)結合在一起，信號的載波頻率以某特定的規律發(fā)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(jià)值。差分跳頻通信是一種擴展頻譜的通信方式，在時(shí)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(fā)生變化，但始終處于一個(gè)較寬的頻帶上，且差分跳頻信號在每個(gè)頻率的駐留時(shí)間均不相同。信號首先經(jīng)過(guò)調制電路和同步電路的處理，然后在差分跳頻發(fā)生器和頻率合成器中進(jìn)行頻率變換，最終經(jīng)過(guò)信號解調以跳頻信號輸出。差分跳頻通信技術(shù)的優(yōu)勢集中在下列幾個(gè)方面：1）信號的調制解調功能強差分跳頻通信技術(shù)采用G函數變換[3]完成信號的數-頻切換，不需要通過(guò)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(shí)，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(shí)，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(shù)利用多比特編碼，可獲得2500bps的傳輸速率，足以滿(mǎn)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(gè)方面：一方面，差分跳頻通信具有高跳速的特點(diǎn)，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(shù)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(shù)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(jìn)行分析.為了簡(jiǎn)化分析過(guò)程，本節將信號中的白噪聲忽略，設定信號的跳頻時(shí)間間隙為T(mén)，跳頻信號具有的能量為，發(fā)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(fā)射機在同一時(shí)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(shù)，設計了一種新型的船舶通信系統，該系統由信號雷達、用戶(hù)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(guò)DSP芯片實(shí)現，主要體現在以下3個(gè)方面：1）DSP基帶任務(wù)處理在基于差分跳頻技術(shù)的船用通信系統中，所有的基帶信號任務(wù)均由DSP芯片完成，主要包括信道編碼、差分編碼、數據時(shí)序控制、頻譜分析等。由于基帶任務(wù)的種類(lèi)和數量繁多，本研究采用了雙DSP芯片協(xié)同模式，確�；鶐�任務(wù)完成效果。2）DSP控制頻率合成器頻率合成器產(chǎn)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(tài)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(jìn)行終端與DSP之間的指令傳輸，并向DSP發(fā)送每秒4500次的定時(shí)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(jìn)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(xiàn)；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(xiàn)；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(xiàn).

　　4結語(yǔ)

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

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