谈超短波无线通信保密技术应用

主页（http://www.pttcn.net）：谈超短波无线通信保密技术应用

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。

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。

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。

参考文献:

［1］许伟．超短波无线通信保密技术应用探讨［J］．通讯世界，2019，26(11):84-85．

［2］刘杰．论超短波无线通信保密技术［J］．数字通信世界，2019(09):68．

［3］常文武．浅析跳频通信的关键技术［J］．硅谷，2010(04)．

［4］张天舒．超短波无线通信保密技术研究［D］．长春理工大学，2009．

作者：钱晓凡 单位：南京市人防指挥信息保障中心