自適應(yīng)跳頻電臺(tái)跳頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案分析

　1、設(shè)計(jì)摘要
　　本設(shè)計(jì)定位為一話音跳頻通信系統(tǒng)，采用 Logistic混沌系統(tǒng)產(chǎn)生跳頻序列，同時(shí)采用一種同步字頭法與等待跟蹤法相結(jié)合的新型同步方案——?jiǎng)討B(tài)雙頻同步方案實(shí)現(xiàn)同步。理論分析和仿真試驗(yàn)均表明該方案實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單、抗干擾性能優(yōu)越、且同步建立迅速，具有很好的靈活性。在硬件實(shí)現(xiàn)上，擬在Virtex-II PRO（V2-Pro）開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)完成三個(gè)跳頻電臺(tái)（即3個(gè)用戶）的收發(fā)信機(jī)，并加載相應(yīng)信號(hào)，建立3個(gè)用戶的同步通信，完成一小型跳頻局域網(wǎng)的FPGA建模工作。三部跳頻電臺(tái)之一加載話音信號(hào)，采用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中的音頻編解碼模塊實(shí)現(xiàn)，另外兩部電臺(tái)加載隨機(jī)數(shù)發(fā)生器所生成的二進(jìn)制信號(hào)。根據(jù)電臺(tái)話音通信質(zhì)量情況可以對(duì)系統(tǒng)性能作出定性的評(píng)價(jià)，而本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的誤比特率計(jì)算模塊的輸出結(jié)果可以為系統(tǒng)性能評(píng)定給出定量的依據(jù)。
　　2、系統(tǒng)原理與技術(shù)特點(diǎn)
　　1、應(yīng)用背景與研究意義
　　通信對(duì)抗作為電子戰(zhàn)的一個(gè)重要組成部分，已得到各方的高度重視。采用跳頻方式進(jìn)行通信是一種有效的通信手段。
　　自適應(yīng)技術(shù)與跳頻技術(shù)相結(jié)合形成自適應(yīng)跳頻技術(shù)，是近年來(lái)跳頻通信重要的一個(gè)發(fā)展方向。自適應(yīng)跳頻是將跳頻頻率點(diǎn)與干擾的出現(xiàn)聯(lián)系起來(lái)，在跳頻頻段出現(xiàn)較大帶寬的干擾時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別干擾，實(shí)時(shí)自適應(yīng)地改變跳頻圖案，跳到?jīng)]有干擾的頻段上去，以克服部分頻帶干擾的影響。法國(guó)的PR4G戰(zhàn)斗跳頻電臺(tái)具有自適應(yīng)跳頻功能，當(dāng)敵方施放寬帶干擾時(shí)，電臺(tái)能夠自動(dòng)切換到未被干擾信道上進(jìn)行搜索，整個(gè)跳頻通信網(wǎng)可以自動(dòng)的轉(zhuǎn)到無(wú)干擾或未被占用的頻率上工作。干擾停止后可以自動(dòng)回到原來(lái)的跳頻方式工作，這種電臺(tái)在40%的跳頻信道受到干擾時(shí)，依然能夠使話音可懂。
　　國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的“多合一”的自適應(yīng)技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用到新一代的短波戰(zhàn)術(shù)跳頻通信系統(tǒng)中。實(shí)際通信表明：自適應(yīng)跳頻電臺(tái)能夠有效利用50%左右的現(xiàn)有信道。由此可見(jiàn)，采用這種自適應(yīng)跳頻設(shè)計(jì)思想的第二代跳頻電臺(tái)，是大勢(shì)所趨。因?yàn)樾乱淮l電臺(tái)的工作靈活性更大，可靠性更好，保密性更強(qiáng)，能夠適合在各種復(fù)雜的電磁環(huán)境下進(jìn)行可靠的通信?，F(xiàn)代自適應(yīng)通信實(shí)際電路的中斷率可減少，線路利用率可提高，平均在的內(nèi)信道誤碼率可以保持在，因而給高頻通信，特別是軍用通信帶來(lái)明顯的好處。但自適應(yīng)通信由于增加了頻率避擾功能，因此通信中會(huì)有多次同步，對(duì)失步后的再同步能力要求更高。另外現(xiàn)代軍用跳頻通信中，提高抗干擾性能最有效的方式就是提高跳頻速率，跳速的提高也對(duì)同步的速度提出更高的要求。因此，研究一種針對(duì)自適應(yīng)跳頻通信的高效同步方案顯得極為迫切。
　　2、系統(tǒng)原理及系統(tǒng)框圖
　?。?）自適應(yīng)雙頻跳頻通信系統(tǒng)（與動(dòng)態(tài)雙頻跳頻同步方案相對(duì)應(yīng)的自適應(yīng)通信系統(tǒng)）
　　雙頻同步方案已被理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)證明具有良好的同步性能，以三個(gè)用戶為例，該方案可描述如下（見(jiàn)圖1）：
　　首先，所有用戶的跳頻序列發(fā)生器設(shè)置相同的初始狀態(tài)，即具有相同密鑰μ和x0，當(dāng)通信雙方只有一方開(kāi)機(jī)或兩方都未開(kāi)機(jī)時(shí)，系統(tǒng)在預(yù)置頻率上等待，不進(jìn)行通信；都已開(kāi)機(jī)后，用戶在控制信號(hào)作用下從等待狀態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài);
　　接著，每個(gè)用戶在事先分配好的時(shí)隙內(nèi)按照雙頻同步方案完成同步，即f11傳輸信息過(guò)程中，f21已經(jīng)產(chǎn)生并準(zhǔn)備好起跳，直到f11結(jié)束，馬上轉(zhuǎn)換到f21進(jìn)行通信，與此同時(shí)，f11向f31跳轉(zhuǎn)，建立f31后等待，直到f21通信結(jié)束，系統(tǒng)轉(zhuǎn)到f31上進(jìn)行通信，同時(shí)f21向f41跳轉(zhuǎn)，…，如此循環(huán)下去，系統(tǒng)始終保持在兩個(gè)交替向前動(dòng)態(tài)變化的頻率上進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)信息的保密傳輸；
　　最后，若其中某個(gè)用戶在連續(xù)M個(gè)時(shí)隙內(nèi)無(wú)消息發(fā)送，則認(rèn)為該用戶已下線，否則認(rèn)為該用戶出現(xiàn)故障或?yàn)檫t入網(wǎng)用戶。M值可根據(jù)系統(tǒng)要求及應(yīng)用環(huán)境確定。

　圖1 多用戶跳頻通信系統(tǒng)雙頻同步方案