徐素紅，謝麗娟，馬麗麗

山東信息職業(yè)技術學院，山東 濰坊 261061

0 引言

隨著我國信息技術的普及，人們更加重視信息網(wǎng)絡安全，因此我國對于超短波無線通信保密技術的研究和優(yōu)化更加重視。超短波通信、跳頻通信及超短波跳頻通信系統(tǒng)是超短波無線通信保密技術的重要組成部分[1]。為了提高我國信息網(wǎng)絡安全性能，文章對超短波無線通信保密技術中的超短波通信、跳頻通信及超短波跳頻通信系統(tǒng)進行詳細論述。

1 超短波通信技術簡介

無線通信技術自誕生以來就被廣泛地用于軍事領域，而短波單邊帶通信技術等先進的無線通信技術也是為滿足軍事需求而研發(fā)的技術。建國初期，由于我國航空事業(yè)發(fā)展落后，超短波通信技術僅被用于海上艦船。如今，我國航空事業(yè)得到了飛速發(fā)展，我國空軍也需要運用超短波通信技術提高空軍保密性，因此我國軍事領域?qū)Τ滩ㄍㄐ偶夹g的要求愈來愈高。由此可見，超短波通信技術在我國軍事領域占據(jù)關鍵性地位。

由英國Marconic 公司生產(chǎn)的超短波通信系統(tǒng)在國際上獲得了一致好評。Marconic 公司在構建通信系統(tǒng)時，運用了許多先進的科學技術，其為軍事領域生產(chǎn)的通信系統(tǒng)比較符合英國國情，同時具有較強的環(huán)境適應能力。

當前國內(nèi)部分新型超短波通信設備在實戰(zhàn)中的運用無法達到理想效果。主要原因是產(chǎn)品尚不成熟，缺乏統(tǒng)一的通信協(xié)議，同時存在跨頻段溝通兼容性差問題。此外。由于產(chǎn)品種類繁多，各個兵種所使用的設備具有差異性，這就導致各個兵種協(xié)同作戰(zhàn)的通信需求得不到滿足[2]。

2 跳頻通信技術簡介

跳頻通信技術誕生于20 世紀40 年代初期，這項技術具有獨特的擴頻通信功能，因此被運用到了我國軍事領域。跳頻通信技術具有優(yōu)秀的電子對抗性能，能夠滿足我國信息戰(zhàn)的需求。在跳頻通信系統(tǒng)中，我國最初使用的短電波電臺平均每秒能夠跳500 次；當前，我國所使用的通信電臺跳速升級到了每秒幾萬跳；隨著我國信息技術的進步，未來我國跳頻系統(tǒng)的平均跳速還會繼續(xù)升級更新，我國跳頻通信系統(tǒng)的安全性和保密性也將達到更高的階段[3]。

跳頻通信技術能夠促進通信系統(tǒng)轉變?yōu)槎囝l段通信。隨著國內(nèi)外逐漸搭建起跳頻通信系統(tǒng)，其自動化程度和安全性能得到了提升，同時通信系統(tǒng)也更加小型化。跳頻系統(tǒng)同時采取了跳頻干擾和反干擾兩種方法，這兩種方法會在跳頻通信系統(tǒng)運行過程中互相制約。因此，跳頻通信系統(tǒng)可以抵擋多頻干擾，同時該系統(tǒng)還能夠及時捕捉到敵方跳頻圖案[4]。

跳頻通信是利用二進制偽隨機碼控制信號發(fā)送頻率的通信方式。跳頻通信系統(tǒng)主要由頻率合成器和偽隨機碼一起搭建形成。在系統(tǒng)中，頻率合成器主要負責控制發(fā)射機的發(fā)射頻率，能夠穩(wěn)定地產(chǎn)生本振頻率，進而幫助解調(diào)器獲取固定中頻信號，最后由解調(diào)器完成信息恢復工作。目前，我國的跳頻通信系統(tǒng)正在不斷優(yōu)化，跳頻通信技術得到了提升，已處于國際領先水平。我國已經(jīng)逐步將DDS 信號發(fā)生器及系統(tǒng)控制器等國家專利技術融入通信系統(tǒng)中。我國有線通信領域還具有較大的發(fā)展?jié)摿?，因此需要給予跳頻通信領域更多的資金支持，使用跳頻技術能夠促進有限通信系統(tǒng)的搭建。此外，利用跳頻通信系統(tǒng)能夠滿足國家保密部門及軍事領域的保密需求。當前，世界各國都在不斷優(yōu)化通信系統(tǒng)，促進通信系統(tǒng)向著高保密性和高跳頻的方向發(fā)展[5]。

2.1 跳頻通信技術的優(yōu)點

2.1.1 優(yōu)良的跳頻保密性

跳頻系統(tǒng)主要利用高跳頻促進截波快速變化，最終達到保密效果。跳頻通信技術具備優(yōu)秀的抗干擾能力、保密能力和抗衰落能力等。當頻點數(shù)目達到一定數(shù)量時，它能夠抵擋頻帶阻塞式干擾。此外，由于跳頻系統(tǒng)跳頻較高，信號波變化快，信息在傳遞的過程中會利用先進的通信技術進行偽裝，因此即使截獲了部分頻率也無法推測下一頻點數(shù)，進而達到保密的效果?？梢猿浞掷锰l圖案正交性特點，組建成碼分多址系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的保密性能。跳頻通信技術還能夠抵抗多徑干擾。通過跳頻技術，能夠有效阻礙敵方利用其他手段截獲并保留我方所要傳遞的信息。由此可見，跳頻通信技術具有優(yōu)異的保密效果，它適用于我國軍事等領域。隨著跳頻通信技術在各個領域的使用，收獲了社會各界一致的好評[6]。

2.1.2 優(yōu)異的抵抗衰落能力

通常情況下，相鄰跳頻差異大時，它們的衰落時間也會產(chǎn)生較大差異，跳頻技術具有良好的抗衰落能力，在跳頻通信系統(tǒng)中，在相鄰頻率差異大的情況下，會控制其頻率最終在同一窄帶衰落，這就體現(xiàn)了跳頻通信技術優(yōu)異的抗衰落能力。

2.1.3 優(yōu)異的抗干擾能力

跳頻通信技術具備抗阻塞干擾的能力，然而想要實現(xiàn)這一目的還需要控制跳頻通信系統(tǒng)形成一定的運行模式。在系統(tǒng)頻點數(shù)量多時，只有保證跳頻在某一區(qū)域內(nèi)占據(jù)一定寬度才能有效抵抗干擾。由此可知，盡管跳頻通信技術具備優(yōu)異的抗干擾能力，但是系統(tǒng)仍會受高斯白噪聲的影響[7]。

2.1.4 優(yōu)異的抗多徑能力

抗多徑是跳頻通信系統(tǒng)的特點之一。在跳頻通信系統(tǒng)中，預先規(guī)定了接收機能夠接收到的反射波和直射波。這兩種信號中任意一種被接收機信號接收后，如果信號機成功轉變信號，就會自動抵抗其他信號所造成的干擾，進而達到抗多徑的能力。

2.1.5 解決頻帶擁擠問題

利用跳頻通信技術還能夠解決頻帶擁擠的問題，利用先進的跳頻通信技術有利于我國打開國外市場。如今容量問題是我國移動通信領域所面臨的重要問題，如果能夠合理地使用跳頻碼分多址技術，可以將我國移動通信容量擴大到原來的20 倍。

2.2 跳頻通信技術的局限性

當前，人們對于跳頻系統(tǒng)的跳速有了更高要求，但是由于我國技術水平存在一定的局限性，無法滿足跳頻系統(tǒng)跳速升級的需求，同時由于元器件較為落后，其跳頻速率小于5 000，進而導致我國跳頻通信逐步發(fā)展成為直接序列擴頻混合使用的模式。

3 跳頻通信技術的關鍵點

3.1 跳頻圖案

在系統(tǒng)傳遞信號的過程中，跳頻圖案指的是載波頻率跳變規(guī)律，系統(tǒng)中的跳頻圖案通常由簡單的電路組成?？刂葡到y(tǒng)傳輸信號時，載波頻率跳變的地址碼序列就是跳頻序列。技術人員在設計跳頻圖案時，需要確保跳頻序列具有簡單性、線性復雜性和隨機性等特點。只有同時具備上面特點，才能夠保證跳頻圖案能夠隨著系統(tǒng)運行狀態(tài)的改變同步發(fā)生變化。技術人員在設計跳頻時應重點考慮范圍頻隙集合中的頻隙，減少跳頻圖案以及平移圖案與頻隙重合次數(shù)。還要保證規(guī)定集合內(nèi)的所有頻隙都能被跳頻圖案使用，進而保證系統(tǒng)能夠?qū)ζ溥M行最優(yōu)處理。為了提高保密性，可以利用相關函數(shù)制定的偽隨機碼構建跳頻圖案。

3.2 頻率合成器

搭建跳頻通信技術離不開頻率合成器，頻率合成器能夠控制跳變速率和跳變頻率總和，而這些參數(shù)設定直接決定著跳頻通信技術的抗干擾能力。相較于普通型頻率合成器，跳頻通信技術中的頻率合成器的合成效率更高、靈敏性更強。在跳頻通信技術中，頻率合成器對系統(tǒng)整體的抗干擾能力產(chǎn)生直接影響。跳頻通信技術的抗干擾能力、保密性能會隨著系統(tǒng)跳頻的增加而不斷提高。在跳頻通信技術中，跳頻序列會控制可變頻率合成器產(chǎn)生一定跳頻，進而幫助系統(tǒng)躲避外界信號產(chǎn)生的干擾。跳頻通信技術對頻率合成器的性能要求很高，需要選擇頻率高、鎖定時間短、轉換靈敏度高的頻率合成器。只有確保頻率合成器性能優(yōu)秀，才能盡可能地減少相位噪聲，增加跳頻點數(shù)。頻率合成器如圖1 所示。

圖1 頻率合成器

3.3 同步技術

信號溝通雙方收發(fā)頻率一致就是跳頻系統(tǒng)同步?？梢岳没祛l器記錄系統(tǒng)接收信號的載波頻率，進而初步搭建接收同步系統(tǒng)。在跳頻通信系統(tǒng)中，同步系統(tǒng)的性能對系統(tǒng)整體的運行效率具有重要影響。因此，相關設計人員要確保同步系統(tǒng)的建立時間短，還要保證所構建的同步信號可隱蔽。收發(fā)跳頻碼速率與跳頻圖案之間的同步能夠?qū)崿F(xiàn)收端信息同步，通常采取特殊碼字同步法和同步字頭法搭建跳頻同步。在跳頻通信技術中要求同步技術具備以下特征：

（1）同步技術能夠?qū)崿F(xiàn)雙方頻率變化規(guī)律的同步；

（2）要求在較高頻率下設計同步技術；

（3）同步技術在實際使用的過程中具備隱蔽能力和偵察能力，進而保證通信系統(tǒng)整體具備良好的保密性能；

（4）跳頻通信保密系統(tǒng)中的同步技術能夠抵抗一定的信號干擾；

（5）保密系統(tǒng)的同步技術能夠達到組網(wǎng)標準。

4 跳頻通信系統(tǒng)的組成

跳頻通信系統(tǒng)是在組合映射產(chǎn)生混沌序列的基礎上構建的通信系統(tǒng)，這一系統(tǒng)組件方式主要包含了Tent 和Logistic 兩種映射方式，通過這兩種映射方式能夠滿足無線通信技術的使用需求。在系統(tǒng)組成過程中使用到了MATLAB 軟件。無線通信系統(tǒng)由數(shù)字信號產(chǎn)生模塊、信道模塊、信號的檢測和觀測模塊、頻率合成器和跳頻系統(tǒng)這四大部分共同構成。

（1）在系統(tǒng)中，通常設置信號頻率為1 s。數(shù)字信號產(chǎn)生模塊在通信系統(tǒng)中的作用是產(chǎn)生信源和信號，再利用信道和跳頻系統(tǒng)進行信號傳輸。

（2）在系統(tǒng)中，通常使用2FSK 信號。跳頻系統(tǒng)和信道主要包括混沌模塊、調(diào)節(jié)模塊、傳輸延遲模塊、低通濾波器模塊和調(diào)制模塊，這一系統(tǒng)中采用的混頻模塊是點乘模塊。

（3）在系統(tǒng)中，由示波器模塊、誤碼率計算模塊和顯示模塊一同構成了信號的檢測和觀測模塊，觀察波形是用示波器模塊。

（4）在系統(tǒng)中，頻率合成器發(fā)出的信號頻率根據(jù)技術人員輸入的數(shù)值變化。因此選取多個信號，就能夠利用合成器合成兩倍的離散頻率。

5 結束語

跳頻通信技術性能優(yōu)秀，對于我國軍事領域及各個企業(yè)的保密工作都具有不可忽視的價值。當前，跳頻通信技術在我國軍事、航空、航天領域發(fā)揮著積極作用。跳頻技術不僅可以提高通信效率，還可以減少信息泄露概率，創(chuàng)造良好的通信環(huán)境。如今，跳頻通信技術的適用范圍不再局限于軍事領域，其在人民日常生活中也得到了廣泛運用。這一技術的普及提高了我國居民的通信安全。跳頻通信保密技術具有一定的反截取信息能力，而且在不斷發(fā)展的過程中，相信在未來，跳頻通信技術會在我國信息保密領域繼續(xù)煥發(fā)活力。