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差分跳頻通信技術(shù)的船用通信系統(tǒng)應(yīng)用論文

時(shí)間:2023-03-16 09:42:37 其他類(lèi)論文 我要投稿
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差分跳頻通信技術(shù)的船用通信系統(tǒng)應(yīng)用論文

  摘要:差分跳頻通信技術(shù)是一種以數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ)的新興通信技術(shù),不同于傳統(tǒng)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(xiàn)代化船舶通信系統(tǒng)中獲得了大量的應(yīng)用。本文首先系統(tǒng)介紹了差分跳頻通信技術(shù)的原理和基本組成,然后設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了船用通信系統(tǒng)的中頻控制平臺(tái),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(yàn)。

差分跳頻通信技術(shù)的船用通信系統(tǒng)應(yīng)用論文

  關(guān)鍵詞:差分跳頻通信;船舶通信系統(tǒng);中頻控制平臺(tái)

  0引言

  船舶通信系統(tǒng)不僅起到船舶之間、船舶與岸基之間的數(shù)據(jù)傳遞功能,還起到船舶導(dǎo)航功能,因此,通信系統(tǒng)在船舶上占有重要的地位。軍事艦艇對(duì)通信系統(tǒng)的性能有更高的要求,需要具有更高的隱蔽性、穩(wěn)定性和抗干擾能力,而傳統(tǒng)的船舶短波通信普遍存在著抗干擾能力差,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(xiàn)在,大量軍事艦艇在復(fù)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(xì)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(yīng)用到普通船舶上,開(kāi)發(fā)了一種新型的船用通信系統(tǒng)。

  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(diào)制、編碼和跳頻技術(shù)結(jié)合在一起,信號(hào)的載波頻率以某特定的規(guī)律發(fā)生變化。差分跳頻通信提高了短波通信設(shè)備的抗干擾能力、數(shù)據(jù)傳輸能力和抗衰減能力,有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。差分跳頻通信是一種擴(kuò)展頻譜的通信方式,在時(shí)域上,差分跳頻信號(hào)具有多頻率特征;在頻域上,差分跳頻信號(hào)的頻率按照不同的間隔隨機(jī)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(hào)在每個(gè)頻率的駐留時(shí)間均不相同。信號(hào)首先經(jīng)過(guò)調(diào)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(hào)解調(diào)以跳頻信號(hào)輸出。差分跳頻通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)集中在下列幾個(gè)方面:1)信號(hào)的調(diào)制解調(diào)功能強(qiáng)差分跳頻通信技術(shù)采用G函數(shù)變換[3]完成信號(hào)的數(shù)-頻切換,不需要通過(guò)基帶調(diào)制等流程。因此,差分跳頻通信的調(diào)制解調(diào)功能強(qiáng)。2)數(shù)據(jù)傳輸速度快當(dāng)通信鏈路中每一跳攜帶的比特?cái)?shù)確定時(shí),差分跳頻通信的數(shù)據(jù)傳輸速度與跳速[4]成正比。當(dāng)跳速保持恒定時(shí),數(shù)據(jù)傳輸速度與每一跳攜帶的比特?cái)?shù)成正比。差分調(diào)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(tǒng)的日常數(shù)據(jù)傳輸需求。3)抗干擾能力強(qiáng)差分跳頻通信的抗干擾能力主要體現(xiàn)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于常用的干擾機(jī);另一方面,差分跳頻通信采用隨機(jī)的數(shù)據(jù)流控制跳頻信號(hào),干擾機(jī)難以預(yù)測(cè)和追蹤信號(hào)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(tǒng)的應(yīng)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(qiáng),因此,本研究將差分跳頻通信應(yīng)用于船舶的通信系統(tǒng)中。下面主要對(duì)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(jié)將信號(hào)中的白噪聲忽略,設(shè)定信號(hào)的跳頻時(shí)間間隙為T(mén),跳頻信號(hào)具有的能量為,發(fā)射信號(hào)的基帶如下式:可以得到干擾信號(hào)作用下,跳頻信號(hào)的特征函數(shù)與概率密度函數(shù)

  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(jī)與發(fā)射機(jī)在同一時(shí)刻保持相同的信號(hào)頻率,從而獲得與本地頻率合成器相同的通信信號(hào)。

  2.3差分跳頻通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  基于跳頻通信技術(shù),設(shè)計(jì)了一種新型的船舶通信系統(tǒng),該系統(tǒng)由信號(hào)雷達(dá)、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(tǒng)的跳頻信號(hào)處理通過(guò)DSP芯片實(shí)現(xiàn),主要體現(xiàn)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(tǒng)中,所有的基帶信號(hào)任務(wù)均由DSP芯片完成,主要包括信道編碼、差分編碼、數(shù)據(jù)時(shí)序控制、頻譜分析等。由于基帶任務(wù)的種類(lèi)和數(shù)量繁多,本研究采用了雙DSP芯片協(xié)同模式,確;鶐蝿(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(hào),由存儲(chǔ)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(hào)的速率。

  3差分跳頻通信系統(tǒng)的仿真試驗(yàn)

  為了探究基于差分跳頻短波通信的船舶通信系統(tǒng)效果,本文對(duì)不同頻帶干擾下的信號(hào)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(tǒng)信號(hào)的噪聲比變化曲線(xiàn);C為噪聲頻帶為70Hz下,船舶通信系統(tǒng)信號(hào)的噪聲比變化曲線(xiàn);D為噪聲頻帶為90Hz下,船舶通信系統(tǒng)信號(hào)的噪聲比變化曲線(xiàn).

  4結(jié)語(yǔ)

  差分跳頻技術(shù)具有良好的穩(wěn)定性和抗干擾能力,將差分跳頻技術(shù)應(yīng)用到船舶通信系統(tǒng)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(shè)計(jì)基于差分跳頻技術(shù)的船用通信系統(tǒng)。

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