超短波跳频通信系统关键技术研究与FPGA实现

摘要

跳频通信（FH，Frequency Hopping Communications）作为一种典型的隐蔽通信方式，由于具有抗干扰、抗截获、抗衰落能力强，易于多址组网以及与窄带系统兼容等优点，成为战术无线通信的首要技术手段。但是随着现代战场频谱资源日益紧张，电磁对抗与复杂干扰不断升级，传统跳频通信已经无法满足数据快速可靠传输的需求，成为制约战术无线通信发展的瓶颈。为了提升跳频通信设备的顽存能力与通信性能，在带宽受限的环境中，提升跳速与引入自适应技术是跳频通信发展的必然途径。基于上述背景分析，本课题针对超短波环境下高速跳频通信系统的跳频同步技术与跳频控制方案进行了研究与实现，并提出了一种具有实现意义的自适应跳频通信交互协议方案。
　　本文首先阐述了跳频通信的基本概念与系统结构，然后在介绍分析现有跳频同步方案及优缺点基础上，根据跳频通信系统参数要求，设计了一种适用于高速超短波跳频通信的跳频同步方法。该方法结合同步字头法与独立信道法，基于收发双方频率差异化跳变，采用跳扩结合的方式进行跳频同步信息的传输与接收并完成跳频同步。通过理论分析与数据仿真，证明该跳频同步方案具备良好的可靠性与高效性。在跳频同步方案基础上，本文对跳频整体控制方案进行设计与性能分析，并利用VHDL基于FPGA完成了跳频总体控制模块的设计，实现了系统的跳频整体控制，之后对跳频通信系统进行了整机调试与验证，证明该跳频通信系统满足通信要求。本文最后设计了一种适用于高速超短波自适应跳频通信的交互协议方案，并从协议开销与交互可靠性两个角度对协议性能进行了分析，结果表明该协议具有良好的可实现性与可移植性。