你知道無(wú)線傳輸中的擴(kuò)頻技術(shù)和加密通信么？附美軍在役電臺(tái)型號(hào)！
時(shí)間：2025-10-16 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò) 作者：網(wǎng)絡(luò) 點(diǎn)擊：
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擴(kuò)頻通信是指利用擴(kuò)展頻譜技術(shù)，使信號(hào)所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的最小帶寬，以提高通信系統(tǒng)的抗干擾性。
擴(kuò)頻的原理，可以通過(guò)回顧香農(nóng)公式來(lái)理解。
香農(nóng)定理：定義了有噪聲信道的極限速率，公式如下：C=W*log2(1+S/N)
其中，S為信號(hào)平均功率，N為噪聲平均功率則S/N為信噪比，單位為分貝（dB)。
分貝與信噪比的換算關(guān)系為：dB=10log10(S/N)
信號(hào)越強(qiáng)，噪聲越小，則信噪比越大，信道速率就越高。帶寬為3k赫茲的普通電話線，波特率為6000，根據(jù)調(diào)制方式的不同，可以有不同的速率，但由于噪聲的存在，能達(dá)到9.6kbps的速率已經(jīng)很不錯(cuò)了。
當(dāng)傳輸速率一定時(shí)，加大信號(hào)帶寬，可以降低對(duì)信噪比的要求。當(dāng)帶寬加大到一定程度，甚至允許信號(hào)功率淹沒在噪聲之下。因此，在一定的發(fā)射功率下，擴(kuò)頻信息分布在很寬的頻帶內(nèi)，有用的信號(hào)功率密度很低，在強(qiáng)噪聲背景或信號(hào)被噪聲淹沒時(shí)，也能夠可靠通信，具有極強(qiáng)的抗干擾性能。同時(shí)，擴(kuò)頻通信使用擴(kuò)頻函數(shù)（不可預(yù)測(cè)的偽隨機(jī)序列碼）調(diào)制和對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，使得擴(kuò)頻通信具有高保密性的特點(diǎn)。
擴(kuò)頻信號(hào)帶寬與信息帶寬之比為擴(kuò)頻因子。擴(kuò)頻因子數(shù)值為1-2時(shí)，成為窄帶通信；大于50稱為寬帶通信；大于100為稱為擴(kuò)頻通信。
二、四種擴(kuò)頻技術(shù)，F(xiàn)HSS在無(wú)人機(jī)電臺(tái)上最常用
擴(kuò)頻通信系統(tǒng)可以分為以下四種：
發(fā)送端直接采用高碼率的擴(kuò)頻碼序列去擴(kuò)展信號(hào)頻譜，接收端通過(guò)同樣的擴(kuò)頻碼序列還原信號(hào)。直接序列擴(kuò)頻將信號(hào)擴(kuò)展成很寬的頻帶，其功率頻譜密度比噪聲還要低，使信號(hào)能隱蔽在噪聲中，提高信號(hào)保密性。在接收端則對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行非相關(guān)處理，使干擾電平顯著下降而被抑制。直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)是目前應(yīng)用最為廣泛的系統(tǒng)，典型應(yīng)用有CDMA、WLAN。
用偽隨機(jī)碼序列進(jìn)行頻移鍵控（FSK），使載波頻率不斷跳變而擴(kuò)展頻譜。跳頻擴(kuò)頻將整個(gè)頻譜分割為更小的窄帶頻譜。發(fā)送方和接收方在每個(gè)窄帶信道上工作一段時(shí)間，然后轉(zhuǎn)移到另一個(gè)信道。
跳頻技術(shù)的基本原理是在通信的不同時(shí)間片或數(shù)據(jù)包中，發(fā)送端和接收端按照事先約定好的序列，頻繁地切換使用不同的頻率進(jìn)行通信。這種頻率切換可以是隨機(jī)的、偽隨機(jī)的或按照特定的算法進(jìn)行。具體切換頻率的方式取決于跳頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。
跳頻技術(shù)的主要目的是提高通信的安全性和抗干擾能力。由于頻率的快速切換，跳頻通信可以減少特定頻率上的干擾或竊聽威脅，因?yàn)楦蓴_者或竊聽者需要在短時(shí)間內(nèi)掌握并跟蹤頻率的變化才能有效進(jìn)行干擾或竊聽。跳頻技術(shù)還可以提供頻譜擴(kuò)展的效果，即通過(guò)在更廣泛的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行通信，提高了抗干擾性和抗多徑衰落的能力。
跳頻擴(kuò)頻通信應(yīng)用在WLAN、藍(lán)牙、ZigBee中。在無(wú)人機(jī)數(shù)傳電臺(tái)上，常用的Digi 900M的XBee模塊（比如900HP、SX Pro、XTend等）、Microhard的P900以及國(guó)產(chǎn)T900，都是FHSS的。
和跳頻擴(kuò)頻類似，跳時(shí)是發(fā)射信號(hào)在時(shí)域（時(shí)間軸）上的跳變。因?yàn)樵跁r(shí)域上壓縮了傳輸時(shí)間，則相應(yīng)的頻譜寬度也擴(kuò)展了。簡(jiǎn)單的跳時(shí)抗干擾性不強(qiáng)，很少單獨(dú)使用�？梢院鸵陨蠑U(kuò)頻技術(shù)進(jìn)行組合形成混合系統(tǒng)，如跳時(shí)/直擴(kuò)系統(tǒng)。
如果發(fā)射的信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)，其載頻的頻率作線性變化，則稱為線性調(diào)頻。因?yàn)槠漕l率在較寬的頻帶內(nèi)變化，所以信號(hào)的頻帶也被展寬了。這種擴(kuò)頻調(diào)制方式主要用在雷達(dá)，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域（LPWAN等）。
三、美軍單兵電臺(tái)：寬帶自組網(wǎng)成主流
傳統(tǒng)的覺得能普及單兵電臺(tái)說(shuō)說(shuō)話就了不得；后來(lái)琢磨怎么能組網(wǎng)，數(shù)據(jù)語(yǔ)音都有，就像手機(jī)一樣，但那個(gè)離不開基站，需要車輛或臨時(shí)架設(shè)；而現(xiàn)在則是如何帶寬更寬，并且擺脫基站的束縛。業(yè)界管第三種叫ad-hoc，自治的，無(wú)中心，動(dòng)態(tài)拓?fù)洌珜?duì)等，多跳，可重構(gòu)自組網(wǎng)，無(wú)需基站，或者說(shuō)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以作為基站。戰(zhàn)場(chǎng)和救災(zāi)一直是大戶。
美國(guó)陸軍用戶一直很上心，目前主要有兩種無(wú)線電系統(tǒng)：第一種就是大家熟知的那種“傳統(tǒng)電臺(tái)”，固定信道或者用戶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單通道地面和機(jī)載無(wú)線電系統(tǒng) sincgars，第二種就是基于ad-hoc的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)，美軍叫 manet，也分為很多版本，單兵自組網(wǎng)的叫srw。1980年以來(lái)，第一種sincgars一直是美軍士兵的基本無(wú)線電系統(tǒng)。但能寬帶上網(wǎng)，動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的ad-hoc也一直在測(cè)試，隨著關(guān)鍵技術(shù)逐步突破，最近幾年srw發(fā)展迅猛，多家公司都在搞，然后推出自己商標(biāo)的解決方案，但都遵循軍方manet標(biāo)準(zhǔn)，且都在JTRS聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無(wú)線電框架里面。
一、trellisware公司brn網(wǎng)絡(luò)
比如trellisware公司的srw基本上成熟了，目前已經(jīng)包含tire 1和 tier 2兩個(gè)。Tier 1負(fù)責(zé)連排到單兵，tier 2負(fù)責(zé)營(yíng)連旅這一級(jí)別，再結(jié)合更高層的win-t網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)從華盛頓最高統(tǒng)帥到沙漠里的最底層士兵之間的數(shù)據(jù)共享。
trellisware的brn網(wǎng)絡(luò)，主要針對(duì)美軍特戰(zhàn)司令部的下一代tsm-x戰(zhàn)術(shù)無(wú)線電（ad-hoc/manet, 單個(gè)rf新到250個(gè)節(jié)點(diǎn)）以及陸軍的srw窄帶無(wú)線電，從戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)中心toc開始，發(fā)起組網(wǎng)行動(dòng)，無(wú)線電信息已虛擬多路徑方式，逐步找到單兵，這在對(duì)抗無(wú)線電環(huán)境中特別有優(yōu)勢(shì)，不怕單個(gè)鏈路中斷，能繞行，網(wǎng)絡(luò)能自愈。民用的已經(jīng)發(fā)展到tsm-6，用于地下隧道，采礦，船舶內(nèi)，城市應(yīng)急救援等。
著名的諾斯羅普格魯曼公司的，叫soldierlink系統(tǒng)，建成后sls，號(hào)稱是“移動(dòng)戰(zhàn)術(shù)云通訊網(wǎng)絡(luò)”。先試用先進(jìn)的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)波形aknw和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，建立一個(gè)安全的，無(wú)基站的移動(dòng)ad-hoc網(wǎng)絡(luò)manet，允許連排級(jí)別以下的共享數(shù)據(jù)。重要數(shù)據(jù)再通過(guò)win-t連接到更高層。底層和高層通過(guò)有限帶寬的戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線電來(lái)進(jìn)行橋接轉(zhuǎn)發(fā)，具有網(wǎng)絡(luò)邊界保護(hù)，和網(wǎng)關(guān)服務(wù)。
sls系統(tǒng)的aknw無(wú)線節(jié)點(diǎn)都可以作為其他網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)、路由器、接入點(diǎn)或者網(wǎng)關(guān)，并通過(guò)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行連接，實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)可以擴(kuò)展1000個(gè)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)吞吐量為5-20M加密數(shù)據(jù)。
可以兼容現(xiàn)有的其他戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)：Harris 117G (ANW2)、HMS/RR (SRW)、MNVR (WNW)、WIN-T、BFT2、3G/4G Tactical Cellular、BGAN (Commercial)。
士兵們通過(guò)一個(gè)叫做eud的battle sleeve終端設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，核心是一個(gè)加固的安卓智能手機(jī)，這樣每個(gè)人都是一個(gè)智能終端。也同時(shí)是士兵的個(gè)人信息中心。上面可以承載的功能包括：Tactical radio-over-IP (PTT)，基于ip的戰(zhàn)術(shù)無(wú)線電；Voice-over-IP (VoIP telephony)，基于ip的話音；C2/SA (FBCB2/BFT and JBC-P)，指揮控制，部隊(duì)監(jiān)視，藍(lán)軍等系統(tǒng)；ISR reporting (TIGR)，偵查報(bào)告；Fire Support (FOS)，火力支援呼叫；Video access (OSRVT Air, Ground Recon, Soldier)，視頻訪問；Mission Provisioning/File Transfer Protocol (Maps, Orders, Graphics)，地圖，命令，圖形等傳遞；Chat，聊天；Training POI，訓(xùn)練；Maintenance POI，維護(hù)。
號(hào)稱是美國(guó)陸軍戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)的骨干網(wǎng)。
增量1，也叫jnn-n，已經(jīng)2004年在伊拉克部署，營(yíng)級(jí)高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
增量2，2013年第10山地師在阿富汗首次使用。完全自組織網(wǎng)絡(luò)，一套支持200人，30臺(tái)車，不過(guò)尺寸還是偏大，主要是車載。
PRC-155背負(fù)式電臺(tái)（已停產(chǎn)），跟PRC-154手臺(tái)配合，陸軍首個(gè)部署的雙通道，軟件定義無(wú)線電，可以連接到muos衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，提供類似智能手機(jī)的語(yǔ)音通訊，兩個(gè)信道，可以運(yùn)行不同波形和頻段，一臺(tái)就夠。自帶gps，加密，可以ad-hoc自組網(wǎng)。就是當(dāng)時(shí)技術(shù)所限，2G，窄帶一點(diǎn)，但ad-hoc自組網(wǎng)技術(shù)算是實(shí)錘實(shí)用了。
不過(guò)現(xiàn)在裝備的最先進(jìn)的是persistent system的 wave relay 技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)，2017年推出的mpu5號(hào)稱世界首個(gè)基于智能手機(jī)的電臺(tái)，全面支持陸軍manet網(wǎng)絡(luò)的ad-hoc自組網(wǎng)，self forming/hearling自組網(wǎng)/自愈，3G-SDI視頻，H.264解碼，16個(gè)信道，RoIP無(wú)線接口。對(duì)等網(wǎng)絡(luò)無(wú)主節(jié)點(diǎn)，軍方和警察都在用。
尤其是針對(duì)頻率高，距離短，容易被遮擋，城市/森林/洞穴多路徑問題，采用了3*3的mimo多發(fā)多收技術(shù)，比傳統(tǒng)電臺(tái)通訊范圍擴(kuò)大4倍，速度大于100Mbps，而且s波段/ l波段/c波段的射頻硬件完全模塊化，覆蓋從幾百M(fèi)hz到6GHz，用螺絲刀就能更換，功率10瓦。
很皮實(shí)，IP68標(biāo)準(zhǔn)，milt-std-810g，防水20M的30分鐘，-40度到+85度。
新節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)時(shí)間小于1秒，hops數(shù)量和nodes數(shù)量沒限制。距離130英里！峰值tcp吞吐量150Mbps，信道20MHz�？梢园惭bapps擴(kuò)展功能，多個(gè)usb口和網(wǎng)口連接各種其他設(shè)備。通過(guò)3g-sdi, hdmi，支持320*240到高清1080p30和720p60的h.264流媒體。通過(guò)板載硬件加速編碼器，最多支持4個(gè)視頻流。
2017年開始在警察，F(xiàn)BI、民用等領(lǐng)域使用。2017年9月跟陸軍簽了個(gè)890萬(wàn)美元的合同，11月獲得了陸軍endeavor robotics獎(jiǎng)1億美元。2018年4月參與陸戰(zhàn)隊(duì)演習(xí)，6月拿到陸戰(zhàn)隊(duì)1千萬(wàn)美元單子。
所以，美軍以后的單兵電臺(tái)，使用起來(lái)其實(shí)跟我們的4G/5G手機(jī)用戶體驗(yàn)差不多，關(guān)鍵人家不依賴基站，隨時(shí)隨地兄弟們自組網(wǎng)，對(duì)上連接連、營(yíng)、旅，上衛(wèi)星，直通國(guó)防部。
軍用電臺(tái)作為一種重要的通信工具，用于軍隊(duì)內(nèi)部和軍隊(duì)之間的通信聯(lián)絡(luò)。軍用電臺(tái)通信安全對(duì)于保障軍事行動(dòng)的成功和保護(hù)軍隊(duì)的生命財(cái)產(chǎn)具有至關(guān)重要的意義。通過(guò)確保通信信息的機(jī)密性、防止竊聽和監(jiān)聽、抵御干擾和破壞，以及采用加密技術(shù)和有效的密鑰管理，軍用電臺(tái)通信可以在敵對(duì)環(huán)境中保持可靠、安全和保密的通信連接。這為指揮員提供了有效指揮、控制和協(xié)調(diào)作戰(zhàn)行動(dòng)的重要工具，提高了軍隊(duì)的戰(zhàn)斗力和作戰(zhàn)效能。
下面兩項(xiàng)是軍用電臺(tái)確保通信安全的關(guān)鍵技術(shù)：
跳頻技術(shù)是一種無(wú)線通信技術(shù)，通過(guò)在通信過(guò)程中頻繁改變信道（頻率）來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。它是一種抗干擾和竊聽的技術(shù)，常用于軍事通信和安全敏感應(yīng)用中。總之，跳頻技術(shù)通過(guò)頻繁切換使用不同的頻率，提高了通信的安全性和抗干擾能力，使得通信更加難以被竊聽、干擾和破壞。它在軍事通信、無(wú)線電間諜活動(dòng)和其他安全敏感應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。
加密通信是指通過(guò)使用密碼算法將通信內(nèi)容進(jìn)行加密，以保護(hù)通信的機(jī)密性和安全性。在加密通信中，發(fā)送方使用加密算法將明文信息轉(zhuǎn)換為密文，只有擁有正確密鑰的接收方才能解密并還原出明文信息。
加密通信的主要目的是防止未經(jīng)授權(quán)的個(gè)人或組織獲取和理解通信內(nèi)容。美軍的加密通信是指美國(guó)軍隊(duì)在通信過(guò)程中采用的安全保密措施和技術(shù)，旨在保護(hù)軍事信息的機(jī)密性、完整性和可用性，防止未經(jīng)授權(quán)的人獲取和篡改敏感信息。
美軍的加密通信系統(tǒng)采用了多種技術(shù)和設(shè)備，其中包括：
1）加密設(shè)備：美軍使用先進(jìn)的加密設(shè)備，如保密電話、加密通信終端和保密無(wú)線電設(shè)備，以確保通信內(nèi)容在傳輸過(guò)程中得到加密保護(hù)，只有授權(quán)人員才能解密和理解。
2）加密算法：美軍采用強(qiáng)大的加密算法來(lái)對(duì)通信內(nèi)容進(jìn)行加密。這些算法包括對(duì)稱加密算法和非對(duì)稱加密算法，如AES（Advanced Encryption Standard）和RSA（Rivest-Shamir-Adleman）等，以保證通信的機(jī)密性和安全性。
3）密鑰管理：美軍注重密鑰管理的重要性。它采用安全的密鑰生成、分發(fā)和存儲(chǔ)機(jī)制，確保密鑰的安全性，只有授權(quán)人員才能獲得正確的密鑰用于解密和獲取明文信息。
4）通信網(wǎng)絡(luò)安全：美軍在通信網(wǎng)絡(luò)中采取了多層次的安全措施，包括防火墻、入侵檢測(cè)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)加密技術(shù)等，以防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和攻擊，確保通信數(shù)據(jù)的安全傳輸。
5）信息保護(hù)政策和程序：美軍建立了嚴(yán)格的信息保護(hù)政策和程序，包括身份驗(yàn)證、訪問控制、審計(jì)跟蹤和安全培訓(xùn)等，以確保通信系統(tǒng)的安全運(yùn)行和保密性。
美軍的加密通信系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括指揮與控制、戰(zhàn)場(chǎng)通信、情報(bào)收集和共享、聯(lián)合作戰(zhàn)等。它確保了軍事信息的保密性，防止敵對(duì)勢(shì)力獲取和利用敏感信息，維護(hù)了美軍的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)和國(guó)家安全。同時(shí)，美軍不斷研發(fā)和更新加密通信技術(shù)，以適應(yīng)不斷變化的安全威脅和信息環(huán)境的挑戰(zhàn)。
據(jù)2023年《歐洲安全和防御》雜志發(fā)表了一篇名為《部隊(duì)的連通性》的文章，文章指出：HMS項(xiàng)目為徒步部隊(duì)提供手持式及背負(fù)式電臺(tái)，為車輛等各平臺(tái)和固定基地提供背負(fù)電臺(tái)。美軍最終將采購(gòu)10萬(wàn)臺(tái)AN/PRC-163指揮員手持臺(tái)、21579臺(tái)AN/PRC-154A電臺(tái)和104496臺(tái)戰(zhàn)斗網(wǎng)無(wú)線電（CNR）單信道電臺(tái)，總共將采購(gòu)73064臺(tái)各類背負(fù)臺(tái)，其中65622臺(tái)背負(fù)臺(tái)將裝備美國(guó)陸軍。 
(中國(guó)集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：李俊勇) |
