无线电跳频技术：信息通信的“隐身衣”

近日，在2024年世界移动通信大会上，国内一家科技公司发布了一款新型光猫。该产品不仅支持最新的Wi-Fi 7，还可以连接整个家庭的智能家居网络。它立即在网络上引起广泛关注，被网友称为“三头六臂猫”。

近年来，智能家居网络备受关注。基于新型自适应无线跳频技术的网络系统成功攻克了多项技术难题。

跳频技术的魅力还不止于此。无论是民用还是军用，只要涉及到现代信息通信领域，Wi-Fi、蓝牙、CDMA、雷达、无线电……几乎所有人们熟悉的现代无线通信技术都离不开它。 “跳频”这个词。经过80多年的发展，跳频技术给人类社会带来了哪些重要影响？如何掀起万物互联的浪潮？

从钢琴到收音机——

一个有点魔幻的“起源”故事

在介绍跳频技术之前，我们首先需要了解一下无线通信。

无线通信是利用电磁波信号在自由空间传播的特性来交换信息的通信方式。早期的无线通信一次只能在一个信道上传输，这导致日常使用无线通信时出现频段拥塞。例如，您的车库门遥控器有时会向邻居的车库门发送信号，或者您的手机屏幕投射到邻居的电视上。在战场上，单通道信息传输也使得敌方很容易实施电磁噪声干扰。由于无线通信存在种种不便，扩频通信及其衍生的射频跳频技术应运而生。

扩频通信，即扩频通信技术。顾名思义，就是指用于传输信息的信号的带宽远大于信息本身的带宽。跳频技术是扩频通信的实现方法之一。在信号发送和接收过程中kaiyun.ccm，发送端和接收端的信号频率必须不断同步跳跃才能保持通信。该技术可以提高信号传输过程中的频谱利用率，更好地解决频段拥塞问题，同时达到抗干扰、防窃听的目的。

跳频技术的发明者是一位名叫海蒂·拉玛的美国女性。

海蒂·拉玛 (Hedy Lamarr) 在大学期间主修传播学。海蒂·拉玛在与军火商丈夫的婚姻期间，掌握了大量与无线电、扩频通信、鱼雷等相关的技术知识，并由此产生了研究基于鱼雷的抗干扰问题的想法。在无线电控制上。这为她后来发明跳频技术奠定了基础。 1940年，受到同步自动钢琴演奏的启发，Hedy Lamarr创造性地应用这一原理来控制鱼雷电信号的频率，最早的射频跳频技术诞生了。

海蒂·拉玛的技术由两个“姐妹系统”组成。系统上设置了88个随机通道。系统利用一定的规则，使发送船和接收船之间以及鱼雷之间的同步可变波长无线电在这88个频道上跳频，同时保证船上的发射机和鱼雷上的接收机能够同步实现跳频，就像两台自动钢琴同时按下同一个琴键会发出相同的声音。另一个系统是用来控制跳频的最小广播持续时间的装置。它依靠短暂的无线电静默期来大大缩短信号传输的持续时间，这使得基于该技术控制的无线电信号很难被敌人拦截或干扰。

海蒂的跳频方法很好地满足了当时信息加密的需要。随着时代的发展，人们陆续设计出更加复杂的跳频方法，例如混沌跳频序列、自适应跳频甚至混合跳频。基于跳频的思想，跳频的对象也从载频扩展到数据传输时隙……这些变化和发展进一步增加了信息的安全性，从而更好地满足信息保密的需求。

从鱼雷到卫星——

信息通信不可或缺的“基石”

跳频技术最初并不像发明者设想的那样用于鱼雷，而是用于制造抗干扰声纳浮标和飞机附带的跳频无线电系统。 20世纪50年代末，跳频技术广泛应用于军用计算机芯片中。后来，这项技术及其原理也启发了科学家将其扩展到其他领域，例如无线电话、互联网协议等。如今，从移动电话到卫星定位系统，这些信息和通信技术的背后都是跳频技术。

为什么跳频技术能够成为大多数信息通信技术的基石？原因如下。

千变万化，来去无踪。跳频通信的抗干扰机制类似于“射击一次，换地方”的策略。一方面，跳频时载波频率遵循预设的“伪随机序列”。这种序列周期长，随机性高。如果不掌握顺序规则，就会显得混乱、难以捉摸。另一方面，跳频有数万个，切换速度快。即使对某个频率或某些频率长期施加干扰，也不会对信号产生有效影响。由于跳频率高，调频系统从宏观上看就像是一个加宽的频谱带，即宽带。大带宽是为了换取更好的信噪比。频段扩展后，信息不仅能以较低的信噪比正常传输，还能隐藏在噪声中，就像穿上“隐形斗篷”，保持可靠通信，不留痕迹。

该区域有一千码长，一直延伸到海洋。随着无线传输的普及，频谱资源变得越来越宝贵。在无线通信普及初期，用户经常会遇到网络拥塞带来的问题。例如，十多年前，我国每年除夕夜，都会因短时间内发送过多短信而出现信息拥堵。本质上，这是由频带拥塞引起的。为了防止这种情况的发生，提高频谱利用率已成为现代通信的基本要求之一。跳频通信就像二维码。它可以在载频和传输时隙上应用不断变化的跳频模式，从而允许多个跳频通信系统在一定带宽内同时工作，大大节省频谱资源空间。

当然，跳频通信也不是“无解”。跟踪干扰是它的“头号天敌”。以其战场应用为例，在战斗中，一方可以使用某种侦察接收器来监听对方发送的信号。破解其使用的跳频图案后kaiyun全站app登录入口，可以快速进行相同跳频图案的操作。跟踪干扰。目前现有的侦察接收机在一定的跳频速度下拦截跳频模式的概率非常高。为了应对这种情况，应尽可能缩短跳频信号的停留时间，以防止侦察接收机有机可乘。

从军用到民用——

升级发展赋能千行百业

从20世纪70年代末第一个超短波跳频无线电的出现，到今天每秒数千跳的高速跳频系统，跳频通信在军事领域大放异彩。跳频通信被认为是制造军事通信装备、进行信息战、电子战不可缺少的关键技术。

跳频技术在军事领域的作用大体可以分为以下两个方面。

在军事通信方面，跳频技术保证了通信的保密性和稳定性。如果把军事通信系统比作战场信息传输的链路，那么跳频技术就是牢牢握住链路两端的手。科索沃战争期间，尽管北约使用了最先进的电子战手段、最先进的隐形战机和巡航导弹，但南斯拉夫联盟的指挥中心仍然与武装部队保持着密切的联系。重要原因之一就是南斯拉夫联盟的信息系统。跳频通信技术发挥着重要作用。

纵观军事通信领域的光纤网络、无线局域网、无线通信、卫星通信、水下通信等技术手段kaiyun全站登录网页入口，都是基于跳频技术的。美军目前使用的数据链终端——“MIDS”多功能信息分发系统，应用了基于快速跳频技术的电子战防护技术；而基于跳频等技术开发的AN/PRC系列便携式通信设备，更是对传统电台的“降维攻击”。

在电子对抗方面，跳频技术不仅可以用来抵抗干扰，还可以凭借其优异的抗干扰特性来保护信息干扰系统。依靠跳频技术实现“隐身”的远程对空搜索雷达，可以大范围跟踪搜索空中目标；以跳频技术为屏障，电子战飞机可以进行雷达干扰、通信干扰，摧毁敌方防空系统。 、电子监视和信号情报侦察等任务……在侦察与反侦察、干扰与反干扰的斗争中，跳频技术不仅是“强化盾牌的材料”，更是“坚不可摧的钢铁”。磨利矛。”

跳频技术在军事领域发挥关键作用的同时，在民用领域也掀起了信息化的巨大浪潮。

20世纪80年代和90年代，出现了“无线革命”。为了扩大用户群、优化通信体验，数字蜂窝、移动通信、蓝牙系统、无线局域网等新兴通信方式迫切需要解决频段拥塞问题。因此，跳频技术自然而然地开始进入民用通信领域。据了解，移动通信领域采用跳频和扩频码分多址技术后，其通信容量提高了20倍之多；在广播领域，原本一个调频广播电台只能传送一个单声道和一个立体声节目，采用跳频技术后，可以轻松同时传送75个立体声调频节目……

跳频技术极大地扩展了频谱资源，使得数万人乃至万物的互联不再遥不可及。蓝牙、Wi-Fi等需要大量使用的信息技术，都是在扩大频谱资源、保证通信不会频繁中断的前提下开发和使用的。可以预见，未来“无线办公室”、“无线城市”等基于跳频技术的新兴事物也将成为现实。

尽管目前跳频技术的理论和应用已经相当成熟，但我们仍然可以看到其巨大的进步空间和发展潜力。受器件、解码技术等多重因素限制，跳频在速度和方式上仍存在发展瓶颈。为此，跳频技术将继续向高速、集成化、智能化方向发展。未来，随着信息技术的进一步突破，跳频技术将被频繁使用。 （宋克阳、徐凌新、杨龙晓）