无线窃电技术，无线技术窃电原理，无线窃听技术

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    近日，在2024年世界移动通信大会上，国内某科技公司发布了一款新的光猫，该产品支持最新Wi-Fi 7，能连接起整个家庭的智能家居网络，随即在网上引发广泛关注，被网友称为“一只拥有三头六臂的猫”。

    近年来，智能家居网络受到广泛关注，它依靠基于新型自适应无线跳频技术构建的网络系统，成功攻克了多项技术难题。

    跳频技术的魅力并非仅限于此 。不管是民用领域还是军用领域 ，只要是涉及现代信息通信领域 ，Wi-Fi 、蓝牙 、CDMA 、雷达 、电台等 ，这些几乎所有人们熟悉的现代无线通信技术 ，都离不开 “跳频 ” 。跳频技术经过80多年的发展 ，它给人类社会带来了哪些重要影响 ？它又会怎样掀起万物互联的浪潮 ？

    从钢琴到无线电——

    有点神奇的“缘起”故事

    在介绍跳频技术之前，我们需要先了解一下无线通信。

    无线通信是一种通信方式，它利用电磁波信号可在自由空间传播的特性来进行信息交换。早期无线通信单次仅能在一个频道传输，这致使日常使用无线通信时易出现频带拥挤现象。例如，自家车库门遥控器有时会向邻居家车库门发送信号，或者自己的手机会投屏到邻居家电视上 。在战场上，敌方很容易实施电磁噪声干扰，原因是单一频道的信息传输。无线通信存在种种不便之处，在此情况下，扩频通信以及其衍生的无线电跳频技术应运而生。

    扩频通信是扩展频谱通信技术，它指传输信息所用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一种实现手段，在信号收发过程中，收发两端信号频率必须不断同步跳变才能保持通信。这项技术能让信号在传递过程中提高频谱利用率，能较好地解决频带拥挤问题，还能同时实现抗干扰的目的，实现防窃听的目的。

    跳频技术的发明者，是一位名叫海蒂·拉玛的美国女性。

    海蒂·拉玛大学时代主攻通信，在与军火商丈夫的婚姻生活里，她掌握了大量无线电、扩频通信、鱼雷等相关技术知识，由此萌生研究基于无线电控制的鱼雷抗干扰问题的想法，这为她后来发明跳频技术奠定了基础。1940年，海蒂·拉玛受到钢琴同步自动演奏的启发，她创造性地把这一原理应用到控制鱼雷电信号频率上，最早的无线电跳频技术就这样诞生了。

    海蒂·拉玛的这项技术由两个“姊妹系统”组成，一个系统设置了88个随机频道，系统通过一定规律让收发船舶和鱼雷之间的同步可变波长无线电在这88个频道上跳变，同时确保船舶上的发射机和鱼雷上的接收机能够同步实现跳频，这就如同两台自动演奏的钢琴同时按下同一个键从而发出相同的声音 。另一个系统用于控制跳变频率的最小广播时长装置，该装置依靠无线电静默时段的短暂爆发，大幅缩短传递信号的时长，基于这项技术操控的无线电信号因此难以被敌方截获或干扰。

    海蒂的跳频方式在当时已能很好满足信息加密需求，随着时代发展，人们陆续设计出更复杂跳频方式，像混沌跳频序列、自适应跳频以及混合跳频等，基于跳频思想，跳变对象从载波频率拓展到数据传输时隙，这些改变与发展进一步增加信息安全性，进而更好满足信息保密需求。

    从鱼雷到卫星——

    信息通信不可或缺的“基石”

    跳频技术最初没有按照发明人的设想应用于鱼雷，而是一直用于制造防堵塞声呐浮标，以及伴随飞机的跳频无线电系统。20世纪50年代末，跳频技术被广泛应用于军队计算机芯片。后来，这项技术及其原理启发科学家将其扩展到其他领域，比如无线电话、互联网协议等。如今，信息通信技术涵盖手机、卫星定位系统等，在这些技术背后，都能看到跳频技术的踪迹。

    跳频技术为何能成为多数信息通信技术的基石呢？探寻其原因，存在以下几点 。

    跳频通信抗干扰的机理类似“打一枪换一个地方”的策略，其特点是瞬息万变，来去无影。一方面，载波频率跳变时依循事先设定的“伪随机序列”，该序列周期长、随机性高，若没掌握序列规律，就会杂乱无章，难以捉摸。另一方面，跳变频率成千上万，且切换速度快，即使在某一频率或某几个频率上施加长时间干扰，也无法对信号产生有效影响。因为频率跳变速率高，从宏观层面看，调频系统就像一段拓宽的频谱带，即宽带。大带宽能换取更好的信噪比。扩展频带之后，信息能够在较低信噪比下正常传递，还能借此隐匿于噪声之中，如同披上“隐身衣”，不露痕迹地保持可靠通信。

    随着无线传输普及，频谱资源愈发宝贵，在无线通信普及初期，用户常遇网络堵塞问题，比如10多年前我国除夕夜因短信短时间过量发送致信息拥堵，本质上这是频带拥挤引起的，为防止此类情况发生，提高频谱利用率成为现代通信基本要求之一 。跳频通信如同二维码，它能够在载波频率上应用千变万化的跳频图案，也能在传输时隙上应用千变万化的跳频图案，进而在一定带宽内允许多个跳频通信系统同时运行，如此便大大节省了频谱资源空间。

    当然，跳频通信不是没有解决办法，跟踪式干扰是它最大的克星。以战场应用来说，作战时，一方能用某种侦察接收机监听另一方发出的信号，破解其跳频图案后，就能快速用相同跳频图案进行跟踪式干扰。现有的侦察接收机对一定跳速下的跳频图案截获概率如今已相当高。为了应对这种状况，跳频信号的驻留时间应尽可能缩短，使侦察接收机没有“可乘之机”。

    从军用到民用——

    升级发展为千行百业赋能

    20世纪70年代末出现了第一台超短波跳频电台，发展到如今有每秒几千跳的高速跳频系统，问世几十年来，跳频通信在军事领域展现出耀眼光芒。跳频通信被看作是制造军事通信设备以及进行信息战、电子战的一项必不可少的关键技术。

    跳频技术在军事领域所起到的作用，总体而言能够归结为以下两个方面 。

    在军事通信领域，跳频技术确保了通信具备机密性，也保证了通信的稳定性。要是把军事通信系统看作是战场信息传输的纽带，那么跳频技术就是那只将纽带两端紧紧握住的手。在科索沃战争里，北约运用了最先进的电子战手段，还使用了最先进的隐形战机以及巡航导弹，然而南斯拉夫联盟的指挥中心依旧和武装部队维持着紧密联系，其中一个关键原因是，南斯拉夫联盟信息系统的跳频通信技术起到了重要作用。

    在军事通信领域，有光纤网络、无线局域网、无线通信、卫星通信、水下通信等技术手段，这些技术手段都以跳频技术作为支撑。当下美军使用的数据链终端“MIDS”多功能信息分发系统，运用了以快速跳频技术为主的电子战防护技术。基于跳频等技术研发的AN/PRC系列便携式通信设备，对传统电台造成了“降维打击”。

    在电子对抗领域，跳频技术能够用来抵抗干扰，它具备抗干扰的良好特性，还能为信息干扰系统提供保障 。远程对空搜索雷达凭借跳频技术实现“隐身”，它能够对大范围内的空中目标进行跟踪，还能进行搜索；电子战飞机以跳频技术为屏障，在执行雷达干扰任务时更加如鱼得水，在执行通信干扰任务时更加如鱼得水，在执行摧毁敌防空任务时更加如鱼得水，在执行电子监视任务时更加如鱼得水，在执行信号情报侦察等任务时更加如鱼得水……在侦察和反侦察、干扰与抗干扰的角力之中，跳频技术不仅是“固盾之材”，更是“利矛之钢”。

    跳频技术在军事领域中起着关键作用，与此同时，它在民用领域引发了信息化的巨大浪潮。

    20世纪八九十年代，“无线革命”兴起，数字蜂窝、移动通信、蓝牙系统、无线局域网等新兴通信方式出现，为扩大用户群，优化通信体验，亟须解决频带拥挤问题，于是，跳频技术开始向民用通信领域进军，这是顺理成章的 。据了解，在移动通信领域采用跳频及扩频码分多址技术后，通信容量大幅提高，提高了20倍之多。在广播领域，原先一个调频电台只能传送一个单声道节目和一个立体声节目，采用跳频技术后，同时传送75个立体声调频节目变得轻松容易……

    跳频技术极大拓宽了频谱资源，这使得万人乃至万物互联不再遥不可及，蓝牙、Wi-Fi等大量使用的信息技术，都是在扩展频谱资源、保证通信不会频繁紊乱的前提下开发使用的，在未来，基于跳频技术的“无线办公室”“无线城市”等新兴事物也将变为现实 。

    当前跳频技术的理论已相当成熟，其应用也已相当成熟，即便如此，我们仍能看出它有巨大的进步空间与发展潜力。由于受到元器件、解编码技术等多种因素的限制，跳频在速率方面存在发展瓶颈，在方法方面也存在发展瓶颈。因此，跳频技术会朝着高速化、融合化、智能化等方向持续深入发展。在未来，随着信息技术进一步取得突破，跳频技术会不断更新，经常展现出新的面貌。（宋可旸 许凌馨 杨龙霄）