浅谈 亚音跳频
部分国产对讲机(尤其是你在电台上能扫描到的,来自工地/酒店/宾馆/KTV的违规对讲机),在写频界面有个很有趣的选项叫做『跳频』
我们当然知道像这种民用设备不会(也没那个技术)上跳频技术。而且开启了这个功能的机器一般情况下通信内容还是可以被第三方清晰听见的,只是普通设备无法插入通话(不妨碍大功率压制倒是真的),很显然这不是在通话频率上搞鬼,合理猜测,只能在亚音上动手脚了
如果你想知道这具体是什么技术,那么笔者也没办法告诉你,因为各个厂家实现不一致的,这就是完完全全凭空创造出来的技术和名词,互操作性基本上等于零。但是如果你想知道大概会有什么技术,不妨继续往下看。
写在最前
使用对讲机请遵守相关法律法规,并办理电台执照
如果你是个好人,需要减少干扰,减少被查被没收被罚款的可能性,下面的资料可供参考:
什么是亚音
亚音,或者说亚音频,其实是模拟亚音(CTCSS)以及数字亚音(DCS)的合并称呼,部分摩托罗拉机器可能称这两种技术为PL和DPL,本质上是一样的东西。他的原理是在语音频带之下,大概是低于300Hz的地方,插入连续信令,以实现选呼/防止误触发的效果。
亚音技术是摩托罗拉开发出来的(当然是先有模拟亚音,后来才发明数字亚音),研发出来后,当时给起的名字是Private Line,简称PL,翻译过来就是『隐私专线』的意思,非常符合全球厂家的一贯德行:喜欢创造新名词
但是问题在于,Private(隐私)这个说法很容易让人误以为具有保密功能,于是大肆宣传。但是事实不论怎么强调都不为过:亚音不能提供保密功能,无法让你的通话不被他人监听
最后提一句,因为使用过于广泛,这两个词语已经被裁定,无法作为商标使用了,你可以放心地称呼模拟亚音为PL,数字亚音为DPL。
此外,如果一台机器设置了『发射亚音』,那么他就会在发射的时候带上亚音信令,如果设置了『接收亚音』,那么他需要在接收信号中找到正确的亚音信令,才能取消喇叭静音,让你听见信号。也就是说,亚音是『我不想听可以不听』,而不是『我说的东西你听不见』
关于亚音,长期以来有几个容易混淆的说法,这里一并列出:
- 再说一次,亚音不能提供保密功能
- 没有设置接收亚音的机器可以听见频率上的所有信号
- 有数字亚音,不代表机器支持数字对讲(例如DMR)
标准的亚音
介绍不标准的之前,需要先聊一下什么是标准的。当然严格来说,并不存在标准的亚音,你看到的所谓『38组标准亚音』实际上只是公用标准(叫他标准其实也无所谓)而已。
模拟亚音
一般而言,标准的模拟亚音,指的都是那38组,频率范围是在67-250.3Hz范围内的那些。具体来说是下面这些:
TONE | TONE | TONE | TONE | TONE | TONE |
---|---|---|---|---|---|
67.0 | 71.9 | 74.4 | 77.0 | 79.7 | 82.5 |
85.4 | 88.5 | 91.5 | 94.8 | 97.4 | 100.0 |
103.5 | 107.2 | 110.9 | 114.8 | 118.8 | 123.0 |
127.3 | 131.8 | 136.5 | 141.3 | 146.2 | 151.4 |
156.7 | 162.2 | 167.9 | 173.8 | 179.9 | 186.2 |
192.8 | 203.5 | 210.7 | 218.1 | 225.7 | 233.6 |
241.8 | 250.3 | - | - | - | - |
这38个代码受支持的范围是最广的,所以被公认为标准模拟亚音。当然实际操作中,如果你的电台供电环境比较恶劣,比如可能窜入交流哼声的,那么就不建议使用市电频率(及其谐波频率)附近的亚音,避免造成干扰,主要是:
- 100.0Hz(50Hz×2)
- 151.4Hz(50Hz×3)
- 203.5Hz(50Hz×4)
- 250.3Hz(50Hz×5)
业余电台常用88.5Hz,无此问题。(88.5Hz是业余电台的『通用』亚音之一,比如,广东朋友可能知道我在说什么,标TONE标差
== 88.5Hz,频差-5MHz
)
数字亚音
数字亚音的混乱程度比模拟亚音还要高,但是一般也公认有这83个码:
TONE | TONE | TONE | TONE | TONE | TONE | TONE | TONE |
---|---|---|---|---|---|---|---|
023 | 025 | 026 | 031 | 032 | 043 | 047 | 051 |
054 | 065 | 071 | 072 | 073 | 074 | 114 | 115 |
116 | 125 | 131 | 132 | 134 | 143 | 152 | 155 |
156 | 162 | 165 | 172 | 174 | 205 | 223 | 226 |
243 | 244 | 245 | 251 | 261 | 263 | 265 | 271 |
306 | 311 | 315 | 331 | 343 | 346 | 351 | 364 |
365 | 371 | 411 | 412 | 413 | 423 | 431 | 432 |
445 | 464 | 465 | 466 | 503 | 506 | 516 | 532 |
546 | 565 | 606 | 612 | 624 | 627 | 631 | 632 |
654 | 662 | 664 | 703 | 712 | 723 | 731 | 732 |
734 | 743 | 754 | - | - | - | - | - |
至于为什么是83个,下面还会提到,现在你只要知道,这83个代码(包括其正反码,正码N,反码I,所以你可以看到类似于『D023N』之类的表述)互操作性是最好的,误触发的概率也是最低的,因而很通用
『跳频』的世界
首先说明一点:基本上不论是什么环境,很多厂家都喜欢创建一些新名词,来让客户觉得很高级,很有购买的必要,例如一个卖窗帘的可以说是销售『被动式低功耗室内自然光线调节系统』——而且完全没有问题
这里提到的跳频也是同理,就是一个生造的名词。翻开厂家的宣传资料,基本上对此功能的宣传都是:
- 能够减少非法用户的呼叫干扰
- 测频仪器无法准确测出亚音
- 有效避免了窜频、窜货
这些内容都说明,基本上就是在对亚音动手脚而已,同样无法对通话内容进行任何形式的加密,想要防止隐私泄露的最好方式就是不要谈论隐私。当然你无法阻止厂家,或者说AI文案,对此功能的误解,认为这个生造名词所代表的含义和传统认为的跳频是同一个意思,所以大言不惭地说这是加密功能....你知道那个意思的。
根据笔者收集到的资料来看,一般会有这样的实现方式:
非标准亚音
既然上面提到了标准亚音,那自然就有非标亚音

借用一下朋友的一张图。这是朋友的朋友在KTV工作用到的对讲机读出来的信息,如果你读过亚音表的话,可以发现,这个列表里面就没有一个对劲的频率,比如说小于67Hz的模拟亚音61.5Hz,比如说『不存在的』的数字亚音D061N
话说在前头,这台对讲机使用的频率已经进入到了专用于无线电定位和航空无线电导航的频率范围,具体来说是425-430MHz,440-450MHz,因此很显然,这台对讲机用的也是违规频率
但是下面是笔者找到的一些客观信息,怎么使用这些信息取决于你:
- 无证使用频率,理论上是非法的
- 国内使用这两个频段的导航台一只手数的过来,而且还是备用模式
- 距离大多数天线的中心频率较为接近
- 没有其他商业对讲机,以及业余电台运行
- 20个合法的409MHz公众对讲机频道,极少数情况下会比较拥挤
再说一次,怎么使用这些信息取决于你,笔者不作任何形式的指导和担保。
很显然,没有什么组织或者部门去规定你这个亚音到底是不是标准亚音,因此就有了很大的可操作空间:
非标模拟亚音
上面提到过38个常用的模拟亚音范围,但是在此之外,还有两类非标模拟亚音
一种是,还在这个范围内的,比如相对还算是标准的另一份亚音表,具有50个亚音组的,比如下表(其中,带星号和加粗的,就是多出来的那12个频率):
TONE | TONE | TONE | TONE | TONE | TONE |
---|---|---|---|---|---|
67.0 | 69.3* | 71.9 | 74.4 | 77.0 | 79.7 |
82.5 | 85.4 | 88.5 | 91.5 | 94.8 | 97.4 |
100.0 | 103.5 | 107.2 | 110.9 | 114.8 | 118.8 |
123.0 | 127.3 | 131.8 | 136.5 | 141.3 | 146.2 |
151.4 | 156.7 | 159.8* | 162.2 | 165.5* | 167.9 |
171.3* | 173.8 | 177.3* | 179.9 | 183.5* | 186.2 |
189.9* | 192.8 | 196.6* | 199.5* | 203.5 | 206.5* |
210.7 | 218.1 | 225.7 | 229.1* | 233.6 | 241.8 |
250.3 | 254.1* | - | - | - | - |
还有一些别的亚音频率,比如北约军队的互操作亚音是150.0Hz,这个也是典型的带内非标亚音。
另一种是,带外亚音,通常指的是高于254.1Hz(但一般低于300Hz),或者说低于67Hz(最低频率并不清楚,30-60皆有可能)的亚音频,比如上图的那种。由于一般的测频仪器(例如UV-K5的近场扫描功能)和一般的模拟对讲机都没有设计带外亚音的扫描和使用功能,所以可以很轻松地通过带外操作的方式来避免其他用户打开静噪(因为其他用户不知道,或者知道了也无法发射)
你说为什么原来规定中不包含这么低的频率?主要还是历史遗留问题,以前的机器是用机械簧片振动来检测亚音的,太低的频率难以检出,成功解码的时间也会比较长(所以习惯使用100-200之间的亚音就是这个原因,兼容了解码速度和滤波器性能),发射的灵敏度也不行,而且周围环境还有50/60Hz的市电干扰,所以定太低并不合适。不过随着技术发展,能够检测这么低频率的技术早已出现,本来是可以调低的,但是为了兼容性起见,只能保留这个标准了——『跳频』对讲机厂商?他们的目标就是破坏兼容性,所以当然是怎么非标怎么来。
不过,你应该已经发现了,非标亚音是典型的『靠混淆实现安全』(Security through obscurity),对付一般用户当然没有问题,但是如果我魔改一下我的发射机,在滤波器之后注入上述非标亚音,那么很显然,根本拦不住。
非标数字亚音
数字亚音的三位数字实际上是八进制数,也就是具体的范围应该是000-777,但是你也发现了,上面列出来的标准亚音中并不包含这所有的512个数字亚音,为什么呢?
这里需要稍微介绍一些数字亚音(下面叫做DCS)的工作方式:
- 编码器产生一个134.4bps的连续数据流,内含纠错码+同步码(二进制100)+亚音编码,一共23位
- 把这个数据流用FSK调制成音频,发送出去
- 接收机的解码器收到FSK信号,开始解调连续的数据流
3.1. 因为无法确定同步,所以先连续接收23位,存储下来,假设收到的是11011000111-000-000100111
(横杠只是分割比特流,便于你理解而已,实际上不存在)
3.2. 看一下第12,13,14位,是不是100
。上面的例子很显然不是
3.3. 如果不是,那么就把比特流右移一位(就是,把最后一位拿下来,放到开头),按照例子就是11101100011-100-000010011
,然后重新进行上一步的判断
3.4. 步骤3.3最多重复22次,如果始终无法满足,判断为接收失败,丢弃数据,回到第3步重新接收
3.5. 如果找到了,就尝试通过第一部分的纠错码校验并纠错第三部分的数据
3.6. 之后,把第三部分的数据三位一分节,比如分开就是000
,010
,011
,翻译成八进制就是023
,判断一下和接收机设置是否一致,一致,就打开静噪;不一致,回到第3步
一个很反直觉的点是,数字亚音不存在通行标准,除了上面的技术指南之外就没了。由于发射和接收可能不是同一个品牌的电台,实现方式不同,对于FSK的极性设置可能不一样(比如高音为1,低音为0,或者反过来),反过来之后数据流中可能就无法满足上述3.2的条件了,因此才有了数字亚音N和I的区别,两种模式对比特流的解释方式不同,主要是0变1以及1变0的区别。下次你看到某个中继台说要数字亚音23,不妨分别试一下D023N和D023I,可能只有一个是有效的。
介绍完了工作原理,现在开始解释为什么不能使用全部512个代码,如果你可以科学上网,请到这里阅读详细技术解释。简单说来,可以认为是,所有的512个代码中,部分代码可能会产生歧义/故障,所以一般情况下不被使用,例如:
- 340N,766N:在解码流程中会产生和023N重复的结果
- 047N,345N,707N:在解码流程中会产生和023I重复的结果
- 112N,250N,505N,512N:反转极性形式是无效代码(找不到
100
) - 013N:长时间的全0或者全1可能会让解码器同步丢失
说白了还是那句话,历史原因,导致限制很多。
啰嗦了这么久,现在开始解释非标数字亚音。从上面的描述你能看出来,数字亚音本质上还是一个比特流,比模拟亚音能动手脚的地方太多了:
- 使用非那83个亚音组合的值,比如上面提到的D013N
- 故意发错误纠错码/自己的纠错规则
- 不用
100
定位,改成别的 - 非标长度比特流
- 这些字节在发送前过一遍XOR(异或)
- 不按规定速度发送
- 不按规定的两个频点发送FSK
- ........
正因为如此,部分厂家的『跳频』信令其实是魔改版的DCS,只要不告诉别人怎么实现的,别人就没办法破解,依然是典型的『靠混淆实现安全』
亚音变动
硬要说『跳频』,这个可能符合一点,因为他真的有在按规律跳变亚音(默认为模拟亚音)频率。
一般情况下,我们认知中的跳频是时间同步的,比如在频率1驻留几十毫秒,在频率2驻留几十毫秒......但是这样的方式要求高精度时钟,以及收发双方的时间同步。便宜的模拟对讲机当然不可能具备这样的条件,怎么办呢?
具体的实施方案,笔者并不知道,但是有朋友告诉笔者,一个相对合理的猜测,可以这么做:
- 设定好起始亚音频率,比如67Hz,发送
- 一段时间后,同时发送下一个亚音频率,比如88.5Hz
- 又是一段时间后,把67Hz换成再下一个频率,比如100.0Hz,继续同时发送
- ......
这样,确保接收机可以始终提前得知下一个频率是什么,也就免去了同步的烦恼
至于具体是不是这么做的,笔者倒是不太清楚
双亚音
这种办法更加暴力,开启『跳频』功能后,一直同时发送两个CTCSS,接收机只有都收到了才打开静噪。由于一般的机器无法同时发送两个信号,所以也就无法开启
写在最后
简简单单水了一篇文章,主要出发点还是各种猜测,因此读者不信任也没关系,看个乐就好。
不过我不知道工地/酒店/宾馆/KTV占用业余段的问题还有多久才会消失,咱也不知道,咱也不敢问,怕问多了直接把业余无线电频谱给禁了,像江苏和上海一样
哎,等吧。目前的唯一希望寄托在共用对讲机上,但是不知道要等多久了。
(完)
新人买到到对讲机,第一步是扫工地宾馆酒店的频然后偷听()
就怕业余段全是这些玩意,扫都不用扫(