多定頻干擾中的跳頻信號分離技術(shù)*

崔 晶 ， 汪立新 ，2， 盧聰敏

（1.杭州電子科技大學(xué) 通信工程學(xué)院，浙江 杭州 310018;2.通信系統(tǒng)信息控制技術(shù)國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 嘉興314001）

現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭已經(jīng)逐漸演化為敵我雙方各兵種、后勤和指揮等通過各種信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的龐大戰(zhàn)爭機(jī)器的全面對抗。未來的戰(zhàn)爭模式將從以武器平臺(tái)為中心的對戰(zhàn)模式轉(zhuǎn)為以網(wǎng)絡(luò)信息為中心的對戰(zhàn)模式，其中，通信網(wǎng)絡(luò)是決定戰(zhàn)爭成敗的神經(jīng)中樞網(wǎng)絡(luò)。高技術(shù)高對抗下的戰(zhàn)爭環(huán)境要求通信系統(tǒng)必須在雙方激烈對抗的條件下，具有集抗干擾、抗偵察和抗摧毀于一身的優(yōu)秀的綜合戰(zhàn)斗能力。

跳頻通信[1]是最常用的擴(kuò)頻通信方式之一,由于其良好的抗干擾、低截獲率等特性，使其在軍事通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其工作原理是收發(fā)雙方傳輸信號的載波頻率按照預(yù)定規(guī)律進(jìn)行離散變化的通信方式,也就是說,通信中使用的載波頻率受偽隨機(jī)變化碼的控制而隨機(jī)跳變。在高速跳頻通信中，由于每跳的駐留時(shí)間遠(yuǎn)小于多徑時(shí)延，這樣當(dāng)多徑到達(dá)時(shí)，系統(tǒng)早已結(jié)束了對當(dāng)前跳信號的接收和檢測。某一跳的信號持續(xù)時(shí)間內(nèi)，只要多徑信號頻率和當(dāng)前跳頻頻率不同，就可視為異頻干擾信號，因此具有內(nèi)在的抗多徑、抗衰落能力。然而在UHF寬帶跳頻系統(tǒng)[2-3]中，由于跳頻信號的工作頻段非常寬，其中必然存在大量的定頻干擾信號，這給跳頻信號的接收帶來了巨大的困擾。為此需要研究一種將跳頻信號從普通定頻干擾信號中分離出來的方法。本文基于堙滅濾波器[4-6]的原理提出了一種能抑制目標(biāo)頻帶內(nèi)定頻干擾信號的跳頻信號分離方法，實(shí)驗(yàn)仿真表明該方法是可行的。

1 堙滅濾波器原理

證明如下[7-9]：

假設(shè)有K個(gè)定頻信號和一個(gè)跳頻信號混合，在參考傳感器處，設(shè)接收到的信號可以表示為：

其中前半部分為定頻信號部分,后半部分為跳頻信號,改寫成離散復(fù)正弦波形式為:

在這里，可以把跳頻信號當(dāng)作噪聲處理，對K個(gè)定頻信號采用2K階堙滅濾波器進(jìn)行處理,因此可以寫出M>2K個(gè)堙滅方程,通過解下面的超定方程可以估計(jì)出堙滅濾波器的系數(shù)A(l)：

在M個(gè)不同的時(shí)間片段進(jìn)行采樣,由于定頻信號的長時(shí)間連續(xù)性，在不同的時(shí)間片段仍舊保持相同的頻率,但跳頻信號卻在不同的時(shí)間片段具有不同的頻率。即對于第i個(gè)傳感器，由于定頻信號被抑制,可以近似認(rèn)為只剩跳頻信號:

注意上式中的x(n)離散表示是以Nyquist采樣率為基礎(chǔ)的，也可以改寫為以下形式：

對應(yīng)到模擬域，改寫成：

由于進(jìn)行定頻信號堙滅濾波后，跳頻信號在某一時(shí)刻只有一個(gè)頻率，表達(dá)該跳頻信息的樣點(diǎn)數(shù)只需2個(gè)以上即可，在分布式傳感器場合，每個(gè)傳感器采樣一個(gè)信息樣點(diǎn)即可，對于有M個(gè)傳感器的系統(tǒng)，總共只需M個(gè)信息樣點(diǎn)。通過這M個(gè)信息樣點(diǎn)，便可將跳頻信號從定頻干擾信號中分離出來。

2 計(jì)算機(jī)仿真

本文模擬仿真了一個(gè)跳速為30 000 H/s的跳頻信號，跳頻帶寬為180 MHz，在跳頻帶寬內(nèi)存在不同頻率的若干定頻信號 （頻率為虛擬Nyquist速率下的歸一化數(shù)字角頻率），共采集了20跳的AIC信息，相對于Nyquist速率的壓縮比為60。通過計(jì)算機(jī)仿真了在不同數(shù)量的定頻干擾信號下，原始混合信號經(jīng)過堙滅濾波器之后跳頻信號的分離情況，如圖1～圖3所示?？梢钥吹剑M管隨著定頻干擾信號的增多，堙滅濾波器仍能夠較好地分離出所需的跳頻信號。

圖2 從20個(gè)定頻干擾信號中分離出跳頻信號

3 討論和總結(jié)

本文提出的基于堙滅濾波技術(shù)的跳頻信號分離技術(shù)，為對跳頻信號的高精度定位提供了一種新的思路。計(jì)算機(jī)仿真表明,該方法能實(shí)現(xiàn)從多個(gè)定頻干擾信號中分離出所需的跳頻信號。

圖3 從30個(gè)定頻干擾信號中分離出跳頻信號

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