信道化發(fā)射機(jī)在通信對(duì)抗中的應(yīng)用?

周沿海??，夏愛(ài)軍

（第二炮兵駐成都地區(qū)專(zhuān)用保障裝備軍事代表室，成都610036）

信道化發(fā)射機(jī)在通信對(duì)抗中的應(yīng)用?

周沿海??，夏愛(ài)軍

（第二炮兵駐成都地區(qū)專(zhuān)用保障裝備軍事代表室，成都610036）

瞄準(zhǔn)式多頻點(diǎn)干擾樣式可以解決對(duì)寬通信頻段的干擾問(wèn)題，該干擾樣式可以通過(guò)實(shí)信號(hào)信道化發(fā)射機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該發(fā)射機(jī)可作為通信干擾機(jī)應(yīng)用于移動(dòng)通信對(duì)抗中。以CDMA擴(kuò)頻系統(tǒng)為例，可用該發(fā)射機(jī)對(duì)其實(shí)施瞄準(zhǔn)式干擾，也可將這種發(fā)射機(jī)應(yīng)用于對(duì)多個(gè)通信系統(tǒng)的干擾中，實(shí)現(xiàn)對(duì)寬通信頻段的有效干擾。

通信對(duì)抗；信道化發(fā)射機(jī)；軟件無(wú)線電；實(shí)信號(hào)；CDMA擴(kuò)頻系統(tǒng)

1 引言

目前，移動(dòng)通信對(duì)抗中的干擾發(fā)射機(jī)在對(duì)寬頻段進(jìn)行干擾時(shí)，大多是對(duì)干擾頻段進(jìn)行噪聲掃頻式干擾或阻塞式干擾。這種方式的干擾發(fā)射機(jī)的干擾功率分散，要到達(dá)有效干擾，所需干擾功率較大。當(dāng)干擾區(qū)域很大（如干擾作用距離為數(shù)公里乃至數(shù)十公里）或干擾頻段很寬時(shí)，采用這種方式所需功率就無(wú)法實(shí)現(xiàn)，這時(shí)必須用瞄準(zhǔn)式干擾技術(shù)［1］，用瞄準(zhǔn)式多頻點(diǎn)干擾樣式可實(shí)現(xiàn)有效干擾。

軟件無(wú)線電信道化發(fā)射機(jī)能同時(shí)發(fā)射整個(gè)處理帶寬內(nèi)所有信道上的信號(hào)，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)式干擾。它相比傳統(tǒng)的用多部發(fā)射機(jī)并行工作，構(gòu)成一個(gè)發(fā)射機(jī)陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)同時(shí)發(fā)射多個(gè)信號(hào)的模式，具有運(yùn)算效率高、實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

2 實(shí)信號(hào)信道化發(fā)射機(jī)簡(jiǎn)介

2.1 直接實(shí)現(xiàn)原理［2］

實(shí)信號(hào)信道化發(fā)射機(jī)的直接實(shí)現(xiàn)原理如圖1所示。

圖1 實(shí)信號(hào)信道化發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)原理Fig.1 The principle of real signal channelized transmitter

當(dāng)I為偶數(shù)時(shí)，可推導(dǎo)出實(shí)信號(hào)中心頻率fi為

當(dāng)I為奇數(shù)時(shí)，可推導(dǎo)出實(shí)信號(hào)中心頻率fi為

其中，fs＝2I·Fs為發(fā)射信號(hào)的采樣率，F(xiàn)s為mi（k）的采樣率。

信道中心頻率間隔為

2.2 信道化發(fā)射機(jī)的數(shù)學(xué)模型［2］

由圖1可得

對(duì)以上模型進(jìn)行優(yōu)化，即可得出基于多相濾波的實(shí)信號(hào)信道化發(fā)射機(jī)優(yōu)化模型如圖2所示。

圖2 實(shí)信號(hào)信道化發(fā)射機(jī)優(yōu)化模型Fig.2 The optimizationmodel of real signal channelized transmitter

3 信道化發(fā)射機(jī)在通信對(duì)抗中的應(yīng)用

信道化發(fā)射機(jī)不僅在移動(dòng)通信基站、無(wú)線通信網(wǎng)關(guān)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，也可作為通信干擾機(jī)用在非協(xié)作性通信對(duì)抗中。下面以CDMA（Code-Division Multiple Access）擴(kuò)頻系統(tǒng)為例，應(yīng)用信道化發(fā)射機(jī)對(duì)其實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)式干擾。

3.1 CDMA擴(kuò)頻系統(tǒng)的干擾分析

CDMA通信系統(tǒng)是基于擴(kuò)頻理論實(shí)現(xiàn)的，擴(kuò)頻技術(shù)為直接序列擴(kuò)頻，采用的是碼分多址技術(shù)，由完全正交的的64位Walsh碼組成信道地址碼，周期為215的PN序列組成基站地址碼來(lái)完成擴(kuò)譜調(diào)制的，總擴(kuò)頻因子為128，調(diào)制方式上行鏈路為OQPSK（Offset Quadrature Phase Shift Keying），下行鏈路為QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）。

由于CDMA所有的通信信道都集中在蜂窩小區(qū)內(nèi)的一個(gè)或幾個(gè)載頻上，因而系統(tǒng)中有幾個(gè)載頻就只需要幾個(gè)干擾源。文獻(xiàn)［1］指出瞄準(zhǔn)式干擾用于CDMA系統(tǒng)是恰當(dāng)?shù)?，也是最?jiǎn)單的。

文獻(xiàn)［3］指出，用部分頻段噪聲干擾BPSK或QPSK信號(hào)時(shí)，直接序列擴(kuò)譜處理增益比用寬帶噪聲干擾時(shí)少3 dB，因此，對(duì)這些信號(hào)類(lèi)型，部分頻段噪聲干擾為最佳選擇。對(duì)于部分頻段噪聲，干擾頻段的中心對(duì)準(zhǔn)直接序列擴(kuò)譜的中心時(shí)，系統(tǒng)比特誤碼率最大，當(dāng)部分頻段噪聲相對(duì)于干擾信號(hào)的帶寬比例γ≥0.3時(shí)，干擾性能良好。

聯(lián)通新時(shí)空IS-95CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)采用800 MHz AMPS工作頻段，下行頻率范圍為870.030～879.990 MHz，約為10 MHz，頻道間隔為1.23 MHz，共容納7個(gè)載波。CDMA800下行鏈路載頻為［5］：fi＝871.110＋1.23×i（i＝0，1，…，6），可求出7個(gè)載頻點(diǎn)分別為871.11、872.34、873.57、874.80、876.03、877.26、878.49。

3.2 CDMA擴(kuò)頻系統(tǒng)干擾的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于瞄準(zhǔn)式多頻點(diǎn)干擾，在基帶產(chǎn)生數(shù)字白噪聲，經(jīng)過(guò)信道化發(fā)射機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換、模擬上變頻到干擾的具體頻率點(diǎn)，經(jīng)過(guò)天線發(fā)射出去，實(shí)現(xiàn)高效干擾。其實(shí)現(xiàn)框圖如圖3所示。

圖3 瞄準(zhǔn)式干擾實(shí)現(xiàn)方框圖Fig.3 The block diagram of spot jamming

干擾所需的數(shù)字噪聲可按圖4所示框圖來(lái)實(shí)現(xiàn)［5］。

圖4 數(shù)字噪聲發(fā)生器框圖Fig.4 The block diagram of digital noise generator

3.3 CDMA擴(kuò)頻系統(tǒng)瞄準(zhǔn)式干擾仿真

按照?qǐng)D3所示的實(shí)信號(hào)信道化發(fā)射機(jī)同時(shí)發(fā)射7路信號(hào)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換，再模擬上變頻和功率放大后，就可形成干擾CDMA系統(tǒng)的7個(gè)瞄準(zhǔn)式干擾信號(hào)。圖5是輸入為7路數(shù)字白噪聲信號(hào)，其帶寬為0.57 MHz，信號(hào)間隔為1.23 MHz，在各個(gè)信道上所獲得的MATLAB仿真信號(hào)頻譜。

圖5 瞄準(zhǔn)式干擾CDMA載頻的信號(hào)頻譜Fig.5 The signal spectrum of spot jamming to CDMA carrier frequency

3.4 信道化發(fā)射機(jī)在多通信系統(tǒng)干擾中的應(yīng)用

除了對(duì)CDMA擴(kuò)頻系統(tǒng)可以用信道化發(fā)射機(jī)實(shí)施瞄準(zhǔn)式干擾外，由于通信協(xié)議的透明性，對(duì)其他通信系統(tǒng)也可用信道化發(fā)射機(jī)實(shí)施瞄準(zhǔn)式干擾。例如，要對(duì)CDMA、PHS（Personal Handy Phone System）、DECT（Digital Enhanced Cordless Telecommunications）、TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）、WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）5個(gè)通信系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行干擾，就可以采用信道化發(fā)射機(jī)來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)這5個(gè)系統(tǒng)的瞄準(zhǔn)式干擾。眾所周知，PHS手持式電話(huà)系統(tǒng)俗稱(chēng)小靈通，系統(tǒng)載波間隔為300 kHz，在中國(guó)指定了專(zhuān)用網(wǎng)通信和公眾網(wǎng)通信的信令控制信道共有4個(gè)，因此只需干擾PHS系統(tǒng)的這4個(gè)控制信道頻點(diǎn)就能達(dá)到干擾整個(gè)系統(tǒng)的目的。DECT數(shù)字無(wú)繩電話(huà)系統(tǒng)頻段為1 905～1 920 MHz，載波間隔為1.728 MHz，共有載波數(shù)10個(gè)。TD-SCDMA系統(tǒng)和WCDMA下行鏈路也各只有12個(gè)載頻點(diǎn)。對(duì)這幾個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行瞄準(zhǔn)式干擾所需干擾的頻點(diǎn)數(shù)都不太多，可以采用圖6所示的結(jié)構(gòu)框圖對(duì)它們同時(shí)進(jìn)行瞄準(zhǔn)式干擾。

圖6 對(duì)多個(gè)通信系統(tǒng)同時(shí)干擾的框圖Fig.6 The block diagram of interference to the multi-communication systems at the same time

4 結(jié)束語(yǔ)

本文先簡(jiǎn)單介紹了實(shí)信號(hào)信道化發(fā)射機(jī)，然后以CDMA擴(kuò)頻系統(tǒng)為例，給出了應(yīng)用信道化發(fā)射機(jī)對(duì)其實(shí)施瞄準(zhǔn)式干擾的實(shí)現(xiàn)方案，并用MATLAB仿真了對(duì)CDMA擴(kuò)頻系統(tǒng)的7個(gè)載頻點(diǎn)進(jìn)行瞄準(zhǔn)式干擾的輸出信號(hào)頻譜，最后將這種高效的信道化發(fā)射機(jī)應(yīng)用于多個(gè)通信系統(tǒng)的干擾中。用信道化發(fā)射機(jī)對(duì)寬頻段通信系統(tǒng)進(jìn)行瞄準(zhǔn)式干擾的方案，克服了傳統(tǒng)干擾方式所需干擾功率大、硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)，在通信對(duì)抗中有著廣泛的應(yīng)用前景。下一步的研究重點(diǎn)是該信道化發(fā)射機(jī)的工程化實(shí)現(xiàn)，可用車(chē)載式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離寬頻段的通信干擾，用便攜式實(shí)現(xiàn)近范圍的干擾。

［1］易大方.移動(dòng)通信對(duì)抗中的遮蓋式干擾技術(shù)［J］.電訊技術(shù)，2003，43（3）：39－44. YI Da-fang.The Barrage Jamming Techniques for Mobile Communication Countermeasure［J］.Telecommunication Engineering，2003，43（3）：39－44.（in Chinese）

［2］周沿海.基于多相濾波的信道化發(fā)射機(jī)研究［J］.通信技術(shù)，2012，45（4）：27－29. ZHOU Yan-hai.Research of Channelized Transmitter based on Polyphase Filter［J］.Communications Technology，2012，45（4）：27－29.（in Chinese）

［3］Poisel R A.現(xiàn)代通信干擾原理與技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2005：159－235. Poisel R A.Modern Communications Jamming Principles and Techniques［M］.Beijing：Publishing House of Electronics Industry，2005：225－253.（in Chinese）

［4］劉大志，李立萍.對(duì)直擴(kuò)信號(hào)壓制干擾的最佳干擾信號(hào)帶寬的研究［J］.電子對(duì)抗，2005（3）：18－20. LIU Da-zhi，LI Li-ping.Reasearch on the Optimal Jamming Signals Bandwidth to Blanketing Jam the Direct-Sequence Spread-Spread-Spectrum Signals［J］.Electronic Warfare，2005（3）：18－20.（in Chinese）

［5］白羽.數(shù)字式中頻窄帶高斯白噪聲發(fā)生器設(shè)計(jì)［J］.航空兵器，2002（6）：21－22. BAIYu.Design of Digital IF narrowband Gaussian white noise generator［J］.Aero Weaponry，2002（6）：21－22.（in Chinese）

周沿海（1977—），男，重慶長(zhǎng)壽人，2007年于北京航空航天大學(xué)獲碩士學(xué)位，現(xiàn)為工程師，主要研究方向?yàn)樾盘?hào)處理、電子對(duì)抗及裝備管理；

ZHOU Yan-hai was born in Changshou，Chongqing，in 1977.He received the M.S.degree from Beijing University of Aeronautics and Astronautics in 2007.He is now an engineer.His research concerns signal processing，electronic warfare and equipmentmanagement.

Email：zyh7268＠sina.com

夏愛(ài)軍（1969—），男，江蘇常州人，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殡娮訉?duì)抗和裝備管理。

XIA Ai-jun was born in Changzhou，Jiangsu Province，in 1969. He is now a senior engineer.His research concerns electronic warfare and equipmentmanagement.

Application of Channelized Transm itter in Communication Countermeasures

ZHOU Yan-hai，XIA Ai-jun
（Military Representative Office of Special Equipment Department in Chengdu Area，The Second Artillery Troop，Chengdu 610036，China）

Spot multi-frequency jamming styles can solve the problem of interference to wide communication band，and the interference pattern can be a real signal channelized transmitter.It can be used as a communications jammer in mobile communication countermeasures.For CDMA spread spectrum systems，the transmitter can be used for their implementation of spot jamming.This transmitter can also be applied in interference to the multi-communication systems to achieve effective interference to wide communication band.

communication countermeasures；channelized transmitter；software defined radio；real signal；CDMA spread spectrum system

TN975

A

1001－893X（2013）02－0127－04

10.3969/j.issn.1001－893x.2013.02.003

2012－06－28；

2012－11－15 Received date：2012－06－28；Revised date：2012－11－15

??通訊作者：zyh7268＠sina.com Corresponding author：zyh7268＠sina.com