超短波跳頻通信系統(tǒng)抗梳狀譜干擾性能分析

陳 靜，楊 明

(解放軍91404部隊，秦皇島 066001)

超短波跳頻通信系統(tǒng)抗梳狀譜干擾性能分析

陳 靜，楊 明

(解放軍91404部隊，秦皇島 066001)

當(dāng)前對付高速跳頻通信最有效的干擾方式為梳狀譜干擾，為深入分析超短波跳頻通信抗梳狀譜干擾的性能，分析了梳狀譜干擾的基本原理，采用仿真方法重點研究不同干擾帶寬、干擾樣式條件下的抗梳狀譜干擾能力，得到了相應(yīng)的誤碼率曲線，為進一步的實裝測試提供了仿真數(shù)據(jù)參考。

跳頻通信；抗梳狀譜干擾；誤碼率

0 引 言

軍事通信與民用通信相比，抗有意干擾是其特殊要求。超短波跳頻通信的抗干擾性能好,易實現(xiàn),應(yīng)用廣，研究其抗干擾性能的實際應(yīng)用價值高。超短波跳頻通信的功率小,跳頻速率高，跟蹤式干擾已逐漸不能滿足實際使用要求；而寬帶阻塞式干擾的能量浪費大，梳狀譜干擾較寬帶阻塞式干擾的效率更高。因此，與常用的跟蹤式、寬帶阻塞式跳頻干擾方式相比[1-2]，梳狀譜干擾是高跳速通信的更有效干擾方式。

本文通過仿真分析，重點研究梳狀譜干擾方式中，不同干信比、干擾帶寬、干擾樣式等參數(shù)對超短波跳頻通信的干擾效果，對今后超短波跳頻通信的具體應(yīng)用具有一定參考意義。

1 梳狀譜干擾原理

跳頻通信原理可參考各種文獻[3-5]，在此不再贅述。

梳狀譜干擾的基本原理：首先對跳頻信號進行偵察，獲得跳頻頻段、頻率值、頻率數(shù)量、頻率間隔等跳頻信號參數(shù)；然后選擇梳狀譜干擾的頻率數(shù)量、干擾頻率、各干擾信號的帶寬等參數(shù)，生成梳狀干擾頻帶，使干擾“梳齒”覆蓋跳頻信號的各頻率點頻譜[6]，如圖1所示。

從圖1可以看出，梳狀譜干擾的干擾功率更集中于跳頻信號，沒有阻塞干擾的跳頻頻率間隙內(nèi)浪費的干擾功率，干擾功率的有效率高。對于頻率等間隔的簡單跳頻通信，梳狀譜干擾的實現(xiàn)較容易。

圖1 對跳頻通信梳狀譜干擾示意圖

2 仿真設(shè)計及結(jié)果分析

這里采用Matlab仿真了梳狀譜干擾對超短波跳頻通信的干擾效果[7]。本仿真采用干信比、干擾帶寬、干擾樣式3種主要梳狀譜干擾參數(shù)，得到了不同干擾參數(shù)變化與跳頻通信誤碼率間的關(guān)系曲線圖。

跳頻通信仿真參數(shù)：該仿真跳頻信號覆蓋的總帶寬為8 MHz，所以選擇其采樣率為16 MHz。設(shè)置跳速500 跳/s，每跳信號的調(diào)制方式為二進制頻移鍵控(BFSK)，符號速率為20 kbps，頻偏為10 kHz，帶寬為30 kHz，跳頻頻率集為128個頻率點，相鄰兩跳之間留有200 kHz的保護帶。

在梳狀譜干擾方式下，干信比為0 dB(每譜線，下同)，覆蓋帶寬5 MHz，子信道間隔為250 kHz，子信道帶寬為100 kHz，子信道的干擾樣式為高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)時，對跳頻信號梳狀譜干擾的時頻分布如圖2所示。

圖2 對跳頻信號梳狀譜干擾的時頻分布圖

2.1 干信比與誤碼率關(guān)系

在干擾帶寬5 MHz、子信道間隔25 kHz、每個子信道帶寬50 kHz、子信道的干擾樣式為GMSK條件下，干信比從-10 dB開始步進1 dB升至+15 dB，干信比與誤碼率關(guān)系如圖3所示。

如果將誤碼率表示成lg形式，則如圖4所示。

圖3 干信比與誤碼率關(guān)系圖

圖4 干信比與誤碼率關(guān)系圖(對數(shù)坐標(biāo))

從圖3、圖4可以看出，總體上干信比與誤碼率成正比，干信比越大則誤碼率越大。具體來講，干信比與誤碼率關(guān)系主要分3種情況：干信比在0 dB以下，對應(yīng)的誤碼率很小；干信比在0～10 dB之間，誤碼率增加幅度很大；干信比在10 dB以上時，誤碼率增加趨于平緩。圖中誤碼率為0.1時對應(yīng)的干信比為2 dB左右。

由此可見，干信比是影響梳狀譜干擾對跳頻通信干擾效果的重要參數(shù)，只有在滿足一定干信比條件下(如0 dB)，梳狀譜干擾對跳頻通信才能產(chǎn)生較好的干擾效果。受技術(shù)、成本、使用等因素影響，實際的干擾機功率總有一定的上限。超短波跳頻通信系統(tǒng)頻率表內(nèi)頻率數(shù)量越大，需要的梳狀譜干擾頻率數(shù)量將越多，每一個“梳齒”的干擾功率則越小，超短波跳頻通信抗梳狀譜干擾的能力將越強。

從實際應(yīng)用來看，超短波傳輸信道質(zhì)量較好，可用頻率數(shù)量多且易選擇。因此，超短波跳頻通信系統(tǒng)采用提高跳頻頻率數(shù)量的措施能有效對抗梳狀譜干擾，尤其是跳頻頻率間隔寬度隨機設(shè)置時更能增加梳狀譜干擾的實現(xiàn)難度。

2.2 干擾帶寬與誤碼率關(guān)系

在干信比為5 dB、子信道間隔25 kHz、每個子信道帶寬50 kHz、子信道的干擾樣式為GMSK條件下，干擾帶寬從0.5 MHz開始步進0.5 MHz升至8 MHz，干擾帶寬與誤碼率關(guān)系如圖5所示。

圖5 干擾帶寬與誤碼率關(guān)系圖

如果將誤碼率表示成lg形式，則如圖6所示。

圖6 干擾帶寬與誤碼率關(guān)系圖(對數(shù)坐標(biāo))

從圖5、圖6可以看出，總體上干擾帶寬與誤碼率成正比，干擾帶寬越大則誤碼率越大。具體來講，干擾帶寬與誤碼率關(guān)系主要分2種情況：干擾帶寬在4.5 MHz及以下，對應(yīng)的誤碼率增加幅度很大；干擾帶寬在4.5 MHz以上，誤碼率增加趨于平緩。圖中誤碼率為0.1時對應(yīng)的干擾帶寬為1.2 MHz左右。

可見干擾帶寬也是影響梳狀譜干擾對跳頻通信干擾效果的重要參數(shù)，只有在滿足一定干擾帶寬的條件下，梳狀譜干擾對跳頻通信才能產(chǎn)生較好的干擾效果。但是，對干擾機來講，干擾功率與干擾帶寬是相互矛盾的2個參數(shù)，兩者只有在取得一定平衡直至采用多部干擾機的條件下，才能達到有效的梳狀譜干擾效果。

同理，跳頻通信系統(tǒng)采用提高跳頻頻率數(shù)量的措施，能夠增大梳狀譜干擾帶寬，分散其每個“梳齒”的干擾功率，達到有效對抗梳狀譜干擾的目的。

2.3 不同干擾樣式條件下的誤碼率分析

在干擾帶寬5 MHz、子信道間隔25 kHz、每個子信道帶寬50 kHz的條件下，子信道的干擾樣式分別為GMSK和BPSK，干信比從-10 dB開始步進1 dB升至+15 dB，干信比與誤碼率關(guān)系如圖7所示。

圖7 2種干擾樣式對應(yīng)的干信比與誤碼率關(guān)系圖

如果將誤碼率表示成lg形式，則如圖8所示。

圖8 2種干擾樣式對應(yīng)的干信比與誤碼率關(guān)系圖(對數(shù)坐標(biāo))

從圖中可以看出，在其它干擾參數(shù)相同的條件下，2種干擾樣式具有相近的誤碼率——干信比變化趨勢。在干信比小于0 dB時，兩者對應(yīng)的誤碼率均近于0；當(dāng)干信比在0～5 dB之間時，BPSK的干擾效果要略好于GMSK；當(dāng)干信比大于9 dB時，GMSK的干擾效果將好于BPSK。

3 結(jié)束語

本文通過仿真手段得到了梳狀譜干擾的3種主要參數(shù)對超短波跳頻通信的干擾效果(誤碼率)曲線，分析了超短波跳頻通信抗梳狀譜干擾的技術(shù)措施，為進一步的實裝測試提供了仿真數(shù)據(jù)支撐和研究方向，具有較高的應(yīng)用價值。

[1] 徐穆洵.通信對抗研究[M].嘉興：中國電子科技集團公司第三十六研究所，2002.

[2] 王銘三.通信對抗原理[M].武漢：解放軍出版社，1999.

[3] 羅勇.對軍用跳頻電臺的通信偵察與干擾的研究與實現(xiàn)[D].長沙：國防科技大學(xué)，2005.

[4] 胡曉嬌.跳頻通信系統(tǒng)抗干擾性能研究及仿真分析[D].武漢：華中科技大學(xué)，2006.

[5] 查光明，熊賢祚.擴頻通信[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1992.

[6] 姚富強.通信抗干擾工程與實踐[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[7] 徐明遠(yuǎn)，劉增力.MATLAB仿真在信號處理中的應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007.

Performance Analysis of Ultra-short Wave Frequency-hopping Communication System Antagonizing Comb Spectrum Jamming

CHEN Jing,YANG Ming

(Uint 91404 of PLA,Qinhuangdao 066001,China)

At present,the most effective jamming mode to high-speed frequency hopping communication is comb spectrum jamming.For further analyzing the performance of ultra-short wave frequency-hopping communication antagonizing comb spectrum jamming,this paper analyzes the basic principle of comb spectrum jamming,studies the anti-comb spectrum jamming capability under the conditions of different jamming band width and jamming style by using simulation method,gets the curve of corresponding bit-error rate,which provides simulation data reference for further practical installation test.

frequency-hopping communication;antagonizing comb spectrum jamming;bit-error rate

2015-02-04

TN975

A

CN32-1413(2016)06-0032-04

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2016.06.006