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        超短波跳頻通信系統(tǒng)抗梳狀譜干擾性能分析

        2017-01-18 05:26:35靜,楊
        艦船電子對抗 2016年6期

        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(jìn)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(xiàn)[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(jìn)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(jìn)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(hù)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(jìn)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??;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(jī)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(qiáng)。

        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(jī)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(jìn)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(jī)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(jī)的條件下,才能達(dá)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(dá)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(jìn)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(jìn)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(tuán)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(kuò)頻通信[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,1992.

        [6] 姚富強(qiáng).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

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