摘要：?由于擴頻等傳統方法抗干擾性能的局限性，目前對無人機數據網絡中使用的無人機數據網絡抗干擾方法進行了研究，在研究通信基本原理的基礎上，提出了基于場切換（TDC）的方法，結合無人機數據鏈的特點，建立了基于TDC的無人機數據系統發(fā)射機和接收機模型，仿真結果與傳統直接擴頻系統在窄帶干擾下的誤碼特性進行了比較，認為基于TDC的數據系統比傳統直接擴頻系統具有更高的性能。研究表明，基于TDC的數據系統可以改造無人機數據鏈抗干擾技術可以有效提高數據鏈路的抗干擾能力。

關鍵詞：無人機;數據鏈;變換域通信;抗干擾;

1變換域通信基本原理

TDC的主要思想是在收發(fā)器兩端聯合設計波形，發(fā)射機只將信號能量分配到未受干擾的頻段，接收機只接收帶有信號能量的頻譜，以有效避免干擾。TDC的主要功能模塊包括電磁環(huán)境采樣、環(huán)境頻譜估計、基函數幅度譜整形、隨機相位產生、時域基函數逆變器的產生和存儲。對于其它變換技術，TDC的原理框架基本不變，只有變換模塊所采用的變換技術才需要被相應的變換技術所取代。

首先，發(fā)射機在給定的頻帶內對電磁環(huán)境進行動態(tài)采樣，并在變換域內估計采樣信號的頻譜以定位干擾頻譜。通過閾值處理去除干擾譜，得到純幅譜矢量a'（w）。如果頻點振幅值超過設定的閾值，則將頻點振幅值設置為0，反之亦然，設置為1，以獲得由0或1組成的光譜振幅矢量A‘（w），如方程式（1）所示。

其中，A屬于（0，1），表示系統帶寬中的第i頻率點的振幅值。通過定量地將相位映射器產生的相同長度（w）與復隨機相位矢量Eq（W）相乘，獲得B（W），并且具有噪聲等特性。接著，調整振幅以確保發(fā)射功率，如式（2）所示獲得基函數的頻域形式B（W），C是幅度調整系數。

然后進行ifft運算，得到基函數的時域波形序列b（n）并存儲，基函數可以看作是多個子載波的疊加，其初始相位在相位空間中隨機分布。采用基本功能對數據進行調制，并將數據傳輸到射頻終端進行傳輸，TDC的調制方法包括二進制調制（bcsk）、循環(huán)移位鍵控（csk）等。

在解調之前必須進行采集、檢測和同步。同步捕獲可以使用與時間直接相關的技術。

2基于TDC的無人機數據鏈

TDC中基本函數的發(fā)生器部分的功能與傳統通信系統中載波發(fā)生器部分的功能相似，在TDC系統中，m序列主要不是用于擴頻，而是用于產生隨機相位。將TDC應用于無人機數據鏈路時，需要用TDC的基本功能生成模塊代替?zhèn)鹘y數據鏈路通信系統中的載波生成模塊，去除擴頻和擴頻部分。

在干擾環(huán)境的頻譜估計部分，寬帶射頻前端接收來自寬帶天線的信號并進行預濾波以選擇所需的帶寬，使用低噪聲放大器放大有用信號并執(zhí)行頻譜估計（psd）。高速adc采樣后，通過幅度譜整形獲得未擾動的譜矢量，相位映射后，將生成的m序列（或其它偽隨機序列）定量乘以幅度譜矢量。然后通過調整ifft和幅度緩沖器，對要傳輸的數據進行二進制循環(huán)移位鍵控（bcsk）調制。它通過數字上變頻和DAC傳輸到射頻終端和天線，局部干擾頻譜的估計與發(fā)射機的部分相同，在隨機相位映射時，正確解調需要一個同步信號，在射頻前端接收到的信號通過adc和ddc與共軛局部基函數相連，然后通過積分和判決獲得接收數據。

3系統抗干擾性能仿真

系統仿真條件及相關參數：信道條件為加性高斯白噪聲信道。通過與傳統的直接序列擴頻系統在相同條件下的抗干擾性能比較，驗證了基于TDC的數據鏈路通信系統的抗干擾性能。擴頻系統仿真采用常用的直接序列擴頻系統，調制方式為BPSK。在變換域通信中，干擾功率譜估計方法。IFFT長度n為512，在基函數幅度成形中，干擾閾值設置為最大譜估計值的40%，調制方式為BCSK，窄帶干擾頻率占信號頻率的10%，幅值為1，干擾信號比（j/s）從0到16?dB不等。根據參考文獻[8]，當使用BCSK調制時，理論誤碼率為：

式中，Eb/N0為接收機輸人端信噪比。

顯示了基于TDC的數據鏈路通信系統與傳統DS-SS系統在窄帶干擾誤碼率方面的仿真結果和性能比較。仿真結果表明，基于TDC的數據鏈路通信系統的窄帶抗干擾性能優(yōu)于傳統的擴頻系統。

4、無人機數據鏈系統信號特點及抗干擾技術分析

4.1?實時選擇技術

在實時頻率選擇系統中，干擾級別的大小通常用作選擇速率的一個重要因素。因此，實時頻率選擇系統提供的高質量頻率實際上可以避免干擾，并在良好的傳輸條件下在通道上操作系統，而不受干擾或干擾。近年來興起的自適應通信系統還具有"自動通道切換"功能。換句話說，通信系統在發(fā)生嚴重干擾時通過切換通道來響應。

4.2?自適應抗干擾技術網絡

高適應性意味著高頻通信系統能夠適應通信條件的變化。高頻通信系統有多種自適應類型。例如，自適應功率適應、速率適應、分流適應、自適應均衡、自適應天線等。然而，提高無線電通信質量和改善接入的最有效方法是選擇頻率并實時更改頻率。確保通信線路始終在傳播條件較弱的噪聲通道上運行。

4.3?高速跳頻技術

跳頻通信解決了傳統無線通信的不足，以恒定的規(guī)律性和速度在恒定的無線電傳輸頻率上來回跳躍。從抗干擾通信的角度來看，跳頻通信是一種相當隨機的跳躍，可以避免干擾、抵抗干擾、消除接收通道外的干擾、避免敵方電臺的干擾。

5、結束語

本文在研究變換域通信技術基本原理的基礎上，結合無人機數據鏈的特點，給出了基于TDC的無人機數據鏈系統發(fā)射機模型和接收機模型，并通過仿真與常規(guī)直接序列擴頻系統在窄帶干擾中的誤碼率性能比較，結果表明基于TDC的數據鏈通信系統可有效對抗窄帶干擾。在此仿真驗證的基礎上，下一步研究工作將是基于軟件無線電平臺研究基于TDC的數據鏈通信系統的實現方法及其實驗驗證。變換域通信技術作為一種很有潛力的認知無線電候選技術，為提高無人機數據鏈抗干擾能力提供了新的思路。

參考文獻：

[1]?魏瑞軒，李學仁.無人機系統及作戰(zhàn)使用[?M].北京：國防工業(yè)出版社，2009.

[2]何智青?，任輝.變換域通信系統動態(tài)仿真平臺設計與系統研究[J].系統仿真學報，2004，16（4）?：692?-695.口

作者簡介：

石潤（1989.12-）男，漢族，籍貫-湖北當陽，大學本科學歷，工程師，研究方向—電子對抗