跳频通信抗干扰技术浅析

信息技术
跳频通信抗干扰技术浅析
兰州大学信息科学 与工程学 院 罗文征 陈国亮 傅涛
当施 放干 扰 时， 种是 是 压制 对一 个确 定 波道 工 作的发 射 机所 一 发射 的信 号 的接 收 ， 成这 种 任务 的 无线 电通 信干 扰 称 为瞄准 式 干 完 窄带瞄准式干扰使干扰机所发射的干扰信号能量进入对方接收 事通信、 子对抗 及导 航 、 电 测量等领域 ， 并发挥 着越 来越 重要 的作 用。 本 扰 。 文就 对短 波跳频通信统 的抗干扰性 能与跳速 ， 跳频带宽跳频数的关 系 作 机 通频 带 之 内， 当干 扰 能 量 足够大 时 ， 使 敌 人 对有 用信 号 接 收 困 就 难 ， 至完 全被 压制 。 甚 而这 对 于跳 频系统 而言 ， 却起 不 到预 期 的干 扰 些 简要 分析。 【 键 词ｌ跳频 ； 关 扩频 ； 干扰 目的。 就 一 个 跳 频 周期 而言 ， 只要 此 种 干 扰 的 频 率 处 于 跳 频 带 宽 范 １ 前言 、 隙， 频率 跳变 的本地 载波 与干扰 混频 后 ， 到 的和频 或差 频 落人中频 得 如 而且一个 信码 码元 仅 通信 系统 是 通 过一 定 的信道传 递 信息 ， 道 在传 递 信号 的 同时 窄带滤 波器 的通带 范 围内。 果 出现这 种情 况 ， 信 会 引入各 种干 扰和 噪 声， 要保 证信 息畅通 无阻 的传 递 ， 通信 系统就 必 用一 个载 频传 输 ， 扰功 率又大 干或等 于有用信 号功率 ， 干 就可能 造 成 须具 有一定 的抗 干扰能 力。 频通信 是扩 展频谱 通信 的一 种， 跳 其特点 错误 的判决 ， 引起 误码 。 如果 在Ｎ个跳 变频 率点 所覆 盖的 整个跳 频 频 是载 波频 率在 多个频 率上伪随 机地 跳变 ， 有较 强的 抗干扰性 能 。 具 段存在着 Ｍ个功 率不 小于有用信号 的窄 带干 扰 ， 由预期 误码 率 将为 ： Ｐ ＝ Ｎ为了降低 误 码率 ， 采用增 加 冗余 度的 办法 ， ｅ Ｍ／ 可 即用多 个 （ 一 ２ 跳频系统的抗干扰性能分析 ． 般为奇 数） 频传送 一 个信码 码元 ， 样即使 在一个 载频 上被 干扰 ， 载 这 ２１跳 速 与抗干扰性 能的分 析 ． 按 跳 速 的高 低是 决定 跳 频 系统抗 跟 踪 式干扰 能 力的关 键 之一。 所 还 不足 以导 致 对一 个 信码 码 元 的错 误 判决 ， 多数 准 则对 信码 码 元 谓跟 踪 式干扰 ， 指干 扰 系统在 收到通 信方信 号后 ， 同一 频率上 发 时行 判决 ， 是 在 可使误 码率 明显降 低 ， 这要以 提高跳 频速 率为代价。 但 射某 种 信号 以进 行 干 扰 ， 且干扰 信 号的 频率 随 通 信信 号频 率 的跳 变 ３１ 宽 带阻塞 式干扰 ．． ２ 宽 带阻 塞式干 扰也是 一种足 以跳 频 系统受 到威 胁的 故 意干扰 ， 而跳 变。 部分 ， 在 通信过 程 中， 干扰 机 能起 到有 效干 扰 ， 除了满足一定 的功 率要 是在 跳 频 系统工 作的 很宽 频率 范 围 （ 频 带 ） 以至 跳 频 系统 工作 的整 个频 段 （ 频带 ） 全 同时 实施 干扰 ， 并且在 所有频 率 上的 功率 都 不 求外 ， 干扰 机 的位 置应满 足以下条件 ： （ｌｄ）Ｖ ≤ｄ／ 十 ｎ ｄ ｄ ２ ＋ｒ ｏＶ Ｔ ＋ ／ ｒ （） １ 小于有用信号 功率 。 样就 要求干扰 总功 率应 不小于有用信 号功率 的 这 式 中： ｒ Ｔ 为干 扰 系统的处 理 时 间； ｄ 收 、 Ｔ为 发信机 间的 直接 传输 Ｎ 倍 ， 这对于 存在频率 “ 口” 应的短 波信道 ， 窗 效 由于 频段不能 太宽 ， 路径 时延 ； 也许还 能收 到一定 效果 ， 对于 频段较 宽 的超短 波信道 ， 但 由于 干扰信 抗干扰 容限 系数， Ｏ≤Ｔ １ ≤１ ｝ 功率过于分 散 ， 则很难 达 到预期 的干扰 目的。 ｄ为收 、 发信 机之 间距离 ； ３２抗 多径 干扰 ． ｄ为干 扰机 到发信 机之 间的距离 ； ｌ 长 期以 来抗 多径 干扰 问题始 终 是 一个难 以解决 的 问题 。 般 的 一 ｄ为干扰 机 到收信机 之 间的距离 ； ， 方法 是 排 除干 扰 或变 害为 利 。 者是 设 法 把最 强 的有 用信 号分 离出 前 对 （ 式整 理得 ：ｄ＋ ， （ｄ ＿ ） ＋ １ ） （ｊｄ） ≤［ Ｔ — ｒｖ ｄ Ｔ］ （） ２ 来， 而排 除其它 路径 来的 干扰信 号， 就是 采用 分集技 术 基本 思路 ， 这 后者 是设 法 把不 同 路径 来 的不 同延 迟的 信号 ， 接 收端 从 时 间上 对 在 把 （） ２ 式右 端 看作常量 ， 则容 易看出干扰 机刚能 起 到干扰作用 ， 它 正好 落在收 、 发信机 为焦 点 ， （） 右端 为２ 长轴 的椭 圆上 。 以 １式 倍 为 齐相 加 ， 合并 成 较 强的 有 用信 号， 就 是 采用 梳 状滤 波器 的基 本 思 这 了确 保有 效干扰 ， 扰机 应位于该 椭圆内。 干 路。 这两 种基 本方 法在扩 频通信 中都是 容易 实现的 。 们可 以利用 扩 我 ２ 跳频 带宽 与抗干扰性 能的关 系 一 频码 序 列之 间的相 关 特 性 ， 接 收 端用 相 关技 术 ， 多径 信号 中提 在 从 对 付跳 频 通信 的 另外有 效方 法是 全 频带 干 扰 ， 干扰信 号覆 盖 取 和分离 出最 强的 有用信号 或把 多个 路径 来 的 同一 码 序 列的 波形 相 即 在跳 频 通信系统 中， 由于用 多个 频率 的信号 传 送 同一 信息实 整 个跳频 频带 ， 以达 到干扰 的 目的， 设跳 频带 宽为Ｂ Ｆ 信号 带宽 为Ｂ 加 合成 。 Ｒ ， 此时 系统 的 处理增 益Ｇ 为： 际上还 起 到 了频率 分集 的 作用 。 集 接收 技 术是 克 服信 号 衰落 的 有 分 效措 施 ， 当跳频 的频 率 间隔大于 衰落 信道的 相关 带宽 时， 跳频 驻留 而 Ｇ ［／（ ） （／） Ｂ ／Ｂ ＝ ｐ ｊ ／Ｂ］ Ｐ Ｊ＝ Ｂ ／ 上 式 表 明信 号 带 宽 Ｂ 定 时 ， 一 ＢＲＦ 大 ， 越 Ｇ就 越 高 。 Ｂ ／ 时 间又很 短 的话 ， 设 它就 能起 到分 集 的作用 ， 采用 跳频 技 术可以较 好 地 Ｂ Ｍ， ＝ 容易看 出， 频系统 抗干扰 的性能是 定频 通信系统 的Ｍ倍 。 跳 克 服多径 效 应 对短 波 通 信的 影 响 。 原 理是 ： 其 假设 达 到 接 收机 的 信 ２３ 跳频 数与抗干扰 性能 的关系 ． 号有两 条路 径 ， 者有一 定 的时延 差 ， 二 当一个 信号 到达 接 收 机 时， 如 跟 踪 式干扰 处理 时 间难 以缩 短 ， 带干扰 、 率浪 费相 当大 。 频 功 若 果接 收频率 已跳 到别 的频率上 了 则 它就 不会受 到迟 到的多 径信号 的 ， 能 采用多频 点的定频干 扰 ， 将大大提 高干扰 功率利 用率和 干扰 效果 ， 干扰 了 因此 ， 。 可以 排除 多径 信号 干扰 的 条件应该 是 频率 跳 变的时 间 此 时跳频 数 的多少将 直接影 响 系统 的抗 多频干 扰的 能力。 间隔要 小于多径 干扰 的时延差 。 在 功率允 许的 情况下 ， 考虑邻道 干扰 的存在 ， 为保证 一定 的通信 ４ 结 束语 ． 质量 ， 跳频 频 点不宜 选得 很 近 ， 即在 一定 的跳频 带 宽下， 跳频 数 不可 综 上所 述 ， 频 系统 所具 有 的抗干 扰 性能 是其 它通信 系统 所 无 跳 能 取 得很 大 。 尽量 减 少 多频 点干扰 对邻 道可 能 造 成 的干 扰 ， 为 至少 法 比拟 的。 着跳 频 技 术 的不 断发 展和 完 善它 将 会在 更 多地 领域 得 随 应使信道 射 频信号 频谱 的峰 值点 ， 与相 邻信道 射频 信号的 零点重合， 到应 用， 会更加 突出地 显示 出它 在各个方面 的优越 性 。 将 所 以 对双 边 带 宽 为２ｄ ｆ 的射 频 信 号， 率 间隔 △ｆ 作 如下 选取 ： 频 可 △ ｆ ｍｆ所以在跳频带宽为Ｂ ， ＝ ｄ ＲＦ ｍ一定的情况下， 跳频数Ｎ最大值为 Ｎ ＝ ＲＦ ｍｆ ， 频 图案 应满 足 周期长 ， Ｂ ／ ｄ跳 控制 频 点跳 变 的随 机性 参考文献 【］ 允春 ．扩频 技 术［］ １ 沈 Ｍ．北京 ：国防工 业 出版社 ， １９ ． ５ ９ 强。 跳变过程中相邻跳变周期所用频点有一定间隔的要求 ， 对抗定频 【】 渊 渊 ， 俞世 荣 ．跳 频 通 信 及 其 应 用 ． 电予 产 品 世 界 ， ２李 干扰 时 ， 点可选 得很 近 ， 增加 频点 数 ， 而更 大限 度地 提 高系统 ２ １． 频 以 从 ００ 的 抗干扰能 力。 【】 承 恕 ．赵 荣 黎 ．扩 展 频 谱 通 信【 】 ５李 Ｍ ．人 民邮 电 出版 社 ， ３ 抗各种 干扰 Ｉ ３． ９９ 跳 频 技 术的抗 干扰 、 截获 的 能力很 强 ， 能做 到资源 共享 ， 抗 并 通 ［】 振 宇 ， ４ 那 高梓 贺 ， 郭庆 ． 对跳 频通 信 系统典 型干 扰 性 能 的分析 信 对抗领 域 显示 出巨大 的优 越性 。 ［ ． 学技 术工程 ，０９ Ｊ科 ］ ２０． ［】 ５魏玮 ， 海 勇 ， 睿 ． 于Ｓ ｕ ｋ 高速 跳 频通 信 系统抗 干扰 张 王 基 ｉｌ 的 ｍｉ ｎ ３１抗 电子 干扰 ． 性 能 分析［ ． 代 电子技 术 ，０ ９ Ｊ现 】 ２ ０ ３１１窄带 瞄准式干扰 ． ．