ＤＳ／ＢＰＳＫ擴頻系統單頻干擾方法研究及仿真實現

摘 要：介紹了DS/BPSK擴頻系統的基本原理，分析了單頻干擾下的抗干擾性能，給出了單頻干擾DS/BPSK擴頻系統的最佳頻率位置，建立了基于Simulink的單頻干擾下的DS/BPSK擴頻系統仿真模型，通過Simulink仿真分析，給出了單頻干擾下系統各個階段的頻譜圖及不同信噪比下的誤碼率，仿真結果表明：該方法對DS/BPSK擴頻信號中心頻率區域的干擾效果極其明顯。

關鍵詞：DS/BPSK擴頻系統;單頻干擾;Simulink仿真;誤碼率

中圖分類號：TN911 文獻標識碼：A

文章編號：1004373X(2008)0111003

Research on the Method of Single-Tone Jamming of DS/BPSK Spread Spectrum 

System and Implementaion of Simulation

LIU Jianfeng

(Xi′an Communication Institute，Xi′an，710106，China)

Abstract：This paper introduces the basic principle of DS/BPSK spread spectrum system，analyses performance of single-tone jamming，provides perfect location of frequency of interfering DS/BPSK spread spectrum system，and creates a model of simulation of DS/BPSK spread spectrum system under the condition of single-tone jamming.It also provides PSD of every stages and BER under different SNR.The result demonstrates that interfering central frequency of DS/BPSK spread spectrum signal has great effect.

Keywords：DS/BPSK spread spectrum system;single-tone jamming;simulink simulation;bit error rate

1 引 言

在軍事通信中，干擾技術和干擾方法越來越受到人們的重視，世界上許多國家都投入了大量的人力和物力，采用

各種不同的方式對此進行研究。然而隨著通信技術的發展，抗干擾技術也日益成熟，因此研究新的、高效的干擾方法成為研究人員面前的一個重要課題。我國對干擾技術也開展了研究，但計算機仿真技術在其中的比重較小，還遠不夠深入和廣泛。如何將兩者有機地結合起來，充分利用計算機仿真工具開展研究，加快我國干擾技術體制和裝備的發展，滿足未來高技術戰爭的需求，將是非常有意義的課題。基于此，本文應用Simulink仿真工具對典型單頻干擾技術作了性能仿真分析研究，給出了單頻干擾DS/BPSK擴頻系統的最佳頻率位置。

2 DS/BPSK擴頻通信系統模型

直接序列擴展頻譜系統是用待傳輸的信息信號與高速率的偽隨機碼波形相乘后，去直接控制射頻信號的某個參量，來擴展傳輸信號的帶寬。用于擴展頻譜的偽隨機序列稱為擴頻碼序列，直接序列擴展頻譜通信系統的簡化方框圖參見圖1。在直接序列擴頻通信系統中，通常對載波進行相移鍵控調制。為了節約發射功率和提高發射機的工作效率，擴頻通信系統常采用平衡調制器，抑制載波的平衡調制對提高擴頻信號的抗偵破能力也有利。在發送端，待傳輸的數據信號與偽隨機碼(擴頻碼)波形相乘(或與偽隨機碼序列模2加)，形成的復合碼對載波進行調制，然后由天線發射出去。在接收端，要產生一個和發送端中的偽隨機碼同步的本地偽隨機碼對接收信號進行解擴，解擴后的信號送到解調器解調，恢復出傳送的信息。

3 誤碼率分析及系統建模

單頻干擾是一類特殊的干擾，可將其作為帶寬為零的窄帶干擾來處理，假設系統是線性的，且同步已經建立，所用擴頻通信系統模型見圖1。對于單頻干擾信號J(t)=Aicos(2πf1t+φ)，假設φ是在[0，2π]內均勻分布的隨機變量，則自相關函數為：

則偽隨機擴頻碼序列c(n)的功率譜密度為：

文獻[2]指出，未編碼DS/BPSK通信系統在隨機干擾和白噪聲環境下的系統誤比特率為：



所以DS/BPSK擴頻通信系統存在單頻干擾信號時的誤比特率為：



從式(7)可以看出，對于單頻干擾信號而言，當f1=f0時，既當單頻干擾信號中心頻率和DS/BPSK擴頻信號中心頻率重合時，誤比特率最高，干擾效果最佳；當單頻干擾信號中心頻率偏離DS擴頻信號中心頻率時，誤比特下降，干擾效果變弱。偏離中心頻率越遠，干擾效果越差。根據上述單頻干擾性能分析，建立如圖2所示的DS/BPSK擴頻系統的單頻干擾模型。

首先，截獲敵方擴頻信號，對其進行頻譜分析，檢測出DS擴頻信號中心頻率，然后在敵方DS擴頻信號中心頻率最接近的位置，即在f1f0區域發送強功率單頻干擾信號，這樣就可形成最佳干擾，導致敵方DS擴頻

系統高的誤比特率，從而阻礙甚至終止通信，達到干擾目的。

4 仿真實現及結果分析 

根據DS/BPSK擴頻系統基本原理，針對上述提出的干擾方法，構建如圖3所示的基于Simulink的在單頻干擾下的DS/BPSK擴頻系統。

結合Matlab語言，給出了在不同信噪比，不同頻率的單頻干擾下的誤碼率和頻譜圖。DS/BPSK擴頻系統的信源來自Simulink模塊庫的Randon Integer Generator隨機整數產生器，數據以基于幀的方式輸出，比特率為0.1 kb/s，其頻譜圖如圖4所示。數據經擴頻、調制之后的頻譜圖如圖5所示，擴頻后的寬帶信號經過無線信道傳輸，受單頻干擾，其擴頻信號譜圖如圖6所示，為分析方便沒考慮多徑干擾問題等其他非敵意干擾。最后解擴得到的接收端數據頻譜如圖7所示。[JP]

從上面不同階段的信號頻譜圖可以看到：信源數據信號(見圖4)受強功率單頻干擾后到達接收端的數據(見圖7)的功率譜密度有明顯的降低，功率損失達80%以上。同時比較單頻干擾前的擴頻信號頻譜(如圖5所示)和單頻干擾之后的擴頻信號頻譜(如圖6所示)發現：在擴頻信號頻譜中心附近出現了一個功率很強的干擾信號，這就是單頻干擾所致。

為了進一步說明本文提出的DS/BPSK擴頻系統的單頻干擾方法的有效性，給出了在不同信噪比，不同單頻干擾頻率條件下的誤碼率。從圖5可以看到，發送數據信號經擴頻之后頻譜展寬，而且展寬頻譜的中心頻率主要集中在零頻附近，因此可以在其中心頻率附近(零頻附近)發射一個強功率單頻干擾信號對DS/BPSK擴頻系統實施干擾。如圖8所示的是頻率在擴頻信號頻譜中心附近即零頻附近的單頻信號干擾下的誤碼率。

從圖8可以看到系統在單頻干擾下的誤碼率明顯高于沒有單頻干擾下的誤碼率，干擾效果明顯。假設單頻干

擾信號中心頻率偏離DS擴頻信號中心頻率很遠，此時的頻譜如圖9所示，誤碼率如圖10所示。

從圖9，圖10可知，當單頻干擾信號中心頻率偏離DS擴頻信號中心頻率很遠時，基本上起不到效果，誤碼率和頻譜很接近沒有單頻干擾時的情況。因此單頻干擾信號頻率的選擇是關鍵，必須根據截獲的敵方信號頻譜特性來確定單頻干擾信號的頻率，這種干擾方法實質上是一種瞄準式干擾方式。

5 結 語

從仿真結果來看，對DS/BPSK擴頻系統的中心頻率實施單頻干擾是一種最佳的干擾方法，可以大大降低其通信能力，前提條件是必須對截獲的敵方擴頻寬帶信號進行分析，探測出敵方擴頻信號的中心頻率，然后用接近其中心頻率的單頻干擾信號以極強的功率干擾敵方擴頻信號。一般來說，敵方擴頻信號的截獲的難度較大，且即便是截獲了敵方信號，其中心頻率的確定也有難度，因此對于敵方擴頻信號的截獲需要做進一步的研究。

參 考 文 獻

［1］Roger L Peterson，Rodger E Ziemer，David E Borth.Introduction to Spread Spectrum Communications[M].BeiJing:Publishing House of Electronics Industry，2006.

［2］張邦寧，魏安全，郭道省.通信抗干擾技術[M].北京:機械工業出版社，2006.

［3］田日才.擴頻通信[M].北京:清華大學出版社，2007.

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作者簡介

劉劍鋒 男，1980年出生，湖北天門人，在讀碩士研究生。從事通信干擾與抗干擾方向的研究。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”