超短波跳頻通信系統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，得到了相應的誤碼率曲線，為進一步的實裝測試提供了仿真數據參考。

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,應用廣，研究其抗干擾性能的實際應用價值高。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、頻率數量、頻率間隔等跳頻信號參數；然后選擇梳狀譜干擾的頻率數量、干擾頻率、各干擾信號的帶寬等參數，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，梳狀譜干擾的實現較容易。

圖1 對跳頻通信梳狀譜干擾示意圖

2 仿真設計及結果分析

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，得到了不同干擾參數變化與跳頻通信誤碼率間的關系曲線圖。

跳頻通信仿真參數：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。設置跳速500 跳/s，每跳信號的調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 干信比與誤碼率關系圖

圖4 干信比與誤碼率關系圖(對數坐標)

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，干信比與誤碼率關系主要分3種情況：干信比在0 dB以下，對應的誤碼率很小；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，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生較好的干擾效果。受技術、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頻率表內頻率數量越大，需要的梳狀譜干擾頻率數量將越多，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。

從實際應用來看，超短波傳輸信道質量較好，可用頻率數量多且易選擇。因此，超短波跳頻通信系統采用提高跳頻頻率數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置時更能增加梳狀譜干擾的實現難度。

2.2 干擾帶寬與誤碼率關系

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系如圖5所示。

圖5 干擾帶寬與誤碼率關系圖

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系圖(對數坐標)

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系主要分2種情況：干擾帶寬在4.5 MHz及以下，對應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，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，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，跳頻通信系統采用提高跳頻頻率數量的措施，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，干信比與誤碼率關系如圖7所示。

圖7 2種干擾樣式對應的干信比與誤碼率關系圖

如果將誤碼率表示成lg形式，則如圖8所示。

圖8 2種干擾樣式對應的干信比與誤碼率關系圖(對數坐標)

從圖中可以看出，在其它干擾參數相同的條件下，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，兩者對應的誤碼率均近于0；當干信比在0～5 dB之間時，BPSK的干擾效果要略好于GMSK；當干信比大于9 dB時，GMSK的干擾效果將好于BPSK。

3 結束語

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措施，為進一步的實裝測試提供了仿真數據支撐和研究方向，具有較高的應用價值。

[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[D].長沙：國防科技大學，2005.

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

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

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

[7] 徐明遠，劉增力.MATLAB仿真在信號處理中的應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，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