基于偽隨機特征碼的電子通信雙頻干擾檢測研究

劉海兵

（中國聯合網絡通信有限公司菏澤市分公司，山東 菏澤 274000）

0 引 言

電子通信是一種具備組網能力的無線通信方式。當前干擾技術不斷提升，使得電子通信常常受到干擾跟蹤的威脅。研究當前電子通信干擾問題可知，現代干擾技術會嚴重影響電子通信的質量及安全。常規慢跳速跳頻能夠通過改變跳頻序列的方式提升其抗干擾能力，但對于雙頻通信而言并沒有提升其抗干擾能力的方案。因此，電子通信雙頻的干擾檢測是該領域研究人員重點關注的問題[1]。偽隨機特征碼是一種具備良好相關性和隨機性的抗干擾技術，可以提高電子通信對常規慢跳速跳頻的利用效率，并保證通信的隱蔽安全及抗衰落特性。因此，當前偽隨機特征碼在常規電子通信領域中的應用較為成熟。但是，偽隨機特征碼在雙頻通信中的應用較少，主要原因是雙頻通信在實際傳輸過程中更容易受到外界傳輸環境的影響。因此，針對這些問題開展了基于偽隨機特征碼的電子通信雙頻干擾檢測研究。

1 基于偽隨機特征碼的電子通信雙頻干擾檢測方法設計

1.1 電子通信雙頻異常流量分析

電子通信過程中，通信信息傳輸連續不斷進行，在沒有受到任何干擾的情況下，傳輸時間和頻率存在一定的特征和規律。為了實現基于偽隨機特征碼的電子通信雙頻干擾檢驗，先結合時間序列分析技術統計并分析電子通信傳輸的異常流量信號，區別出未受到雙頻干擾影響的正常通信流量信號和雙頻異常流量信號，從而為后續電子通信雙頻干擾的檢測奠定良好的基礎。

電子通信傳輸過程中，雙頻異常流量信號是一種不規則信號，主要傳輸特征分為時域和頻譜兩部分，且兩部分均沒有特定的周期性規律變化[2]。因此，通過雙頻異常流量的時域與頻譜瞬時參數表達電子通信將受到雙頻干擾。分解電子通信雙頻異常流量信號的振幅和頻率信息，有助于更精準地分析異常流量信號的具體傳輸特征，并找出在常規時間描述下電子通信傳輸流量信號隱蔽的某些異常特征[3]。同時，這種操作在實際運行中不會對其他電子通信信號造成影響。在受到雙頻干擾時，電子通信雙頻異常流量信號分解式為：

式中，Re[·]為電子通信雙頻異常流量信號分解式取實部；a(x)為電子通信傳輸信道上雙頻異常流量主頻特征數值；κ(x)為電子通信傳輸信道上雙頻異常流量時域特征數值；f為電子通信傳輸路徑的時延。根據式（1），可得出電子通信雙頻異常流量信號[4]。假設電子通信傳輸過程中存在N條通信信道，則電子通信傳輸流量的傳輸函數為：

式中，an為電子通信傳輸受到雙頻干擾時損失的流量信號；H[·]為電子通信受到雙頻干擾時的傳輸函數；τn為電子通信傳輸過程中受到雙頻干擾時異常流量信號的傳輸時延[5]。在考慮到上述電子通信傳輸時延的條件下，電子通信傳輸流量信號的分解過程中可以獲得電子通信雙頻異常流量的頻譜特征：

式中，K為電子通信傳輸雙頻異常流量頻率；Wμ為電子通信傳輸的時間窗口個數；Kx為電子通信傳輸中雙頻異常流量信號時間序列的時域變化尺度；μx為電子通信傳輸中流量信號時間序列的頻率變化尺度[6]。綜上所述，在受到雙頻干擾的情況下，可基于獲得的電子通信雙頻異常流量的各類參數特征為后續干擾檢測提供參數依據。

1.2 基于偽隨機特征碼的電子通信信號檢測

在明確受到雙頻干擾影響的電子通信雙頻異常流量參數特征后，基于偽隨機特征碼檢測電子通信過程中產生的通信信號，并通過時序檢測裝置區分電子通信過程中產生的連續信號、短突發干擾信號以及待檢測突發信號，避免在電子通信終端信息中形成大量的虛假檢測結果[7]。

第一步，利用偽隨機特征碼判斷待測信號的具體長度，根據電子通信信號的短時性特征即信號持續一段時間后會消失的特點，將連續的電子通信信號排列成多個偽隨機特征碼片段，表達式為：

式中，δ為電子通信信號排列的偽隨機特征碼片段；D為連續電子通信信號排列的偽隨機特征碼；β為電子通信信號數據重疊比率；XP為每個偽隨機特征碼的隨機概率，其中X為電子通信信道個數，P為每個電子通信信道占據的頻率分辨單元個數。計算過程中，β·XP通常取整數[8]。對偽隨機特征碼加窗函數后進行快速傅里葉變換，并輸出短時傅里葉變換向量。

第二步，在電子通信通道中，從每一個短時傅里葉變換的頻率單元中構造檢測量。

第三步，計算待檢測的電子通信信號的偽隨機特征碼片段長度范圍的最小特征碼的長度和最大特征碼的長度[9]。在每個電子通信通道中統計一個快速傅里葉頻率單元，構造檢測量中連續超過門限的特征碼片段個數。若特征碼片段個數超過最大長度，則認為該信號為連續信號，并未受到雙頻干擾影響；若個數未超過最大長度，則認為待檢測的電子通信信號中存在非合作突發通信信號，表示受到雙頻干擾的影響。在實際檢測過程中，受到干擾后的電子通信信號實際頻率在較短的時間內依然維持在一定范圍內。為了方便具體工作過程數據的表達，還應給出雙頻干擾的臨界值。因此，檢測不同的雙頻干擾頻率時，應將一定的誤判率作為臨界標準，從而得到更加準確的檢測結果。

1.3 建立電子通信雙頻干擾抑制方案

針對檢測出的受到雙頻干擾的電子通信信號，建立電子通信雙頻干擾抑制方案，以減少雙頻干擾對電子通信質量的影響。在實際電子通信傳輸過程中，若使用電子設備的用戶將通信信號接入隔離范圍，電子通信后臺會隨著位移距離的變化將信號調動到正常范圍與隔離范圍形成的非交叉范圍中，確保在交叉范圍內的使用者之間的通信均存在一定的長度，從而控制對用戶通信信號的干擾，并保證可能存在的干擾始終控制在可調試范圍內[10]。該種方式將兩個移動電子設備中間接收到的通信信號的不同時間作差，差值作為距離的參考。因為通信信號的監測收集相對簡單，且作差法極易實現，所以可作為抑制電子通信雙頻干擾的有效實施方式。

不同時間段下，電子通信用戶通信傳輸信號的接入和雙頻數據的輸出是間斷性的，且不同調頻信號均在相同功率下發出，因此可將兩個移動電子設備間接收通信信號的間隔點作差，差值近似看做測量的間距。通過上述方法進行監測，當收集到的異常流量信號的發射臺發射強度與其最近移動電子設備之間接收信號的移動臺功率之間的功率差小于固定的限制值i時，將其看作用戶已經進入對應的隔離帶。此時，需要將用戶的雙頻道及時轉入到其他無交叉時隙范圍內。此種方式可保證雙頻干擾時電子通信的傳輸質量，并保證通信內容的安全。

將兩個電子通信設備之間的起始坐標設置為（0，0）、（2a1，0），當電子通信設備處于實時運動狀態時，將實時坐標設置為（a，b），則該移動中的兩點之間的距離為：

式中，l1為兩個電子通信設備之間的實際橫坐標距離；l2為兩個電子通信設備之間的實際縱坐標距離。對兩點的移動距離進行實時定位，根據對應坐標，采用圓上固定點至兩邊固定公式計算距離，再通過對兩條通信信道的理想分配模式，得出電子通信信號在通信信道中的傳輸距離。按照提到的檢測實施過程，測量的電子通信信號強度之間的差值與固定限額值趨近相等。因此，當兩個電子通信設備分別位于兩個圓上固定點時，通過持續體現二者之間的距離，調節電子通信信號接收程度，從而實現電子通信雙頻的干擾檢測，并抑制電子通信雙頻的干擾。

2 對比實驗

實驗選取電子通信作為研究對象，利用Windows 2010，以Matlab 6.0為實驗平臺，具體實驗參數如表1所示。

表1 實驗參數設置表

向電子通信系統發送雙頻干擾信號，發送頻率為1 200 MHz，每隔0.1 s發送一次，雙頻干擾信號發送總量為1 000 個。利用此次設計方法與傳統方法檢測該電子通信雙頻干擾，檢測過程中設置采樣頻率為3 500 MHz，電子通信的載波頻率為65 MHz。利用式（3）計算電子通信頻道中存在的異常流量數量為2 450 個。根據偽隨機特征碼技術，分析電子通信異常流量中含有的雙頻干擾信號。實驗中利用電子表格記錄所有檢測數據，經統計基于偽隨機特征碼的電子通信雙頻干擾檢測方法檢測到的雙頻干擾信號數量為998 個，傳統方法檢測到的雙頻干擾信號數量為684 個。記錄兩個檢測方法實驗過程中漏檢的雙頻干擾信號，將其作為實驗結果對兩種檢測方法進行對比分析，結果如表2所示。

表2 兩種方法漏檢雙頻干擾信號數量對比

從表2可以得出以下結論：基于偽隨機特征碼的電子通信雙頻干擾檢測方法在實驗中漏檢數量僅為2 個，漏檢雙頻干擾信號數量較少；傳統方法在實驗中漏檢數量為316 個，遠遠高于設計方法。可見，設計方法相比于傳統方法更適用于電子通信雙頻干擾檢測，具有較高的檢測精度。

3 結 論

本文將偽隨機特征碼技術引入電子通信雙頻干擾檢測，設計了一套新的電子通信雙頻干擾檢測方法，并將該方法與原有方法進行了比較分析。實驗結果表明，基于偽隨機特征碼的電子通信雙頻干擾檢測方法減少了雙頻干擾信號漏檢數量，得到了良好的電子通信雙頻干擾檢測效果。此次研究內容為電子通信雙頻干擾檢測提供了參考依據，對保證電子通信網絡穩定運行和保證電子通信質量具有重要意義。