文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
文章編號(hào)： 0258-7998(2012)05-0109-04
跳頻通信因其良好的抗干擾性、低截獲概率及組網(wǎng)能力，在戰(zhàn)術(shù)通信中得到了廣泛的應(yīng)用。GMSK作為一種高效的調(diào)制技術(shù)，其信號(hào)功率譜主瓣寬度小，能量集中，因此在戰(zhàn)場(chǎng)頻譜資源極其寶貴的情況下，更加適合窄帶信道中輸出[1]。在固定的信道帶寬下采用GMSK調(diào)制還可以獲得更高的數(shù)據(jù)傳輸率，同時(shí)它對(duì)鄰道干擾較小，抗干擾性能強(qiáng)。因此結(jié)合二者優(yōu)勢(shì)的軍用跳頻電臺(tái)在跳頻通信領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。
針對(duì)跳頻通信的干擾包括阻塞干擾和跟蹤干擾，在跟蹤干擾的實(shí)現(xiàn)過程中，干擾機(jī)通過對(duì)跳頻信號(hào)進(jìn)行偵察、引導(dǎo)，在相應(yīng)的頻點(diǎn)上實(shí)施窄帶噪聲干擾或隨機(jī)脈沖信號(hào)。在現(xiàn)有的干擾機(jī)中已有能同時(shí)監(jiān)控80個(gè)相鄰信道且掃描搜索速度為80 000信道/s的偵察接收機(jī)問世，這種偵察接收機(jī)對(duì)一定跳速下的跳頻圖案截獲概率幾乎達(dá)到100%。這是迄今為止對(duì)付跳頻通信最理想的干擾手段[2]。跟蹤干擾的干擾載體信號(hào)特征與跳頻通信載體信號(hào)特征相吻合，其區(qū)別有兩方面，一是調(diào)制的信息不同，二是與跳頻信號(hào)存在時(shí)間延遲。
1 FH-GMSK基本原理及系統(tǒng)模型
GMSK是在MSK的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種數(shù)字調(diào)制方式，MSK信號(hào)沒有一個(gè)緊湊的功率譜密度，頻譜利用率較低。為了改善頻譜利用率，在頻率調(diào)制前用一個(gè)低通濾波器對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行預(yù)濾波，除去了信號(hào)中的高頻分量，給出了比較緊湊的功率譜。因此GMSK調(diào)制信號(hào)實(shí)質(zhì)上是先利用高斯濾波器將基帶信號(hào)變成高斯型脈沖,然后再進(jìn)行MSK調(diào)制。它保留了MSK信號(hào)包絡(luò)恒定，并且?guī)夤β首V密度下降快的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)其信號(hào)的功率譜密度集中，減小了對(duì)鄰道的干擾，由于數(shù)字信號(hào)在調(diào)制前進(jìn)行了高斯預(yù)調(diào)制濾波，調(diào)制信號(hào)在交越零點(diǎn)不但相位連續(xù)，而且平滑過渡。因此在數(shù)字移動(dòng)通信中得到了廣泛使用。
3 計(jì)算機(jī)仿真及結(jié)果分析
為了驗(yàn)證跟蹤干擾對(duì)FH-GMSK通信系統(tǒng)的性能影響，以超短波無線通信設(shè)備中的一些相關(guān)參數(shù)作為仿真的依據(jù),在Simulink下構(gòu)建了FH-GMSK通信系統(tǒng)和跟蹤干擾模塊。仿真中假設(shè)信息傳輸速率為1 200 b/s，跳速為200 Hops/s， 跳頻頻率數(shù)目為64、 跳頻信道間隔為25 kHz，BT值取0.3，信道采用高斯加性噪聲信道，調(diào)制和解調(diào)都采用相同跳頻器產(chǎn)生的本地跳頻載波以便實(shí)現(xiàn)同步。為了仿真需求，本文假定跟蹤干擾每次都能跟蹤上跳頻信號(hào)。跟蹤干擾中干擾信號(hào)源采用隨機(jī)數(shù)字碼流，干擾調(diào)制方式采用GMSK調(diào)制。下面分別對(duì)不同時(shí)間延遲下和不同信噪比下FH-GMSK通信系統(tǒng)誤碼率進(jìn)行分析，分析跟蹤干擾對(duì)其性能的影響。
3.1 不同時(shí)間延遲下跟蹤干擾的誤碼性能分析
分析在不同時(shí)間延遲下跟蹤干擾對(duì)FH-GMSK通信系統(tǒng)的性能影響，通過仿真，在信噪比一定的情況下，對(duì)FH-GMSK通信系統(tǒng)在跟蹤干擾下的誤碼率進(jìn)行計(jì)算。
在仿真過程中，跳速為200 Hops/s，因此每一跳信號(hào)的駐留時(shí)間為0.005 s，把干擾機(jī)偵察引導(dǎo)時(shí)間通過時(shí)間延遲器代替，在仿真中跟蹤干擾的跳頻器采用和FH-GMSK通信系統(tǒng)中相同的跳頻器，假設(shè)干擾機(jī)每次都能夠跟蹤上跳頻信號(hào)，誤碼率曲線圖如圖5所示。
從圖5可以知道，當(dāng)時(shí)間延遲為零時(shí)，此時(shí)跟蹤干擾完全跟上跳頻信號(hào)，為波形跟蹤干擾，此時(shí)的誤碼率為最大。隨著時(shí)間延遲的增加，誤碼率逐漸減小，當(dāng)時(shí)間延遲接近跳頻信號(hào)駐留時(shí)間時(shí),誤碼率逐漸趨近于零,當(dāng)時(shí)間延遲大于跳頻信號(hào)駐留時(shí)間時(shí),此時(shí)跟蹤干擾沒有跟上跳頻信號(hào)，干擾失效。
通過對(duì)時(shí)間延遲的研究可知，在跳頻通信中跟蹤干擾識(shí)別過程中，可以對(duì)跟蹤干擾信號(hào)和跳頻信號(hào)本身的時(shí)延進(jìn)行估計(jì)。如果在一定的觀測(cè)時(shí)間內(nèi)跳頻信號(hào)的每跳信號(hào)與某個(gè)信號(hào)的時(shí)延均小于跳頻周期，則可以判斷該跳頻通信中存在跟蹤干擾。
3.2不同信噪比下跟蹤干擾的誤碼率性能分析
下面分析在時(shí)間延遲一定的情況下，不同信噪比下跟蹤干擾對(duì)FH-GMSK通信系統(tǒng)的性能影響，把干擾機(jī)偵察引導(dǎo)時(shí)間通過時(shí)間延遲器代替,這里假設(shè)為0.75 ms[9]，圖6給出了在不同信噪比下未受跟蹤干擾和施加跟蹤干擾下FH-GMSK通信系統(tǒng)的誤碼率曲線圖。
從圖6可以知道，隨著信噪比的增加，未受跟蹤干擾的FH-GMSK通信系統(tǒng)中的誤碼率逐漸減小，而受到跟蹤干擾的誤碼率曲線隨著信噪比的增加，誤碼率有一定的下降，但是最終趨于一個(gè)定值，而且大于0.3，基本導(dǎo)致FH-GMSK通信系統(tǒng)無法正常工作，對(duì)跳頻通信的正常工作造成了很大的威脅。
本文以研究不同時(shí)間延遲和不同信噪比下跟蹤干擾對(duì)FH-GMSK通信系統(tǒng)性能的影響為目的,分析了FH-GMSK通信系統(tǒng)的基本原理和系統(tǒng)模型,研究了跟蹤干擾的基本原理和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模型，在Simulink下搭建了FH-GMSK通信系統(tǒng)和跟蹤干擾模塊，分析計(jì)算了不同時(shí)間延遲和不同信噪比下跟蹤干擾對(duì)系統(tǒng)的誤碼率性能。仿真結(jié)果表明，在時(shí)間延遲為零時(shí)，跟蹤干擾為波形跟蹤干擾，系統(tǒng)誤碼率最大；隨著時(shí)間延遲的增加，誤碼率逐漸下降，當(dāng)時(shí)間延遲大于跳頻信號(hào)駐留時(shí)間時(shí)，跟蹤干擾失效。而隨著信噪比的增加，受到跟蹤干擾的系統(tǒng)誤碼率有一定的下降，但最終趨于一個(gè)定值，給FH-GMSK通信系統(tǒng)的正常工作造成了很大的威脅。因此有必要對(duì)跟蹤干擾的抗干擾措施進(jìn)行研究，但是對(duì)跟蹤干擾進(jìn)行抗干擾的前提是對(duì)跟蹤干擾信號(hào)的識(shí)別。下一步研究的內(nèi)容是通過對(duì)跟蹤干擾與跳頻信號(hào)之間的時(shí)延進(jìn)行估計(jì)，以時(shí)延估計(jì)作為特征參數(shù)對(duì)跳頻通信中的跟蹤干擾進(jìn)行識(shí)別。
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