抗干擾抗截獲差分跳頻技術(shù)研究.pdf

1、短波通信是實現(xiàn)超視距通信的重要手段之一，由于短波信道可用帶寬窄且存在嚴重的時變和多徑衰落問題，長期以來實現(xiàn)高速可靠的短波數(shù)據(jù)傳輸一直是軍事通信領(lǐng)域關(guān)注的熱點之一。差分跳頻技術(shù)的提出為提高短波通信速率提供了一條全新的思路。目前在差分跳頻抗干擾抗截獲技術(shù)方面的研究仍存在明顯不足。在抗干擾技術(shù)方面，由于差分跳頻是一種寬帶異步跳頻體制，需要在整個跳頻頻率集內(nèi)進行頻點能量檢測，因此部分頻帶干擾會顯著削弱差分跳頻系統(tǒng)性能，已有的信號檢測和譯碼算法有

2、各自的性能局限性。在抗截獲性能方面，已有研究表明，差分跳頻并非一種低截獲概率通信方式，任何第三方通過偵聽差分跳頻信號都可獲得頻率轉(zhuǎn)移矩陣，而通過發(fā)射具有相同頻率轉(zhuǎn)移矩陣的差分跳頻干擾信號可嚴重破壞差分跳頻通信系統(tǒng)性能。因此研究差分跳頻的抗截獲技術(shù)是有必要的。另外，差分跳頻具有高速數(shù)據(jù)傳輸能力，這使基于差分跳頻的短波猝發(fā)通信成為可能，但差分跳頻及猝發(fā)通信的特點決定了必須考慮其抗干擾設(shè)計問題。本文圍繞差分跳頻抗干擾抗截獲技術(shù)展開研究，主要研

3、究內(nèi)容及結(jié)論包括：
　　 ⑴提出了一種新的基于噪聲歸一化合并技術(shù)的差分跳頻抗部分頻帶干擾接收機模型，推導(dǎo)了無衰落信道、瑞利衰落信道及Nakagami-m衰落信道下系統(tǒng)的誤符號性能，并研究了非理想噪聲功率估計對系統(tǒng)性能的影響。研究結(jié)果表明在非最壞部分頻帶干擾下，除信道衰落較弱且干擾能量較為分散的特殊情況外，噪聲歸一化差分跳頻接收機性能總是優(yōu)于線性合并和乘積合并差分跳頻接收機，且干擾越集中性能優(yōu)勢越明顯；在最壞部分頻帶干擾下，在所考

4、察的各種衰落條件下均有噪聲歸一化差分跳頻接收機的抗部分頻帶干擾性能優(yōu)于線性合并和乘積合并差分跳頻接收機，與信道衰落程度及干擾帶寬因子取值無關(guān)；在噪聲估計不存在嚴重偏差時（估計誤差因子滿足O.1<λ<3），噪聲歸一化合并差分跳頻接收機在最壞部分頻帶干擾下的性能優(yōu)于乘積合并和線性合并差分跳頻接收機，且當噪聲估計值略低于理想估計值時（0.2<λ<0.6），系統(tǒng)誤符號率低于理想噪聲估計條件下的誤符號率。
　　 ⑵研究了差分跳頻系統(tǒng)的抗截

5、獲設(shè)計原則及各項抗截獲性能指標的檢測方法，分類研究了應(yīng)用不同G函數(shù)的差分跳頻系統(tǒng)的抗截獲性能，證明了普通差分跳頻系統(tǒng)不可能具有良好的二維連續(xù)性，進而給出了兩種改善差分跳頻系統(tǒng)抗截獲性能的新方法：基于時變G函數(shù)(Time Varying G-Function，TVG)的抗截獲設(shè)計方法和將常規(guī)跳頻與差分跳頻結(jié)合在一起的FH/DFH抗截獲方法。對于TVG方法，給出了其優(yōu)化準則并證明了依據(jù)該準則的TVG差分跳頻系統(tǒng)具有長觀測周期意義上的優(yōu)良二維

6、連續(xù)性。對于FH/DFH抗截獲方法，在給出系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上理論分析了其一維均勻和二維連續(xù)性。理論和仿真結(jié)果表明，采用這兩種方法能夠在不增加差分跳頻譯碼復(fù)雜度的情況下有效改善差分跳頻系統(tǒng)的抗截獲性能，相對于TVG方法，F(xiàn)H/DFH方法在二維連續(xù)性和隨機性方面都有更好的性能，但其系統(tǒng)復(fù)雜度略高。
　　 ⑶為了縮短發(fā)射機信號輻射時間，猝發(fā)通信中一般不能如常規(guī)差分跳頻系統(tǒng)一樣進行自適應(yīng)頻率集優(yōu)化，而為了提高通信隱蔽性又必須保留差分跳頻的

7、寬帶跳頻特性，這就使跳頻帶寬內(nèi)會以較大概率存在干擾信號。為了克服此問題，提出了一種適用于單站發(fā)射，多站守聽的特定場景下隱蔽通信的抗干擾分集猝發(fā)差分跳頻通信方法，利用空間分集技術(shù)實現(xiàn)干擾抑制。分別推導(dǎo)了無干擾和有干擾存在時系統(tǒng)的誤符號性能，得到了多重求和形式的誤符號率表達式，該結(jié)果便于采用數(shù)值方法求解。研究結(jié)果表明，在給定的跳頻頻率集中有一半的頻點上存在與跳頻信號瞬時功率相當?shù)母蓴_信號時，采用分集階數(shù)不低于4的分集猝發(fā)差分跳頻系統(tǒng)仍可保證