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GMSK跳頻通信跟蹤干擾性能分析
來源：電子技術應用2012年第5期
閆云斌， 全厚德， 崔佩璋
軍械工程學院 光學與電子工程系，河北 石家莊 050003
摘要： 對FH-GMSK（Frequency Hopping-Gaussian Filtered Minimum Shift Keying）通信系統(tǒng)進行了研究,分析了FH-GMSK通信系統(tǒng)的基本原理和系統(tǒng)模型；對跳頻通信中的跟蹤干擾進行了研究；在Simulink下搭建了FH-GMSK通信系統(tǒng)和跟蹤干擾模塊；分析了在不同時間延遲和不同信噪比下跟蹤干擾對FH-GMSK通信系統(tǒng)的誤碼率性能。仿真結果表明，在信噪比一定的情況下，時間延遲為零時，跟蹤干擾效能最佳，隨著時間延遲的增加，誤碼率逐漸下降，當時間延遲大于跳頻駐留時間時，干擾失效；而當時間延遲一定時，隨著信噪比的增加，誤碼率始終保持在0.3以上，給FH-GMSK通信系統(tǒng)造成極大的威脅。
中圖分類號： TN914.3
文獻標識碼： A
文章編號： 0258-7998(2012)05-0109-04
Performance analysis of follower jamming in GMSK frequency-hopping communication
Yan Yunbin, Quan Houde, Cui Peizhang
Optical and Electronic Engineering Department, Ordnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, China
Abstract： In this paper, The FH-GMSK communication system is researched, the basic principle and the model of FH-GMSK communication system is analyzed; The modulation mode of follower jamming which bring to the FH-GMSK communication system is studied，the FH-GMSK communication system and follower jamming module are simulated by the Simulink; The bit error rate in different time delay and the different signal-to-noise ratio（SNR）of follower jamming to FH-GMSK communication system is analyzed; The simulation results show that, when the SNR is given, the efficiency of follower jamming is best as the time delay is zero, bit error rate is gradually decreased with the increase of time delay, the follower jamming is failed when the time delay greater than the residence time of the Frequency hoping ; When the time delay is given, the bit error rate is above the 0.3 with the increase of the SNR, which can bring big threaten to the FH-GMSK communication system.
Key words : frequency-hopping communication; GMSK modulation; Simulink simulation; follower jamming; time delay; bit error rate

    跳頻通信因其良好的抗干擾性、低截獲概率及組網能力，在戰(zhàn)術通信中得到了廣泛的應用。GMSK作為一種高效的調制技術，其信號功率譜主瓣寬度小，能量集中，因此在戰(zhàn)場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調制還可以獲得更高的數據傳輸率，同時它對鄰道干擾較小，抗干擾性能強。因此結合二者優(yōu)勢的軍用跳頻電臺在跳頻通信領域中得到了廣泛的應用。

    針對跳頻通信的干擾包括阻塞干擾和跟蹤干擾，在跟蹤干擾的實現過程中，干擾機通過對跳頻信號進行偵察、引導，在相應的頻點上實施窄帶噪聲干擾或隨機脈沖信號。在現有的干擾機中已有能同時監(jiān)控80個相鄰信道且掃描搜索速度為80 000信道/s的偵察接收機問世，這種偵察接收機對一定跳速下的跳頻圖案截獲概率幾乎達到100%。這是迄今為止對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特征與跳頻通信載體信號特征相吻合，其區(qū)別有兩方面，一是調制的信息不同，二是與跳頻信號存在時間延遲。
1  FH-GMSK基本原理及系統(tǒng)模型
    GMSK是在MSK的基礎上發(fā)展起來的一種數字調制方式，MSK信號沒有一個緊湊的功率譜密度，頻譜利用率較低。為了改善頻譜利用率，在頻率調制前用一個低通濾波器對基帶信號進行預濾波，除去了信號中的高頻分量，給出了比較緊湊的功率譜。因此GMSK調制信號實質上是先利用高斯濾波器將基帶信號變成高斯型脈沖,然后再進行MSK調制。它保留了MSK信號包絡恒定，并且?guī)夤β首V密度下降快的優(yōu)點，同時其信號的功率譜密度集中，減小了對鄰道的干擾，由于數字信號在調制前進行了高斯預調制濾波，調制信號在交越零點不但相位連續(xù)，而且平滑過渡。因此在數字移動通信中得到了廣泛使用。



3 計算機仿真及結果分析    
      為了驗證跟蹤干擾對FH-GMSK通信系統(tǒng)的性能影響，以超短波無線通信設備中的一些相關參數作為仿真的依據,在Simulink下構建了FH-GMSK通信系統(tǒng)和跟蹤干擾模塊。仿真中假設信息傳輸速率為1 200 b/s，跳速為200 Hops/s， 跳頻頻率數目為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，調制和解調都采用相同跳頻器產生的本地跳頻載波以便實現同步。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。跟蹤干擾中干擾信號源采用隨機數字碼流，干擾調制方式采用GMSK調制。下面分別對不同時間延遲下和不同信噪比下FH-GMSK通信系統(tǒng)誤碼率進行分析，分析跟蹤干擾對其性能的影響。
3.1 不同時間延遲下跟蹤干擾的誤碼性能分析
    分析在不同時間延遲下跟蹤干擾對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FH-GMSK通信系統(tǒng)在跟蹤干擾下的誤碼率進行計算。
　在仿真過程中，跳速為200 Hops/s，因此每一跳信號的駐留時間為0.005 s，把干擾機偵察引導時間通過時間延遲器代替，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，假設干擾機每次都能夠跟蹤上跳頻信號，誤碼率曲線圖如圖5所示。

 

 

    從圖5可以知道，當時間延遲為零時，此時跟蹤干擾完全跟上跳頻信號，為波形跟蹤干擾，此時的誤碼率為最大。隨著時間延遲的增加，誤碼率逐漸減小，當時間延遲接近跳頻信號駐留時間時,誤碼率逐漸趨近于零,當時間延遲大于跳頻信號駐留時間時,此時跟蹤干擾沒有跟上跳頻信號，干擾失效。
    通過對時間延遲的研究可知，在跳頻通信中跟蹤干擾識別過程中，可以對跟蹤干擾信號和跳頻信號本身的時延進行估計。如果在一定的觀測時間內跳頻信號的每跳信號與某個信號的時延均小于跳頻周期，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
    下面分析在時間延遲一定的情況下，不同信噪比下跟蹤干擾對FH-GMSK通信系統(tǒng)的性能影響，把干擾機偵察引導時間通過時間延遲器代替,這里假設為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，但是最終趨于一個定值，而且大于0.3，基本導致FH-GMSK通信系統(tǒng)無法正常工作，對跳頻通信的正常工作造成了很大的威脅。

    本文以研究不同時間延遲和不同信噪比下跟蹤干擾對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)實現模型，在Simulink下搭建了FH-GMSK通信系統(tǒng)和跟蹤干擾模塊，分析計算了不同時間延遲和不同信噪比下跟蹤干擾對系統(tǒng)的誤碼率性能。仿真結果表明，在時間延遲為零時，跟蹤干擾為波形跟蹤干擾，系統(tǒng)誤碼率最大；隨著時間延遲的增加，誤碼率逐漸下降，當時間延遲大于跳頻信號駐留時間時，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。因此有必要對跟蹤干擾的抗干擾措施進行研究，但是對跟蹤干擾進行抗干擾的前提是對跟蹤干擾信號的識別。下一步研究的內容是通過對跟蹤干擾與跳頻信號之間的時延進行估計，以時延估計作為特征參數對跳頻通信中的跟蹤干擾進行識別。
參考文獻
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