跳频通信网台分选方法的研究

跳频通信网台分选方法的研究
摘要:随着经济的发展,跳频通信被广泛应用于短波、超短波电台和数据链技术等军用领域,以及蓝牙、GSM和卫星通信等民用领域,具备抗干扰性强、频谱利用率低、截获概率低、组网方式灵活和信道衰减慢等优点,因此针对跳频通信的侦测技术成为研究热点。
关键词:跳频通信;网台分选;方法研究
食品网络营销引言
现代信息化战争中,跳频通信由于其低截获概率、组网方式灵活、信道衰减缓慢等优点,在军事通信、指挥、控制和情报系统均得到了广泛应用。对于信号侦查方而言,跳频信号的网台分选是一个非常重要的环节,具有重要的理论研究和工程应用价值。
1跳频通信工作原理、特点与技术指标
bim社区1.1跳频通信的基本原理
在发送方,待发送的原始信息经过调制得到中频调制信号,在伪随机的跳频序列的作用下,
生成高稳定度和高精度的离散射频频率,信号再通过射频调制发送给接收端。接收端使用相同的伪随机序列生成取值相同、同步跳变的本振,最后通过解跳和解调恢复出原始信息。非合作条件下,敌方不清楚跳频信号的载频跳变规律,因此无论是人为施加的干扰信号还是随机的干扰信号,即使进入了接收端,由于外来跳频图案与本地图案不一致,无法通过解跳和解调,因此系统不会受到干扰。对于非合作侦察方,由于载频跳变规律未知,为了尽可能的获取更多的情报,往往需要接收预设频段内的所有信号,并进行一系列处理。
1.2特点
具有较强的抗干扰能力。跳频信号的频率在一个很宽的范围内伪随机跳变,使干扰信号不能保证每一时刻都与其频率相同,因此有效躲避了敌方的干扰。且跳频信号的带宽越大、频率数目越多、跳率越高,抗干扰能力越强。截获概率低。跳频信号的频率在伪随机序列的控制下随机跳变,使得敌方难以获取跳频图案,难以获知频率跳变规律,难以截获通信信息。组网能力灵活。不同的用户可以使用不同的频率集,也可以使用相同的频率集,但必须是不同的跳频序列,以保证绝大多数的频率在同一时刻是不同的,避免用户之间的干
扰。用户只能解调与自己保持同步、具有相同跳频序列和相同频率集的跳频信号,不会或很少受到其他用户的干扰。具有抗衰落能力。在信号传输过程中具有较强的抗频率选择性衰落能力,因为跳频信号的载频以伪随机序列的长度为周期不停发生跳变,起到了频率分集的作用。兼容性强。跳频通信系统虽然带宽很大,但每一个时刻都可以看作是窄带的,可以与常规窄带通信系统在固定频率上通信,并且两个系统间可以互相转换。
1.3跳频通信系统性能主要技术指标
跳速。顾名思义是指载频变化的速度,一般用一秒内的跳变次数描述,单位为跳/秒。跳周期定义为一跳的持续时间,因而与跳速有着倒数关系。根据跳速与信息符号速率之间的关系,可以将跳频系统分为慢变和快变两种。前者定义为在一跳中可传输多个信息符号,即跳速低于符号速率,后者反之。带宽。指跳频信号覆盖的频带宽度,跳频信号在不同时刻具有不同的频率,所以带宽一般指系统正常运作时最高频率与最低频率的差值。跳频频率集。指跳频序列控制生成的频率的集合,也指系统正常运作时信号载频的集合。这些频率的个数被称为跳频频率数目。同步时间。指发射端、接收端双方开始建立同步到完成同步,可以进行正常通信的时间。跳频通信系统的每一个指标均可以影响系统的工作性能。
2异步网台分选原理
2.1 不存在数据丢失时的异步网台分选方法
异步组网时,各网台的跳时参数相互独立,故各网台同时改变载频频率的概率相对较小,根据异步网台的这一基本特征,提出了一种基于时频分析的异步跳频网台分选方法。该方法的基本原理如下:提取当前时刻跳频频率集与前一时刻的跳频频率集作比较,对应位置的载频相同即意味着是同一网台,依次将时频信息存储到相应的存储器中;如果前一时刻的载频信息消失,而当前时刻出现新的载频,则可认为此网台上一跳结束,下一跳开始,可将此跳的频率与上一跳频率衔接,并更新该网台跳频频率集。
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2.2存在数据丢失时的异步网台分选方法
实际复杂电磁环境中,在跳频信号时频分布中,相邻频率之间往往会出现较大的时间空隙,一方面,是由于发射信道的直接数字合成器(Direct Digital Synthesizer,DDS)在每次频率跳变时转换频率需要一定的时间;另一方面,在跳频信号通信传播过程中,信道衰落会造成数据丢失,这种数据丢失可能在某一跳的任何部分,会产生时间空隙。
2.3分辨率问题
上述步骤中,判断两帧中频率是否相等是指两频率差的绝对值需要在一个设定的频率分辨率内,从而要求设定的频率分辨率小于各载频之间的差值。另外,每跳的载频值理论上应该相同,但通过时频分析估计的载频会有误差,末位截断的方法可以满足时频分辨率的要求,这种方法还可以较小计算量。截位的原则是保证一跳内频率估计值相同,且截位后的分辨率小于信道间隔。例如,对一个 16 位存储的频率集存储器来说,设定信道间隔为 1kHz,若将该存储器的后两位置 0,信道的间隔即为 4kHz。
3跳频网台分选方法
3.1基于盲源分离、独立分量分析(ICA)等算法
对于阵列天线接收到的混合跳频信号,首先通过盲源分离、ICA等算法处理为多个单跳频信号,然后利用时频分析技术、图像处理技术对分离出的各个跳频信号进一步分别处理,并估计出各电台的跳频参数。
3.2根据不同网台间的信号特征进行分选
每一个跳频网台都有着与其他跳频网台相区别的特征,而同一电台发出的信号必然有着很多相似的特征,可利用这些特征进行网台分选。对于同步网台,采用了相同的跳频频段、跳速、跳变时刻等技术体制,分选的依据主要有:
生死赌门网台的同步频率。在同步组网的过程中,中心网台会一直对从属网台进行同步呼叫,以保证各个网台的同步跳频。呼叫过程中,对不同网台所采用的同步频率是不一样的,而对同一网台所采用的同步频率一般保持不变。
铀矿地质网台的特征参数。一般网台发送的信号包含本网台特有的基本网络特征参数信息,数据帧结构如图1所示。其中网号是网台身份的标志,用于标示网络中不同的网台。而相关码则是用于保证网台的时间同步和定时的特殊码字,网号和相关码通常固定出现在跳频信号每一跳的信息当中,具有唯一性。
图1 基本网络特征参数信息的数据帧结构
信号的到达角度。对于异步网台,可用的信号特征主要有以下几个:驻留时间;信号的到达角度;跳速/跳频周期;跳频带宽及频率集分布区域:每一个跳频网台都分布在以某一频率为中心的跳频带宽内,在一个特定的频率集内跳变,而不是漫无边际地乱跳;
幅度:同一网台信号的幅度变化不会十分悬殊,但是由于信号电磁环境的影响,一般仅作为辅助的分选参量;跳频信号的调制方式及参数:需要进一步完成解跳、调制方式识别等,较难获取。
结语
跳频技术是战术在军事和民用领域得到广泛的应用,跳频参数估计和网台分选是两个重要步骤。传统的跳频网台分选方法要么只能分选同步网台或者只包含异步网台的情形,而实际的跳频通信系统中,是同步网台和异步网台同时存在的情形,且极大概率发生频率碰撞。另外,在实际的电磁环境中,存在着大量的电磁干扰,如噪声干扰、定频干扰、扫频干扰、猝发干扰等,这些干扰将严重的影响跳频信号的参数估计精度和网台分选的正确率。因此,对于复杂电磁环境下的跳频网台分选主要分成两步,第一步是进行跳频参数估计,第二步才是对跳频网台分选。
参考文献
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