跳频通信梳状谱噪声干扰方法研究

　　在信息化不断推进的同时信息安全越来越被人们所重视。于是在“如何建立安全可靠的信息交互体制”这个问题上的研究就成了重中之重。在军用领域中，通信对抗手段层出不穷，常用的通信方式存在一定风险。随着因无线电使用的范围逐渐增加，为了提高频谱资源的利用率，同时为了确保通信双方的通信链路的安全，使得通信双方在现代战争中进行通信时能够受到最佳的保密，具有较强抗干扰能力的跳频（FH-frequency hopping）通信技术应运而生，并且迅猛发展。跟其它的通信通信系统相比，跳频通信拥有较强的抗干扰、抗截获能力，因此跳频通信被广泛用于现代军事领域。跳频通信技术在军事领域的广泛应用，促进了跳频通信和相关的技术快速发展，跳频通信系统在军事领域的应用为其在移动通信领域的方面的应用奠定了基础，使得跳频通信技术在民用领域发展快速发展。各种干扰因素可能会阻碍通信系统中的信号传输，但是应用具有抗截获和抗干扰能力的跳频技术能避免这些因素的干扰。随着跳频技术的不断发展，迫切需要对相关技术进行研究，特别是FH通信系统对抗技术的研究。借助于计算机技术和通信网络[[1]姚富强．通信抗干扰工程与实践[M]．北京：电子工业出版社，2008．67-72]智能化技术，通信领域中的信号识别与分析技术等方面在理论上和实际应用中都得到了完善。同时通过计算机控制进行系统集成也得到了完善，在进行通信对抗单机设备系统设计时，连载的设备装置逐渐向智能化和数字化发展。在实际作战中，集成化的通信对抗系统具有非常好的表现。因此，系统对抗技术逐渐成为了目前通信对抗与通信的较量的主要工具，各国纷纷展开了通信对抗技术的研究。此外，部分频带压制式干扰、跟踪式干扰、全频带压制式干扰、频率预测式干扰等仍然是FH通信系统干扰技术面临的主要课题。在部分频带压制式的应用中可能受到梳状谱信号的威胁，这在一定程度上减弱了跳频通信的抗干扰性能。所以，为提高跳频系统的抗干扰能力，首先应该认真分析梳状谱信号，分析其对跳频通信系统的干扰方式和强度，以此来促进跳频通信系统的不断完善。

　　1.2.1跳频通信技术发展现状

　　作为扩频通信的一个特例，和其它通信技术相比，跳频通信有着更好的的抗截获性和抗干扰性，因此其在军事领域的应用越来越广泛。从上世纪70年代第一部跳频电台诞生以来，跳频通信技术得到了飞速发展。到上世纪８０年代，世界各国军队的都拥有了跳频电台。在80年代后，跳频电台的发展更为迅。到90年代，跳频通信在军事领域的应用已经较为成熟，同时还在民用领域得到了发展。专业人士认为，跳频通信对抗无线电干扰的效果最佳，是无线电通信的“杀手锏”。

　　1.2.2FH通信对抗的发展现状

　　通信对抗是应用最早的电子战手段，主要以无线电电报的形式应用在军事通信领域，通信侦察技术最早应用于1904年的日俄战争中，日俄两方都使用了无线电设备窃听了对方舰-舰和舰-地间的通信，以此来窃取对方的军事部署。在无线电技术的应用初期，无线电台的数量还比较少，同时无线电台主要由军队指挥部门所使用，鉴于上述状况在第一次世界大战期间首次应用了无线电测向机，借助于无线电测向机可以测算对方军队的位置，判断对方军队可能驻扎的区域，同时根据对方无线电台位置的改变，来分析对方兵力的部署。1916年英德两国的日德兰海战爆发，英国使用海岸的无线电测向机，测算到了德国舰队的电台位置，为英国舰队追踪德国军舰提供了方向[[2]冯穗力．数字通信原理[M]．北京：电子工业出版社，2012．121-146 470-476]，成功的战胜了德国军舰。在第一次世界大战中首次应用了通信干扰技术。一艘英国巡洋舰追踪到了两艘德国巡洋舰，英舰及时将德舰的行动汇报给指挥部门以此来为英国驻扎地中海的海军拦截德舰提供军事情报，但是英舰和英国海军部的无线电联系被德国舰队发现，德舰发射了和英舰电台频率相同的干扰信号。英国舰队调整了其电台频率但是仍然不能消除德国舰队电台信号的影响，导致英国海军部没有接收到英舰发送的军事情报。此时，德舰突然改变航线，成功地躲避了英国舰队的拦截。第二次世界大战中，通信对抗活动逐渐向组织化发展，出现了无线电通信侦察设备、测向设备和通信干扰机，如超外差式自动调谐侦察机、测向机、噪声调制的干扰机。由于电子技术的不断发展，通信对抗设备也逐渐得到完善。第二次世界大战后，通信对抗发展的速度放缓。直到上世纪末，通信对抗凭借其在战争中的特殊优势才逐渐受到人们的重视，今后的20多年中通信对抗技术被不断改进和完善。

　　目前，FH通信系统受到的干扰[1]主要包括以下三种：

　　1)阻塞式干扰

　　阻塞干扰指的是在跳频通信系统中对通信频率进行全部或者部分掩盖，而不追踪跳变频率。

　　2)跟踪式干扰

　　跟踪干扰指的是追踪跳频通信系统的跳频频率，针对通信系统的信号发射瞬时窄带干扰信号，覆盖到跳频频率表中的每个频点。

　　3)其他干扰

　　除了人为干扰，跳频通信在实际应用中还可能会受到一些自然干扰和无意干扰的影响。

　　随着民用通信领域的快速发展，民用无线电信号的密集[[3]梅文华．跳频通信[M]．北京：国防工业出版社，2005．15-22]程度逐渐提高。部分和军队同一频率的民用信号对军用无线通信也产生了比较严重的没有规律的梳状阻塞干扰，这种干扰方式被称作人为无意干扰，造成这种干扰的原因是民用信号的频率间隔没有和跳频频率表间隔严格对应。根据实验验证，和平时期的电磁环境比较复杂，可以确定部分干扰产生的原因，有些干扰产生的原因不能被确定，同时干扰点疏密程度存在差异，有些频点的干扰强度明显高于通信接收机灵敏度，产生了梳状强阻塞干扰带，很难找到不受干扰的频率带。通过相关实验可以发现因为常用短波、超短波和微波频段的影响[[4]何世彪，谭晓衡．扩频技术及其实现[M]．北京：电子工业出版社，2007．232-233]，背景噪声（干扰温度）不断增大，一些企业为了保证其用频装备的工作质量，不断增加其发射信号的频率，导致电磁波环境越来越复杂。来自工业和自然等方面的干扰对军事通信产生了非常大的影响。跳频通信技术可能遭遇到人为有意干扰，民用无线通信的人为无意干扰，军用通信设备的互相干扰，设备对其自身产生干扰和工业无线通信的干扰等方面的威胁。

　　近期各国展开的军事行动表明，在现代化信息战争中指挥控制系统是被攻击的首要目标。在战争中通信信号的传输效果决定着指挥系统和作战系统是否统一，可能会影响战争的走向。通信抗干扰和通信干扰是密切相关，是命运共同体。

　　借助于跳频和扩频技术来提高目前军事领域正在应用的通信装备的抗干扰能力，主要包括手持式单兵终端、车载终端、机（舰）载终端以及配套的卫星通信系统等装备。根据发展状况，通信抗干扰技术和与其相关的装备的发展主要分为以下三个时期。在上世纪70年代末80年代初，出现了第一代战场通信装备，其中频率和速度较低的模拟跳频电台应用比较广泛，模拟跳频电台时当时应对地方信息侦查的主要方式。在20世纪80到90年代，出现了第二代抗干扰通信设备，其主要应用了数字跳频技术，主要装备包括数字跳频电台和数字跳频接力机，具有较强的抗干扰能力，同时能进行数字语音通信。现在正在使用的是第三代抗干扰通信设备，第三代抗干扰通信设备将多个频段、多种模式、多项功能相协调的数字跳频技术和跳频扩频技术相结合，具有较强的传输速率和抗干扰能力，设备体积更小。以戴勒姆公司生产的“野蜂”通信系统干扰机为例，其频率范围为20~80MHz，能够对沙特阿拉伯海军的10艘护卫舰电台发射的信号进行同时干扰。

　　本文主要以跳频通信系统以及及跳频通信对抗技术为研究主题，认真分析了跳频通信系统的原理和结构，同时对可能对跳频通信系统造成干扰的梳状谱信号进行了分析研究，进而分析了梳状谱信号可能对跳频通信系统的产生影响。借助于MATLAB仿真平台，在模拟现实情况下对跳频通信系统和梳状谱信号进行了检验，促进了梳状谱信号对跳频通信系统的干扰能力的提高。

　　针对本文的研究思路，各章内容的安排如下：

　　第1章绪论主要分为三点，前两点介绍了课题的研究目的、意义和研究现状。基于跳频通信技术的研究，对跳频通信对抗装备的发展现状进行了分析。最后针对论文的结构安排进行阐述。

　　第2章，在对跳频通信系统的原理进行研究的基础上系统机理的基础上对跳频系统信号频率的调整方法进行了分析，信号频率的调制方法包括2FSK调制和QPSK调制，同时对跳频通信信号进行了仿真验证。

　　第3章，主要研究了跳频通信对抗技术。首先，介绍通信对抗系统；然后，对干扰机理进行分析；最后对跳频通信系统的干扰样式的种类进行了研究，主要包括阻塞式干扰、跟踪式干扰以及其他干扰方式，为梳状谱信号的研究提供了参考。

　　第4章，针对跳频通信系统的特点，探讨了在波形、频率、带宽、功率等方面提高梳状谱信号性能的方法。首先对梳状谱信号的波形进行了分析；其次对梳状谱信号进行了仿真验证，重点分析了噪声调频信号。

　　第5章，在前四章的基础上，对建立在MATLAB平台上的梳状谱信号的性能提高进行研究，同时分析了其可能对跳频通信系统的造成的威胁。针对于在噪声跳频梳状谱信号影响下的跳频通信展开仿真测试，对测试结果进行了分析评估，以此来促进梳状谱信号对跳频通信系统的干扰能力的提高。

　　在这个跳频（FH）通信系统里，我们将信道带宽按照一个均匀的间隔将其分成不同的部分。而在通信系统运行过程中，信号的传输一般会占据一个或者几个间隔的部分。另外，出于信号传输期间时，通信系统会根据PN码发生器的相关状态，来对频率合成器进行筛选，以便于保障获取的跳频数据的随机性。而位于另一方的发送端其发射的信号跳频则随着一类波动较大的PN码的变化而变化，与此同时，接收端也在这类PN码的操控下发生实时变动。如下图为在这个时段中选取的一个较为特殊的图案。

　　该图案的来源主要为跳频器。而这个系统的两个重要部分——发送端以及接收端，都对跳频器能够生产出一个十分无序的跳频有着特殊的要求。发生器以及合成器是作为跳频系统的重要构成存在于系统中的。在上述产生的无序跳频组的操控下，发送端传输的这组频率将会随之产生波动。而在发送端传输这组频率之后，发送端也开始进行了其同步的波动。此般的传输流程起到了使得混合频率得以无障碍地通过中频频带，最终达到解码的最终目的；与此同时，针对干扰因素，于接收端就会被筛选出来，其防止抗干扰的作用十分明显。

　　此外，FH这个系统的整体抗干扰性能还取决于主要的技术指标。主要技术指标描述如下。

　　（1）跳频带宽：指的是跳频两极间的宽度。这个因素取决于系统的防噪音干扰的性能。一般条件下，跳频带宽与防噪音干扰的性能成正比。

　　（2）跳频频率数目：波动的跳频的数量这个组合的全集构成了跳频频率集，其主要作用是获取频率合成器对于跳频的要求范围，这个是由伪随机码发生器生成的。[98]这个数据取决于整个系统的抗单音以及多音的性能优劣。一般条件下，频率集与抗单频以及多频性能成正相关。

　　（3）跳频速率描述的是频率波动的速率。一般条件下，这个变量也与系统的抗干扰性能成正相关。

　　跳频通信系统的重要部件如下：发生器、合成器以及同步器。下图是这个系统的原理框图，笔者还对这个系统运用的工作原理做出了详细描述。

　　由上图可知，在发送端传输的信号在经过编码器的处理后变成了数字信号，之后再通过调制器成为了射频信号，最后运用有关设备传输。由上图的示意图能够得出的结论是：相较于老式的通信系统，FH是利用相关的设备，如:频率合成器以及发生端，这些设备参与了随机跳频的生成，以达到抗干扰的目的。而位于接收端的信号在调节器中进行处理后，会生成一种较为特殊的和中频信号，最后产生信息序列。出于可以无障碍对信息进行采集的考虑，其自身频率也要位于不同的频率范围内波动，而且要保证其同步性，这一点则是由同步系统来完成的。

　　普通通信系统的同步概念涵盖了位同步、帧同步等方面。而同步条件作为整个体系中运行的重要组成，不同于定频通信，跳频通信的频率保持着波动。运行过程中，发生端迅速改变频率，接收端则进行同步的波动，只有这样，两段才能正常运行。即在系统运行时，这两段应该显示的是一类相同的跳频图案。因此，跳频电台如果要正常运行，发生端以及接收端应保持以下方面的同步：跳频频率相同；跳频序列相同；跳频采用的时间段相同。上述因素不可或缺，不然将会导致系统故障。

　　在同样的变量控制下，该系统的抗干扰能力还受到调制方式的影响。故而，在保持同步条件的同时，笔者对2FSK、QPSK这两种方式展开了相关研究。

　　信息传输采取的信道主要有微波无线信道以及卫星信道等。此外，通带数据传输还可运用于其他方面，比如：在进行环路设计时采取的路码等。综上所述，这个处理过程就是通过调整载波的幅度或者相位来提高信息传输的便捷性。信号调制方式以键控作为分类标准，主要有幅移键控（ASK）等。在信息传输过程中，在经过M个流程后，通过调整载波的幅度、以及频率等参数生成信号，之后产生了M进制ASK等调制方式。此外，利用这些条件还可以对其他调制方式进行打乱充足。例如，使得载波的幅度产生波动，生成M进制幅度相位联合键控（APK）以及M进制正交幅度调制（QAM）。

　　二进制频移键控简称2FSK。数字频移键控指的是依靠频率来传输信息，也就是说，这个传输频率是由传输的信息所决定的。2FSK信号指的就是符号“1”对应于载频，而符号“0”对应于已调载频，而且与之间的改变是瞬间完成的。2FSK键控法则则指的是采取开关电路筛选两个不一致额信号源。其突出特征是效率高、生成的图案清晰稳定，故而适用范围十分广泛。

　　QPSK即四相相移键控。由绝对相移以及相对相移组成。但因为前者生成波形不清晰，故而后者的运用频率较多。由于其含有不可替代的优越性，现阶段在传输领域的认可度较高，已经在行业中占据了极为重要的地位。

　　2.1.1 2FSK调制

　　在这种方法中，若频率在和之间波动，就会生成相应的信号(2FSK信号)。2FSK时间波形如下图2.10，波形g被波形e以及波形f所组成。如果2FSK的1对应，0对应，那么2FSK的时域表达式如下：

　　由图2-3可以看出，为的反码，即若，则，若，则。和分别表示第n个信号码元的初始相位。在2FSK中，和本身不含信号，故而是这两个参数和为零。故而，2FSK时域表达式如下：

　　模拟调频电路可以生成2FSK，除此之外，数字键控也能达到同样的效果。例如，下图2-4就是表示数字键控法实现2FSK的原理图，其中两个振荡器的输出载波被2FSK影响，在Ts阶段生成或之一。

　　2.1.2 QPSK调制

　　QPSK可以看成是由两个互相正交的BPSK之和所构成的。2FSK在通过电路之后一分为二，成为了两个支路，一个支路是偶数码元，一个支路是奇数码元。在这个时候，两个支路所占的宽度都变成了原来的两倍。每个支路再按BPSK的方法进行调制。但是因为这两个支路的相位不一致，是互相垂直的，即他们之间存在90°的差距，也就是将其中一个叫做正交支路[[5]张立军．数字通信[M]．北京：电子工业出版社，2011．569-583]，表示为Q支路，另外一个之路叫做同相支路，表示为I支路。对Q、I采取调制操作，最后综合信号，即会生成QPSK，这也就意味着这个调制任务已经大功告成了，其原理图如下图2.5所示。

　　仿真结果分析：从上图的仿真结果中，我们可以看到高斯信道下的调制信号，调制信号功率谱密度，高斯噪声曲线以及QPSK信号星座图。由上图能够得出的结论是，由于高斯噪声干扰，波形的波动范围较大，但是谱密度波动范围较小，从信号星座图则反映了信号发生了误码，但基本保持原来的特性。

　　本章主要研究了在跳频通信系统中的信号调制方式，主要针对2FSK、QPSK展开了详细研究，还对QPSK采取了仿真实验的相关研究。

　　通信对抗指的是利用电子侦察、电子干扰等方式，将通讯设备破坏，阻止对方通讯的方法。军方在进行通信对抗时，可以通过电子侦察的方式，对可疑的信号进行搜索。当军方搜索到可疑信号后，可以对该信号进行分析和研究，进而获取敌方的有效信息，为战争提供重要的数据支持。此外，军方还可以利用电子干扰的方式，干扰敌方的电子侦察系统，让其无法搜索到我方的信号，从而有效的保护我方信息的传输。此外，电子干扰还可以对敌方的网络点进行干扰，进而影响敌方的统筹指挥。由此可知，通信对抗可以有效的帮助我方保护自身的信号和信息安全，侦查敌方的信号获取有用信息，且对敌方网络节点进行干扰，破坏敌方的统筹指挥[[6]滕振宇，冯永新，潘成胜．部分驻留时间干扰对跳频同步及跟踪影响分析[J]．火力与指挥控制，2007，32(04)：35-38]。在通讯侦察中包括通信电子支援和通信电子进攻两种方式。

　　（1）通信电子支援

　　通信电子支援是对信号的有效获取。军方可以通过通信电子支援，对敌方信号进行拦截。可以从信号中获取辐射源的具体位置、相应的配置参数。通过对信号的拦截，可以对有用信息进行提取。例如，可以获得信号频谱分布图等数据。通信电子支援主要是为通信电子进攻提供有效的支持。军方可以对非合作信号进行拦截，通过对信号数据的提取，可以获得信号的带宽、结构等有效信息。也可以获得信号源的发射位置、信号类型等数据。信号中的有效信息有时可以直接提取，有时需要通过技术方式才能获取，这与信号中数据的加密方式密切相关。当军方获得全频谱时，可以通过信号分析构成电磁环境构成图等数据，这些数据可以为战争进行有效的支持。通过信号分析或取得其他信息，例如频率、特征等。可以作为情报长期存储，从而为我方军队有关部门研究敌方攻击特性提供有效支持。通常，通信电子支援获取的情报信息，都是为通信电子进攻提供数据支持。由此可知，通信电子支援是通信电子进攻的前提和基础。

　　（2）通信电子进攻

　　通信电子进攻的是军方利用电子干扰设备，向特定的电子接收设备发送信号。从而破坏电子接收设备接收信号的功能，或者使电子接收设备接受错误的信号，从而使敌军无法接收到正确的军方信息。通信电子进攻主要包括两方面的内容：欺骗和干扰。其中通信电子进攻欺骗内容主要有两种操作方式：其一，我方通过向敌军的电子接收设备注入错误的电子信号，使敌方获取错误的军方行动信息，从而实现电子进攻。其二，敌方已经通过电子搜索的方式截取了我方信号的前提条件下。我方可以在该信号中传递错误的行动信息，进而影响敌方的布局安排，有效实现通讯电子进攻。就通讯对抗而言，军方主要是通过野战综合通信系统和国防通信网等多个系统的连接实现的战术通信。通常通信对抗系统是由不同频段和不同通信方式的对抗系统构成。如下图3-1所示。

　　众所周知，由于无线电信号在传播的过程中具有开放的特性。因此同一个接收信号的设备可能会接收到不同的信号。这也为电子干扰提供了理论支持。干扰无法破坏电子信号在空气中的传播，也无法损坏电子接收设备。由此可知，干扰是对电子接收设备接收特定信号进行进攻。其目的在于使电子接收设备无法接受到正确的信号，从而无法从信号中获取有效的信息。通常干扰信号会在时域等多个空间对特定信号进行覆盖。为了有效的覆盖特定信号，干扰信号的信号体积和特定信号的信号体积相比，前者必须大于后者，才能起到有效的覆盖作用。其中信号体积指的是信号在多维空间中的大小。信号体积可以通过下列公式进行计算，下列公式中v表示的是信号体积，t表示的是时间，f表示的是信号频率，p表示的是信号功率：v=t·p·f。如果把干扰信号的体积计做下列公式：v1=t1·p1·f1。通信信号的体积计做下列公式：v2=t2·p2·f2。那么，当满足以下条件时：v1大于等于v2。干扰信号可以准确有效的覆盖通信信号。如果干扰信号要完全覆盖通讯信号。就带宽而言，干扰信号的频谱和通讯信号的频谱，两者必须相等。就时间域而言，干扰信号发出的时间和通讯信号发出的时间必须相等。此外，干扰信号的时域与通信信号的时域相比，两者必须相符。就功率域而言，干扰信号的功率和通讯信号的功率相比，前者必须大于后者。除了上述参数以外，干扰信号要想全面覆盖通信信号，还有其他参数也必须满足要求。

　　跳频通信系统中，干扰是非常重要的影响因素。干扰主要分为人为干扰和自然干扰。而人为干扰主要分为有意的人为干扰和无意的人为干扰。人为干扰就技术而言可以分为以下三类：阻塞、跟踪、多径。

　　3.3.1阻塞式干扰

　　阻塞干扰指的是对频率的覆盖。阻塞干扰可以从时域、频域等多方面来覆盖指定的通讯信号。阻塞干扰属于非相关干扰。

　　就信号的带宽而言，阻塞干扰的原理如下：首先侦察跳频通信的跳频范围，对频段信息资源进行截获，然后对其进行无间隔的功率压制，形成干扰。阻塞干扰和其他干扰相比而言，其优势在于操作和验证过程都较为简单。阻塞干扰可以有效的实现对通信信号的干扰效果。然而，阻塞干扰很容易造成正常信息传输失败，干扰功率分散[[7]徐美荣．新体制跳频通信机理研究与仿真[D]．沈阳理工大学硕士学位论文．2012．10-11 12-13]。有关研究资料显示，在干扰信号功率一定的前提条件下，阻塞的频带和信号的功率成反比的关系。如果阻塞的频带数值越大，则信号的功率数值越小。通常使用功率合成技术来实现多台干扰机功率综合输出，保证功率的大小，对跳频频点进行覆盖。频谱效果示意图如图3-2所示。

　　图3-2宽带阻塞干扰频谱效果示意图

　　从上图我们可以看出，当频带阻塞干扰的覆盖范围缩小时，信号的功率也会越来越集中。频谱效果示意图如图3-3所示。

　　图3-3部分频带阻塞干扰频谱效果示意图

　　对于跳频碰撞阻塞干扰而言，首先需要获取跳频的通信信号，阻塞干扰信号的跳频速度必须比跳频通讯信号的速度更快，才能实现对跳频通讯信号的全面覆盖。有关研究资料显示，当跳频碰撞阻塞干扰信号的功率越高时，其信号功率会越来越集中。举例而言，如果跳频通讯信号的速度为300Hop/s，跳频碰撞阻塞干扰信号的速度为150000Hop/s。则在一跳驻留时间内，通信信号被碰撞约500次。由此我们可以看出，当跳频碰撞阻塞干扰信号的速度越快时，可以有效的提高对跳频通讯[[8]彭伟夫，程郁凡．一种短波高速跳频系统的同步捕获算法[C]．2008年中国西部青年通信学术会议，2008.12

　　[8]彭伟夫，程郁凡．一种短波高速跳频系统的同步捕获算法[C]．2008年中国西部青年通信学术会议，2008.12

　　]信号的碰撞次数，从而实现有效的阻塞干扰。但碰撞阻塞干扰为间隔阻塞，干扰时间短且离散，不能对整跳信号造成突发误码。

　　就扫频碰撞阻塞干扰而言，其必须先获取跳频通信信号的频段、频率间隔等数据。然后从低频率开始进行扫描，并且逐渐提高扫描的频率。进而实现对通讯信号有效的扫频碰撞干扰。频率的变化间隔与跳频频率间隔相同，对每个跳频频点形成短时窄带干扰，并重复进行。扫频碰撞阻塞干扰干扰功率相对集中，但由于在频点干扰时刻不一定完全刚好碰到通信频点，由此可知，扫频碰撞阻塞干扰的效率和其他阻塞干扰比较而言，效率更低。因此扫频碰撞阻塞干扰的干扰效果一般。军方在选择阻塞干扰方法时，一般不会选择扫频碰撞阻塞干扰。有关研究资料显示，扫频碰撞阻塞干扰的效果和通信信号的跳频速度密切相关。

　　文章通过对阻塞干扰多种方法的研究后发现，大部分的阻塞干扰和跳频图案没有直接的联系。但是这些干扰在某些地方也有相似之处。例如，这些阻塞干扰的宽带和部分频谱是固定不变的。且阻塞干扰最终的效果与跳频通信信号的跳数没有直接的关系。因此，我们也把这类阻塞干扰的方式称为固定阻塞干扰。文章通过调查研究后发现，跳频碰撞阻塞干扰和扫频碰撞阻塞干扰，它们的干扰频率时常变化，它们的干扰功率和其他干扰方式相比更加集中。它们最终的干扰效果，还与跳频通信的跳数有密切关系。因此，我们把这类阻塞干扰的方法称为动态阻塞干扰。有关研究资料显示，动态阻塞干扰会对跳频通信技术体制造成很大的影响。

　　有关研究资料显示，目前所有的阻塞干扰方法都无法通过一个发射机对所有的调频频率进行干扰。但是总体而言，阻塞干扰和跟踪干扰相比，前者的操作更为简单。这是由于跳频频率的通讯信号很容易被暴露。相关的参数也容易被军方侦查，这也为阻塞干扰打下了坚实的基础。如果跳频通讯信号具有某些特征，那么阻塞干扰和其他干扰方式相比能够取得更好的干扰效果。国外学者发现，跳频体制具有一定频率数的干扰容限。这为阻塞干扰提供的先决的物质条件。有研究资料显示，阻塞干扰对高频跳频信号的干扰效果最好。因此，目前在军方进行信息干扰时，阻塞干扰是常用的干扰方式。但同样不可避免的是干扰方将为此付出代价，例如：被侦察并受到火力打击等。

　　3.3.2跟踪式干扰

　　跟踪干扰指的是对跳频通信信号的频率进行跟踪，利用窄带干扰信号，对信号的频点进行有效的覆盖，从而实现信号的有效干扰。在进行跟踪干扰时，也可以采用脉冲等方式来辅助干扰。文章通过对跟踪干扰相关文献资料的查找，把跟踪干扰通过实现的途径分为下列几类：波形式跟踪干扰、引导式跟踪干扰、转发式跟踪干扰。

　　波形式的跟踪干扰前提条件是确定跳频网，通过调频网的确定，可以帮助军方人员快速破译跳频图案，并且获得相应的技术参数。波形式跟踪干扰的方式主要包括窄带瞄准干扰、二维信号干扰。波形式跟踪干扰的前提条件主要包括两点：其一，跳屏图案的破解，其二，信号的分选。波形式跟踪干扰的优点主要包括以下几点：其一，功率和其他跟踪干扰相比更为集中。其二，可以有效的节省功率。其三，和其他跟踪干扰相比，该干扰方式的干扰时间更长。波形式跟踪干扰也存在着下列几点缺陷：其一，先验知识数量过多。其二，跳频图案破解算法非常复杂。其三，由于电磁环境等外部因素影响，导致波形式跟踪干扰在跳频图案的破解、信号的分上存在较大的技术难度。有关研究资料显示，军方在选择跟踪干扰方法时，往往会慎重考虑波形式跟踪干扰。这是由于波形式跟踪干扰实现的难度较大，付出的成本较高。但是如果军方突破重重困难实现了波形式跟踪干扰，则敌方通信信号中的频谱都会受到有效的干扰。波形式跟踪干扰能够实现绝佳的干扰效果，如下图3-4所示。

　　引导式跟踪干扰主要是通过对跳频通信频率的侦查，利用干扰机在侦察的频率上进行有效干扰。由此可知，引导式跟踪干扰的前提条件包括两点：其一、侦察频率，其二、引导干扰机进行干扰。由于引导式跟踪干扰和波形式跟踪干扰相比而言，不涉及破解跳频图案的复杂算法。在实战中，引导式跟踪干扰更容易被军方选择和运用。但是引导式跟踪干扰在侦察频率和引导干扰机干扰过程中会浪费较多的时间和资源。并且在干扰的过程中，只会对跳频驻留时间内的频率进行干扰。由此可知，引导式跟踪干扰无法实现完全干扰。为了克服引导式跟踪干扰占用照多时间的问题，军方在实施干扰的过程中，可以把信息尽量全部都加载到驻留时间片的前置位，从而有效的减少干扰时占用的时间资源，并留出后面部分作为保护时隙。

　　转发式跟踪干扰实现的基本原理是，通过侦查获取跳频信号，将获取的信号进行有效处理，例如放大或者增加噪音，再及时转发出去。文章通过文献资料查找，发现转发式跟踪干扰，具有以下的优点：其一，干扰功率和波形式跟踪干扰相比更为集中。其二，干扰过程中不需要对跳频图案进行破解，也就不涉及到非常复杂的算法，能够有效的节约干扰的成本。其三，干扰所涉及到的技术较为简单。通过比对可以发现，转发式跟踪干扰和引导式跟踪干扰具有许多相同点。

　　综上所述，波形式跟踪干扰、引导式跟踪干扰、转发式跟踪干扰都具有相同点，即对跳频的通讯信号需要进行侦查和处理。三种跟踪干扰方式的不同点在于，波形式跟踪干扰需要对侦查到的通信信号进行跳频图案的破解和信号的分选。而其他两种跟踪干扰方式的涉及技术都较为简单[[9]彭伟夫，程郁凡．一种短波高速跳频系统的同步捕获算法[C]．2008年中国西部青年通信学术会议，2008.12]。

　　综上所述可以看出，跟踪干扰可以有效的实现对跳频通信信号的干扰。但是跟踪干扰在对跳频通讯信号进行干扰的时候，必须有固定的前提条件。此外，跟踪干扰还会受到干扰信号传输延时等多种因素的影响。跟踪干扰在对调频信号干扰的时候，时时刻刻都遵循着干扰椭圆原理。干扰椭圆原理指的是，进行通信两个跳频电台在干扰椭圆中，会处于两个焦点位置。跟踪干扰可以引导干扰机对两个跳频电台的信号进行干扰。但是这个干扰过程必须在干扰椭圆中实施。有关研究资料显示，跳频电台的干扰能力和干扰椭圆面积成反比的关系。例如，如果干扰椭圆的面积减少，则跳频电台的干扰能力会有效的增强。下列公式中假设信号传播时间为，假设跳频周期为，假设干扰机的响应时间为。在干扰椭圆中，假设短半轴为a，假设长半轴为b：

　　其中，c=3×m/s。可知，只有当<时才能构成干扰椭圆。

　　有关研究资料显示，跟踪干扰对跳频通信信号干扰会起到非常大的影响。但是跟踪干扰中最严重的问题是无法精确的对信号进行分选。尤其是在面对高频跳频信号时，跟踪干扰无法完美实现对高频跳频信号的干扰。

　　3.3.3其他干扰

　　上述章节文章主要是对人为干扰进行了较为详细的说明和介绍，而在实际的生活中还存在着许多的自然干扰。其中多径干扰指的是，同一个信号发射设备在发射信号时，会通过多条路径进行发射，而这些路径都能有效的到达信号接收方。由于信号接收方会多次的接收该信号，因此会造成一定的干扰。多径干扰不是人为原因引起的，而是属于无意干扰。在人们日常生活中，移动和联通等运营商有时会出现多径干扰的现象。例如，同一个手机会接收几次重复运营商的短信。多径干扰对跳频信号的干扰原理是信号通过多条途径先后传输给跳频信号接收方。这些信号通通作用于相同的频率，因此造成频率堵塞，降低了通信质量。文章通过对多径干扰的特点进行分析后发现，多径干扰与转发式跟踪干扰具有非常多的相同点。不同之处在于，转发式跟踪干扰会对获取的信号进行处理。例如，放大信号或者增加噪音。而多径干扰则不会对信号进行额外的处理，只会选择不同的传播路径进行传播。随着我国社会经济的发展，军队的整体实力也不断进步，无线电相关理论知识得到了较大的普及，也造成了民用无线电信号越来越多的问题。这对军队的无线电通信造成了一定的影响。但是上述干扰不属于人为干扰。

　　此外，许多自然干扰也会对跳频通信造成很大的影响，例如，强电场等自然原因。这些自然干扰有的会对信号进行放大或增加噪音。导致跳频通信信号接收方接收到的信号模糊或不完整。自然界的力量是强大的，没有人能够预测自然界接下来的动作。因此自然干扰产生的时间也是不固定的，自然干扰对跳频通信信号造成的干扰时有发生，无法预测。此外，由于宇宙天体的运动，跳频通信信号也会受到一定的影响。有时可能会造成通讯的中断。就目前人类的科学技术而言，是无法阻止这类自然干扰对跳频通信信号的干扰的。综上所述，干扰除了人为干扰以外，还包括自然干扰和无意干扰。其中部分自然干扰，就目前的科学技术而言是无法避免的[[10]田华，方涛．通信概率[M]．北京：电子工业出版社，2010．213-240]。

　　本章节主要对通信对抗相关理论、涉及的技术进行了详细的研究和分析。文章首先阐述了通信对抗的定义，并且描述了干扰原理。再对具体的干扰方式进行了详细的介绍和举例分析。针对跳频通信信号的干扰，文章依次介绍了多类干扰方式，其中包括：阻塞式干扰、跟踪式干扰、自然干扰等。为文章后面章节的研究打下坚实的理论基础。

　　电子技术在飞速发展，随着电子技术在跳频通信系统中的广泛应用，跳频通信系统的资源利用率高，灵活而富有变化，使得其抗干扰的能力也在慢慢变强。而对于跳频通信系统的这个特点，有一种潜在的威胁信号，即梳状谱信号，该信号能够对跳频系统产生干扰，减少跳频系统的抗干扰的能力。

　　梳状谱信号要得到跳频通信系统的跳频频段信息，并且还要求跳频通信频率表按照一定的频率来进行间隔，而全部或部分的通信频率所进行的多频点窄带按照固定或轮流的方式来进行的瞄准和干扰，而不采用无缝隙的频谱覆盖。其中比较典型的是梳状谱的信号频域效果图，具体如图4-1所示。

　　梳状谱的信号集中在每个通信频率中，大大提高了梳状谱信号的功率的利用效果，使得瞬时频谱间隙内的功率没有被荒废。

　　对于梳状谱信号的特征，我们在研究梳状谱信号时可以从信号的带宽、波形和功率等方面来进行深入的研究。而关于信号功率在仿真过程中所产生的问题，则要调节该信号，通过该信号发送前端信号的幅值来加以调节和控制，而关于梳状谱信号的带宽问题则要考虑到在滤波器等方面的控制参数。而梳状谱信号因为其波形调制的方法不同而形成了不同的信号。[[11]Feilong Li，Zhiqiang Li，Dekan Lou，Yan Jiang．Analysis and research of synchronization technique for frequency-hopping communication systems[J]．Computer Science and Network Technology，2011，3：1968-1972]根据调制信号的波形的不同分为三种，分别是锯齿波形调频、噪声调频和调频组合，并根据这三种不同的方式来建立了数学模型。

　　其信号主要是由噪声调频信号和锯齿波的调频信号结合起来的方式所产生的，其是平均分布的频谱。通过分析可以得知，合成信号的带宽其决定因素是宽带锯齿波的调频信号的相关的参数；而噪声调频信号在调频过程中其互导性和信号的功率成反比，即调频互导性越大，其所需的功率反而越小。

　　梳状干扰，其采用的主要是宽带干扰的方式。其产生是用一组谐波的调频方式而进行的。这里主要仿真的梳状干扰信号分为锯齿波调频梳状干扰、噪声调频梳状干扰两种形式[[12]王甲峰，李蕾，葛晓碕．SDPSK的调制与解调[J]．通信技术，2009，42(02)：48-53]。

　　4.2.1仿真具体流程

　　噪声调频梳状谱信号仿真流程图是按照图4-4所示。

　　本章主要讲述了梳状谱信号的原理。主要从两方面进行了研究。一方面，分析了噪声调频、调频组合、锯齿波调频的梳状谱信号他们不同的特点和他们所形成的不同原理。另一方面，则在噪声调频梳状谱信号的基础上建立了仿真模型，并对此进行了分析和研究。

　　梳状谱信号对FH通信系统的影响主要在于信道干扰率、干信比和干扰压制时间比等参数。这几个参数是“与”的关系。所以本章主要分析噪声调频梳状谱信号，对这些信号进行仿真，并且对梳状谱的干扰压制时间比和信道干扰率分别来加以改变，对噪声调频梳状谱信号关于跳频通信系统的解调环路误码率所产生的影响进行分析，并对此加以仿真和验证。

　　5.1.1信道干扰率的影响分析

　　信道干扰率主要是指被干扰的频率总数和跳频频率集频点总数之间的比。信道干扰率产生变化的话，梳状谱信号对跳频通信系统解调环路所产生的影响也会发生变化。主要表现在解调环路解调如果不行的话，那么该信号的干信比也会随之改变。信道干扰率如果发生变化，那么筒信链路中的信道干扰率也会发生变化，接收机的解调环路如果其解调误差比一般的门限阕值要大的话，那么其所需要的干信比就会慢慢地减小，也就是说随着信道干扰率的增大，梳状谱信号对跳频通信系统的影响[[13]穆攀峰．通信对抗车载式设备结构总体设计探讨[J]．机电产品开发与创新，2012，25(06)：39-40]也会随之加大。

　　5.1.2干扰压制时间的影响分析

　　压制时间比主要是指通信信号在接收时和遇到干扰时的时间重合量和跳频信号所停留的时间之间的比。当信号的干扰压制时间比产生变化，那么梳状谱信号对跳频通信系统的解调环路也会发生影响，主要表现在解调环路的解调如果没有成功，那么该信号的干信比也会随之改变。并且通信链路中的干信比随着解调环路的误码率的增大而增大，也就是说梳状谱信号对跳频通信系统的影响和干扰压制时间比是呈正相关的关系。

　　仿真实验主要采用误码率作为判定依据。误码率（BER）表现的是数据在一定的时间内进行数据的传输时，体现其是否精准的一项指标，其表示的是数字系统在传输质量的式为“在多少位数据中出现一位错误数据”。误码率=传输中的误码/所传输的总码数*100%。

　　本章主要是通过蒙特卡洛的方法来仿真分析跳频通信系统的解调环路。其采用的是QPSK的调制方法，通过误码率来分析梳状谱信号是如何影响跳频通信系统的解调环路的。蒙特卡洛方法是在随机试验和计算统计的基础上所建立起来的一种数值方法，即计算机的随机模拟方法，又叫统计模拟方法。蒙特卡罗法其是以概率论中的大数定理和中心极限定理作为其数学基础的。通过大数定理可以看出，独立随机的试验次数在不断增加，而检验所统计的时间其出现的频率也和该统计事件所出现的概率成正相关。即增加的次数越多，那么统计时间所出现的频率就和该统计事件所发生的概率越接近。而运用蒙特卡罗法来对系统的误码率进行估算的基本原理主要是：N个符号通过系统的计算，从而得出发送差错的个数n.在接收端，误码统计模块通过对接收码元和发送码元一个一个的进行比较，并累积错误码元的个数进行统计。在规定的时间内，如果接收的总码元数为N,而误码个数通过累加后为n，则通过误码统计该模块

　　误码率在通信系统中是衡量其功能好坏的很关键的一个指标，在实战当中，其误码率要随之减少，信号发送方通常采用信道编码或者提高发射功率的方法克服干扰的影响。而干扰方因为其干扰信号功率发生了变化而得到了提高，从而造成了高的误码率，而不得不让干扰样式多样化。所以在进行实战当中要按照信号发送的不同方向而采取不同的干扰方法，从现让其作战功能最大化。

　　通信技术在快速发展当中，跳频(FH)通信系统在民用通信领域或军事领域上都运用得十分广泛。FH通信在进行伪随机的跳频图案算法和同步算法下，通过双方所约定的频率表，让通信双方按照离散频率的形式来进行伪随机并且同时产生跳变。在对频率资源不理睬的情况下也提高了系统的抗干扰能力。而跳频作为其对抗技术的一方，其发展对跳频干扰技术的发展也会产生影响。而面对着跳频通信系统的特征和调频在侦查阶段的技术的发展，而对它提出了梳状谱信号，其具有潜在的威胁性。梳状谱信号在跳频通信系统的接受和调制中其干扰效果很好。所以，在对FH通信系统和梳状谱信号的特征进行研究的基础上，要深入研究和分析梳状谱信号对于FH通信系统的影响。

　　本文在梳状谱信号原理的基础山进行研究，对MATLAB平台的梳状谱信号进行设计，并加以仿真，对其在FH通信系统误码率中所起的作用进行了深入的分析和研究，完成了在MATLAB平台上的梳状谱信号和FH通信系统上的信号的仿真。并且对噪声调频梳状谱信号在跳频通信中所造成的干扰性进行了分析和研究。

　　1、详细分析了FH通信系统的调制方式，先是对调制方式2FSK、QPSK这两种进行了分析，随后对QPSK在高斯信道和理想信道下进行了仿真实验，最虎分析了该试验的结果。

　　2、分析和研究了FH通信对抗技术。在分析该跳频通信系统的干扰样式时，将之分为三种：跟踪式、阻塞式和其他的干扰方式。在这个基础上面，对梳状谱信号的原理进行了分析和研究，提出了三种调频信号：噪声调频干扰信号、调频组合干扰信号和锯齿波调频信号，对他们各自的特征和生理机能进行了分析，并且对噪声的调频梳状谱信号也进行了仿真分析。

　　3、分析了噪声调频梳状谱信号，并配置好干信比参数、信道干扰率、干扰压制时间比等。通过对参数的不同配置下其噪声调频梳状谱信号对FH通信系统的误码率所产生的不同影响进行分析和对比，从而提出了在FH通信系统下，梳状谱信号干扰的改良方法，并且就此完成了仿真的验证。

　　本文通过分析梳状谱信号在FH通信系统中的影响，来表明了其所存在的劣势，本人认为其可以在下面两方面进行改进：

　　（1）进一步深入研究梳状谱信号的干扰工作，通过很多方面，从不同的角度来进行分析和研究。

　　（2）进一步深入研究FH通信系统，并且从多方面分析其干扰性，比如时间、空间等。

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