對(duì)短波并行體制位同步的靈巧干擾

摘要:首先對(duì)MIL-STD-188-110B39音并行體制信號(hào)格式進(jìn)行分析，找到存在的薄弱環(huán)節(jié)。對(duì)這種體制存在的弱點(diǎn)實(shí)施靈巧干擾，并與單音干擾、多音干擾、噪聲干擾、載帶干擾等多種干擾方式進(jìn)行了對(duì)比。通過(guò)仿真證實(shí)了這種靈巧干擾的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞:MIL-STD-188-110B;位同步;靈巧干擾;干信比

中圖分類(lèi)號(hào):TN822文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1009-3044(2009)36-10326-02

The Smart Jamming on Time Synchronization of HF Parallel System

SUN Zhi-yu1，2， HU Yong-jun1， XU Yi-tao1， LI Rui3

(1.ICE， PLAUST， Nanjing 210007， China; 2.Unit 65040 of Shenyang Military District， Shenyang 110027， China; 3.Unit 77546 of Tibet Military District， Lhasa 850000， China)

Abstract: In this article， the 39-tone MIL-STD-188-110B waveform is analyzed and the weak process is found. Smart jamming is given to the weak process of the 39-tone MIL-STD-188-110B and is compared with single-tone jamming， multi-tone jamming， noise-jamming and narrowband-jamming. The simulation proved that the smart-jamming method has more advantage than other jamming.

Key words: MIL-STD-188-110B; time synchronization; smart-jamming; JSB

攻擊同步通信的同步系統(tǒng)，對(duì)破壞通信而言，在許多條件下會(huì)以小的代價(jià)，取得更大的效果[1]，文獻(xiàn)[2]指出針對(duì)同步系統(tǒng)的干擾就是實(shí)現(xiàn)靈巧干擾技術(shù)的一種方法。本文以現(xiàn)在服役于美軍的第三代短波通信標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-188-110B為研究對(duì)象。對(duì)MIL-STD-188-110B 多音并行傳輸模式的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行理論分析，最后應(yīng)用靈巧干擾的思想進(jìn)行了仿真，仿真驗(yàn)證了靈巧干擾優(yōu)于一般的常規(guī)干擾。

1 多音并行調(diào)制解調(diào)器的信號(hào)波形結(jié)構(gòu)

以39音并行調(diào)制解調(diào)器為例，其信號(hào)波形結(jié)構(gòu)[3]如圖1所示。

在傳輸數(shù)據(jù)之前，將傳輸三個(gè)前導(dǎo)信息。第一部分將傳送持續(xù)14個(gè)符號(hào)周期(圖中信號(hào)存在信息和多普勒估值信息)，包含4個(gè)等幅未調(diào)制的4音信號(hào)，頻率點(diǎn)分別為787.5，1462.5，2137.5，和2812.5Hz。第二部分將傳送持續(xù)8個(gè)符號(hào)周期(圖中幀同步建立信息)，包含3個(gè)調(diào)制后的數(shù)據(jù)音，頻率點(diǎn)分別為1125，1800，2475Hz。[3]信號(hào)存在信息用來(lái)檢測(cè)信號(hào)是否到來(lái)，收端檢測(cè)到此信號(hào)以確定信號(hào)出現(xiàn)。多普勒頻偏估值信號(hào)用來(lái)估計(jì)信號(hào)通過(guò)信道后所產(chǎn)生的頻率偏差。幀同步建立信號(hào)為收端建立幀同步(即位同步)。數(shù)據(jù)段包含39路正交的子載波和一個(gè)用于doppler頻偏跟蹤的校正音。圖2a)為用于載波同步信號(hào)的頻譜。圖2b)為用于位同步信號(hào)的頻譜。

2 對(duì)多音傳輸方式存在的脆弱環(huán)節(jié)分析

美軍標(biāo)MIL-STD-188-110B 多音數(shù)據(jù)傳輸是采用ofdm結(jié)構(gòu)，各路子載波正交傳輸?？偹苤琽fdm對(duì)同步要求非常高。這是此系統(tǒng)的弱點(diǎn)。此方面的經(jīng)典文章有很多，可參見(jiàn)文獻(xiàn)[4-6]。

下面直接給出加入干擾后接收信號(hào)的表達(dá)式為:

(1)

符號(hào)定時(shí)干擾主要影響是:

1)相位旋轉(zhuǎn)2πqnjam/NFFT，旋轉(zhuǎn)隨子載波索引q變化但不隨n增加;

2)定時(shí)干擾如果落在CP后，F(xiàn)FT窗口包含了下一個(gè)OFDM符號(hào)的采樣，造成符號(hào)間干擾ISI和ICI;

3)幅度衰減為(NFFT-njam)/NFFT;

我們加入干擾后產(chǎn)生njam如圖3所示。

3 對(duì)多音信號(hào)的干擾

接收端采用的是內(nèi)積的方法進(jìn)行位同步，所以我們提出干擾機(jī)發(fā)送以CP為長(zhǎng)度的干擾信號(hào)，因?yàn)楦蓴_信號(hào)與同步幀有很大的相關(guān)性，所以導(dǎo)致接收機(jī)的同步誤判。下面接收幾種常規(guī)的干擾方式。

1)單音干擾

J(t)=cos(2πfJt) (2)

其中P=A2/2為干擾平均功率，fJ為干擾載波頻率

2)多音干擾

多音干擾由N個(gè)獨(dú)立的具有相同功率的單音干擾組成。其表達(dá)式為:

(3)

3)部分頻帶干擾

設(shè)在信號(hào)的帶寬W內(nèi)，部分頻帶干擾的帶寬為Wj

(4)

4 對(duì)符號(hào)定時(shí)的靈巧干擾性能仿真

我們采用MIL-STD-188-110B 39音并行體制為方針平臺(tái)，信道采用Watterson短波信道。信噪比為20dB，信道帶寬為300Hz～3000Hz， 39個(gè)正交單音的頻率范圍675Hz～2812.5Hz。頻率間隔為56.25Hz，其中多普勒估值音為:787.5Hz， 1462.5Hz， 2137.5Hz， 2812.5Hz。同步建立音為:1125Hz， 1800Hz， 2475Hz。調(diào)制方式為QTDPSK調(diào)制。解調(diào)方式為64點(diǎn)FFT完成話(huà)音分解。幀速率為44.44Hz， 碼元長(zhǎng)度為22.5ms， 采樣速率7200Hz。

圖4可見(jiàn)靈巧干擾比全頻段干擾在誤同步率大于0.8時(shí)JSR大約節(jié)約5dB，然而實(shí)際上靈巧干擾的干擾功率非常低，因?yàn)槿炼胃蓴_所需的總功率非常大。從圖中現(xiàn)見(jiàn)靈巧干擾比單音干擾效果要好的很多。

圖5可以看出當(dāng)干擾功率于信號(hào)功率比JSR增大，符號(hào)同步錯(cuò)誤概率將增大。從圖4中可以看出當(dāng)njam>30時(shí)，誤碼率開(kāi)始增大，當(dāng)njam>34時(shí)誤碼率急劇上升。如果符號(hào)定時(shí)同步錯(cuò)誤將使的誤碼率急劇上升。如果同步點(diǎn)誤判將產(chǎn)生嚴(yán)重的誤碼。

5 總結(jié)

該文對(duì)美軍MIL-STD-188-110B 短波高速并行傳輸體制進(jìn)行了分析，找到了系統(tǒng)存在的脆弱環(huán)節(jié)。應(yīng)用靈巧干擾的思想對(duì)其薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了仿真，獲得了錯(cuò)誤同步概率曲線(xiàn)。結(jié)果表明，靈巧干擾比常規(guī)干擾性能更好。

參考文獻(xiàn):

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