無線數字通信網對抗效能實時評估技術研究

王航王瑜

（中國洛陽電子裝備試驗中心洛陽471003）

無線數字通信網對抗效能實時評估技術研究

王航王瑜

（中國洛陽電子裝備試驗中心洛陽471003）

通信網對抗效能評估是當前通信對抗仿真研究的重點問題之一，目前所采用的通信對抗效果評估方法多數為非實時分析，是在仿真實驗結束后進行的人工計算處理，無法提供實時的仿真評估數據輸出。針對以上問題，論文對無線數字通信網對抗過程進行了建模仿真，研究了實時評估技術的應用方法，為探索通信對抗效能實時評估方法提供了一定的參考。

通信網對抗效能實時評估；建模仿真；DoDAF

Class NumberTP391.9

1 引言

通信網對抗效能評估［1］是當前通信對抗仿真研究的重點問題之一。在進行通信對抗仿真的過程中，會產生大量實驗數據，對如何使用適當的評估方法有效利用實驗數據掌握當前對抗態勢，以及評估數據實時輸出等問題的研究，對于仿真過程有著重要意義。目前所采用的通信對抗效果評估方法多數為非實時分析，是在仿真實驗結束后進行的人工計算處理，無法提供實時的仿真評估數據輸出，這對于仿真實驗存在著不可忽視的影響。

針對以上問題，本文以無線數字通信網為研究對象，選取誤碼率作為通信干擾效能評估指標［2～4］，借鑒美軍DoDAF分析對抗過程，研究了通信網對抗效能實時評估算法以及建模仿真方法，為探索通信對抗效能實時評估方法提供了一定的參考。

2 通信網干擾模型

本文借鑒美軍DoDAF思想［5］，根據需求從行動視角中選取高級行動概念圖、行動節點連接描述、行動信息交換矩陣、邏輯數據描述等產品作為參考，建立了總體對抗關系、對抗節點連接關系、節點信息交互關系以及邏輯數據等模型。

考慮信號傳播衰耗及干擾的極化損失，在通信被有效干擾壓制時，通信發射機、通信接收機、干擾機的位置應滿足空間三角結構關系［6］。本文選取具有代表性的縱橫式網絡為通信網絡結構，總體對抗關系如圖1所示。

2.2 對抗節點連接關系

為方便性和一般性起見，這里將通信網抽象為主臺和屬臺1、屬臺2和屬臺n四個模塊，當干擾機主瓣對準一臺通信設備進行干擾時，對通信網內其它通信設備也會產生影響，即一臺通信設備所受的干擾為主要干擾信號和受其它干擾機影響的干擾信號之和，對抗雙方節點連接關系為圖2所示。

2.3 節點信息交互關系矩陣

根據圖1所確定的干擾組與通信網及通信網內部各通信設備之間的關系，可確定各節點之間的信息交互關系矩陣，表1標示了對抗過程中各節點交互的信息要素，并將各節點間的信號的相互作用與發出、接收信號的行動節點和其滿足的需求線相關聯，由此可得到對抗過程中的信息流向。

2.4 邏輯數據模型

11月21日，Dolce&Gabana創始人被爆出辱華言論，中國明星紛紛拒絕參加在當晚舉辦的大秀。在大秀取消次日，Dolce&Gabana一夜之間就從中國的電商平臺上銷聲匿跡，與之相關的一切關鍵詞均被平臺屏蔽。

通過對干擾行動過程、節點連接關系及信息交互關系的分析，可得出分析無線通信網干擾效能所需要的參數及參數之間的相互關系，通信網對抗效能邏輯數據模型如圖3所示，邏輯數據模型可提供系統開發所需的基本數據結構。

表1 節點信息交互關系矩陣

3 干擾效能計算模型

3.1 無線通信網定頻通信計算模型

設干擾組內共有M臺干擾機，通信網內有N臺通信設備，通信網內各通信設備通信距離相同，且均使用同一頻率進行通信，參照通信網干擾效能計算方法［7］，第n個電臺接收到的信干比為

3.2 無線通信網異頻通信計算模型

設干擾組中m1臺干擾機在主臺頻率上干擾，記為集合M1，m2臺干擾機在屬臺頻率上干擾，記為集合M2。參照通信網干擾效能計算方法［7］，主臺接收到的信干比為

當其中一部電臺對屬臺通信時，分為兩種情況計算：

若此電臺是主臺，則

若此電臺是屬臺，則

3.3 通信網對抗效能評估指標計算模型

根據上述兩種計算模型，可推導出通信網對抗效能評估指標計算模型，推導過程如下：

1）由定頻/異頻計算模型所得的信干比ρi(sn)，再根據具體的通信體制計算出從第S個電臺向第n個電臺發信時的誤碼率Pe(sn)，本文重點研究了在高斯白噪聲條件下，相干2ASK、非相干2ASK、相干2FSK、非相干2FSK等六種常用的數字調制方式［4］下效能評估計算模型。

2）第n個電臺收信被干擾的綜合誤碼率可通過下式計算：式中：取Pe(nn)=0。

3）對Pe(n)用電臺n的威脅等級Wn加權運算可以得出整個通信網被干擾的綜合誤碼率Pe(net)：

4）假設整個通信網通信時間是同步的，在干擾需要引導的情況下，設通信時間為Tc，偵查時間為TD，干擾機反應時間為Ta，則考慮干擾引導的綜合誤碼率為

通過上述計算模型的建立，再根據軍事應用中對數字通信系統受擾等級的劃分標準［7］，就可以分析整個無線數字通信網的受擾程度。

4 實時評估工具的設計與實現

根據上述算法及實時評估［8～10］工具基本需求，系統采用模塊化設計［11］的理念，將不同系統功能封裝成獨立的功能模塊，可實現輸入條件正確性檢查、評估指標值計算、繪制分析對比曲線等功能［12～13］，系統功能架構及運行流程如下：

4.1 系統功能架構

通信網對抗效能實時評估系統主要由控制模塊、算法模塊和曲線繪制三個功能模塊組成，可實現輸入條件及數據的正確性檢查和通信網對抗效能評估指標值的實時計算輸出，并根據評估指標值繪制實時數據分析對比曲線等功能，為仿真過程中的實時數據處理分析提供支撐，系統功能架構設計如圖4所示。

4.2 系統流程圖

通信網對抗效能實時評估系統通過調用系統控制模塊、算法模塊、曲線繪制模塊等獨立的系統功能模塊來實現輸入條件及數據的正確性檢查及條件選擇判斷、評估指標值計算及實時數據分析對比曲線繪制功能。系統流程圖如圖5所示。

5 系統應用示例

為驗證計算模型的合理性和系統功能，本文采取人工設置的方式輸入仿真條件及對抗參數如下。

通信網內部署4臺通信設備，其中1個主臺，其余為屬臺，工作頻率為300MHz（單頻網），威脅因子W0=0.4，Wn=0.2，n=1，2，3。各電臺接收信息頻數μ相等；通信網內個電臺通信距離均為30km；干擾組內配置4部干擾機，在通信網周圍均勻部署，與所分配的干擾目標距離均為20km；極化方向γ=1，頻率對準程度Brj=0.8；輻射天線均為對數周期天線，電波傳播衰耗為自由空間傳播衰耗。

系統運行及輸出結果如圖6所示，左側為數據輸入/讀取區域，支持人工輸入或自動讀取參數，提供單頻/異頻及通信體制等多種計算模式選擇；右側為結果輸出及曲線繪制區域，提供傳播衰耗/通信網誤碼率計算、計算結果輸出、變化曲線實時繪制等功能。

6 結語

本文研究了實時評估技術在無線數字通信網對抗仿真中的應用，構建了以誤碼率為效能評估指標的無線數字通信網效能評估模型，開發了通信網對抗效能實時評估工具，該系統的開發是對實時評估技術在對抗仿真過程中應用方法的初步探索，初步實現了實時評估指標值計算和分析對比曲線繪制，能夠滿足對抗仿真過程中實時數據分析的基本需求，為實時評估技術在對抗仿真中的應用方法提供了一定的思路。經過初步探索，該方法不僅局限于在通信網對抗效能評估中的應用，也可對其他仿真對抗過程中的效能評估提供支撐。本文在模型合理性驗證、算法及系統運行優化、仿真實驗的具體設計、評估分析指標的進一步量化、干擾策略優化等方面還需進一步研究，另外，如何分析擴頻、跳頻體制通信網的干擾效能，拓展完善系統功能，也是下一步研究的方向。

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Technology Research for Wireless Digital Communication Network Real-time Evaluation

WANG HangWANG Yu
（Luoyang Electronic Equipment Test Center，Luoyang471003）

Communication network confrontation effectiveness evaluation is one of the key problems of current communication simulation study，the current communication countermeasure effect evaluation method adopted by the majority of non real-time anal?ysis is carried out at the end of the simulation experiment of artificial processing，unable to provide real-time simulation assessment data output.Referenced by the ideas of the DoDAF to solve above problems，in this paper，the wireless digital communication net?work confrontation process modeling and simulation，the application of the real-time assessment technology method is studied，a cer?tain reference of the method for evaluating the effectiveness of real-time communication countermeasures is provided.

communication network，combat effectiveness，real-time assessment，modeling and simulation，DoDAF

TP391.9

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.08.018

2017年2月14日，

2017年3月25日

王航，男，助理工程師，研究方向：作戰分析仿真。王瑜，男，博士，工程師，研究方向：作戰分析仿真。