GMSK跳頻通信跟蹤干擾性能分析

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(jié)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(dāng)時間延遲大于跳頻駐留時間時，干擾失效；而當(dāng)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。
關(guān)鍵詞： 跳頻通信； GMSK調(diào)制； Simulink仿真； 跟蹤干擾； 時間延遲； 誤碼率

跳頻通信因其良好的抗干擾性、低截獲概率及組網(wǎng)能力，在戰(zhàn)術(shù)通信中得到了廣泛的應(yīng)用。GMSK作為一種高效的調(diào)制技術(shù)，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(diào)制還可以獲得更高的數(shù)據(jù)傳輸率，同時它對鄰道干擾較小，抗干擾性能強。因此結(jié)合二者優(yōu)勢的軍用跳頻電臺在跳頻通信領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)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(xiàn)過程中，干擾機通過對跳頻信號進行偵察、引導(dǎo)，在相應(yīng)的頻點上實施窄帶噪聲干擾或隨機脈沖信號。在現(xiàn)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(diào)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(chǔ)上發(fā)展起來的一種數(shù)字調(diào)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(diào)制前用一個低通濾波器對基帶信號進行預(yù)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(diào)制信號實質(zhì)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(diào)制。它保留了MSK信號包絡(luò)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(shù)字信號在調(diào)制前進行了高斯預(yù)調(diào)制濾波，調(diào)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(shù)字移動通信中得到了廣泛使用。



3 計算機仿真及結(jié)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(shè)備中的一些相關(guān)參數(shù)作為仿真的依據(jù),在Simulink下構(gòu)建了FH-GMSK通信系統(tǒng)和跟蹤干擾模塊。仿真中假設(shè)信息傳輸速率為1 200 b/s，跳速為200 Hops/s， 跳頻頻率數(shù)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(diào)制和解調(diào)都采用相同跳頻器產(chǎn)生的本地跳頻載波以便實現(xiàn)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(shù)字碼流，干擾調(diào)制方式采用GMSK調(diào)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(dǎo)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(shè)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。