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跳频电磁引信干扰感知技术方案研究

系统工程与电子技术 2022年第11期44卷 3330-3337页

作者：谭思炜唐波张林森张森海军工程大学兵器工程学院湖北武汉430033 海军工程大学电子工程学院湖北武汉430033

将跳频体制信号引入鱼雷电磁引信能有效拓展引信工作带宽、提高抗干扰能力,但如何选取备选频点、避免跳频频率与干扰冲突,是目前仍需解决的问题之一。本文分析研究了跳频鱼雷电磁引信工作原理及干扰特性,基于认知无线电技术的频谱管理... 详细信息

将跳频体制信号引入鱼雷电磁引信能有效拓展引信工作带宽、提高抗干扰能力,但如何选取备选频点、避免跳频频率与干扰冲突,是目前仍需解决的问题之一。本文分析研究了跳频鱼雷电磁引信工作原理及干扰特性,基于认知无线电技术的频谱管理思想设计了一种干扰感知策略,提出一种基于多分辨率频谱感知算法的干扰感知技术方案,并采用双门限判决方法解决了跳频鱼雷电磁引信背景干扰与随机干扰的同步检测问题,设计了备选频点选取算法。仿真结果表明,提出的技术方案能够有效实现干扰感知,采用高斯函数作为母小波函数可在信噪比(signal to noise ratio, SNR)为5 dB时,使最高检测概率达0.995;在SNR为-15 dB时,最高虚警概率低于0.25;当SNR高于-5 dB时,应对应答干扰和扫频干扰的跳频干扰冲突概率均低于0.05%。

关键词：跳频电磁引信抗干扰频谱感知

面向异构多层多小区的多级服务质量跳频稀疏码分多址通信系统

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电子与信息学报 2022年第9期44卷 2977-2985页

作者：曾琦钟俊刘星四川大学电气工程学院成都610065

该文主要解决未来大规模接入场景下,无线异构多层多小区通信网络设计及其多级服务质量(QoS)实现等问题。针对多层异构大规模接入网络的通信需求,该文提出一种基于跳频(FH)的稀疏码分多址接入(SCMA)多层异构传输方案(FH/SCMA)。该通信方... 详细信息

该文主要解决未来大规模接入场景下,无线异构多层多小区通信网络设计及其多级服务质量(QoS)实现等问题。针对多层异构大规模接入网络的通信需求,该文提出一种基于跳频(FH)的稀疏码分多址接入(SCMA)多层异构传输方案(FH/SCMA)。该通信方案中,小区内大规模用户数据通过SCMA技术复用,异构网络的层间小区和层内小区通过跳频码分多址进行区分。由于传统跳频只能提供同一级别的频点碰撞率(即同一误码率),无法保证异构网络多级QoS需求,因此该文进而提出一类新的具有两级汉明相关值的跳频序列集合,利用交织技术给出了这类跳频序列的设计方法。为了验证所提出的多级QoS跳频及其异构多层FH/SCMA通信性能,该文从序列设计和系统分析方面进行了严谨的理论分析和大量的仿真验证。研究表明,采用了新型跳频SCMA技术的多层异构网络可保证大规模用户接入、有效抑制多层小区干扰和衰落信道影响;同时,又可实现异构多层网络多级QoS传输质量需求(多级误码率(BER))。该文的研究成果从信号处理与传输角度,为多层异构网络设计及其多级QoS传输需求提供了有价值的解决方案。

关键词：异构多层网络稀疏码分多址跳频多级服务质量跳频序列

基于离散分数阶傅里叶变换的二维跳频通信系统及性能分析

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电子与信息学报 2023年第2期45卷 497-504页

作者：宁晓燕赵东旭朱云飞王震铎哈尔滨工程大学信息与通信工程学院哈尔滨150001

传统跳频(FH)通信技术具有抗干扰能力强、截获概率低等优点,广泛应用在军民领域。针对检测传统跳频的手段越来越成熟,信息易被截获的问题,该文借鉴正交频分复用(OFDM)系统框架,提出一种基于离散分数阶傅里叶变换(DFrFT)的时宽与起始频... 详细信息

传统跳频(FH)通信技术具有抗干扰能力强、截获概率低等优点,广泛应用在军民领域。针对检测传统跳频的手段越来越成熟,信息易被截获的问题,该文借鉴正交频分复用(OFDM)系统框架,提出一种基于离散分数阶傅里叶变换(DFrFT)的时宽与起始频率跳变的分数阶跳频(FrFT-FH-VTFB)系统,设计了一种新的系统框架,实现信息隐蔽传输的同时,通过DFrFT的工程实现规避传统跳频工程应用中跳速受频率合成器限制的问题。该系统通过两组不同伪随机序列选取时宽与起始频率跳变的Chirp基信号,实现系统参数的多维变换,打破系统的周期特性。此外,建立了系统发送与接收两端数学模型,并在此基础上推导了系统在白噪声信道下的理论误码率。仿真结果表明,该文所设计的系统有较好的抗衰落性能;且功率谱淹没在噪声之下,时频域特征无明显周期特性,有较好的隐蔽性。

关键词：跳频隐蔽通信分数阶傅里叶变换变时宽信号

保密通信中同相和正交通道失衡对干扰抑制性能的影响

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国防科技大学学报 2023年第6期45卷 64-70页

作者：宋长庆陈雯雯赵宏志邵士海唐友喜电子科技大学通信抗干扰全国重点实验室四川成都611731 电磁空间认知与智能控制技术国家级重点实验室北京100089

针对同时存在恶意干扰与非法窃听的通信环境,提出一种协作干扰(cooperative jamming,CJ)掩护的保密通信架构,收发信机之间采用跳频技术躲避恶意干扰,并采用协作干扰技术阻塞非法窃听。但该架构的通信带宽较大,会在收发频率振荡器中引起... 详细信息

针对同时存在恶意干扰与非法窃听的通信环境,提出一种协作干扰(cooperative jamming,CJ)掩护的保密通信架构,收发信机之间采用跳频技术躲避恶意干扰,并采用协作干扰技术阻塞非法窃听。但该架构的通信带宽较大,会在收发频率振荡器中引起显著的同相和正交(in-phase and quadrature,IQ)通道失衡。鉴于此,对收发IQ通道失衡引起的信号失真进行数学建模,给出接收机处信干噪比的数学表达式,并给出干扰抑制比的闭合表达式。仿真结果表明,收发IQ通道失衡引起的信号失真的功率远大于热噪声功率。随着收发IQ通道失衡加剧,所提架构的信干噪比和干扰抑制比性能均会急剧下降,当幅度和相位失衡分别达到0.95和π/50时,信干噪比和干扰抑制比均损失了47 dB。

关键词：协作干扰跳频同相和正交通道失衡干扰抑制比

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二维随机跳频系统性能分析

哈尔滨工程大学学报 2022年第2期43卷 274-281页

作者：宁晓燕梁洪广王震铎赵东旭哈尔滨工程大学信息与通信工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对传统跳频通信信号检测手段成熟,信号参数特征易被提取的问题,本文提出了一种二维随机跳频系统。区别于传统跳频系统使用的正弦基信号,该系统使用不同调频率的Chirp信号作为基信号,使用离散分数阶傅里叶变换结构实现跳频信号的调制... 详细信息

针对传统跳频通信信号检测手段成熟,信号参数特征易被提取的问题,本文提出了一种二维随机跳频系统。区别于传统跳频系统使用的正弦基信号,该系统使用不同调频率的Chirp信号作为基信号,使用离散分数阶傅里叶变换结构实现跳频信号的调制。利用多个伪随机码分别控制分数阶傅里叶变换的变换阶次和载波信号中心频率,实现系统参数的二维随机变化,增加了非合作方对跳频周期、定时偏差等参数进行估计的难度,进而增加对信号进行正确接收解调的难度,提高系统抗截获性能。仿真结果表明:二维随机跳频系统在多径衰落信道下误码率性能良好,且当信道中存在单音干扰及线性调频干扰时,该系统能够实现干扰的更加“平均”,从而有效对抗干扰。当使用时频分析算法分别对二维随机跳频信号及传统跳频信号进行跳频周期估计和定时偏差估计时,二维随机跳频信号的估计误差更大。

关键词：跳频分数阶傅里叶变换跳频周期定时偏差单音干扰线性调频干扰抗干扰抗截获

一种束半径可调的环形强流电子束产生技术及应用

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强激光与粒子束 2024年第3期36卷 53-58页

作者：周富贵张点张军陈英豪靳振兴周生岳国防科技大学前沿交叉学科学院长沙410073 国防科技大学理学院长沙410073

束半径可调的强流环形电子束在跨波段跳频高功率微波产生器件中有重要应用。提出了一种改变外加引导磁场位形从而改变环形强流电子束半径的技术。该技术的核心部件由环形阴极、阳极、电子束转移通道、电子束传输通道和三段螺线管组成。... 详细信息

束半径可调的强流环形电子束在跨波段跳频高功率微波产生器件中有重要应用。提出了一种改变外加引导磁场位形从而改变环形强流电子束半径的技术。该技术的核心部件由环形阴极、阳极、电子束转移通道、电子束传输通道和三段螺线管组成。当三段螺线管的通流的电流大小不一样时,该螺线管系统就能产生不同位形的磁场。在粒子模拟中,当三段螺线管的通流电流大小分别为1025 A、107 A、107 A和300 A、300 A、0 A时,螺线管产生两种不同位形的磁场,实现电子束半径的改变。从单粒子运动理论出发,本文推导出电子束在梯度磁场引导下的运动轨迹表达式,解释了电子束半径在梯度磁场下变化的原理,还研究了梯度磁场的斜率和极差对电子束轨迹的影响。在跨波段器件仿真中,X波段输出功率为1.6 GW,频率为8.2 GHz,效率为40%;Ku波段输出功率为1.5 GW,频率为14.4 GHz,效率为38%。

关键词：高功率微波慢波结构跨波段跳频

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基于干扰认知的索引调制跳频抗干扰方法

电波科学学报 2023年第5期38卷 757-763,852页

作者：施育鑫李玉生安康国防科技大学第六十三研究所南京210007 国防科技大学电子科学学院长沙410000

为了提升无线通信的抗干扰能力,应对样式更加多样的干扰攻击,提出了一种基于干扰认知的索引调制跳频抗干扰方法.合法发射机利用被认知的干扰信号所在的频点与活跃频点、静默频点的相互关系,以进一步选择三种应对策略:利用干扰、反制干... 详细信息

为了提升无线通信的抗干扰能力,应对样式更加多样的干扰攻击,提出了一种基于干扰认知的索引调制跳频抗干扰方法.合法发射机利用被认知的干扰信号所在的频点与活跃频点、静默频点的相互关系,以进一步选择三种应对策略:利用干扰、反制干扰或无需措施.相比传统的索引调制跳频方法,本文方法是一种更加灵活和有效的抗干扰手段.此外,推导了基于干扰认知索引调制跳频方法的误比特率近似闭式表达式,所推导的理论分析结果与仿真结果拟合很好,验证了理论分析的准确性.相比传统的索引调制跳频方法,所提方法能够有效提升误比特率性能,从而提升系统的抗干扰能力.

关键词：索引调制干扰认知跳频抗干扰策略

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跳频信号的相参与非相参积累时频差估计方法

系统工程与电子技术 2021年第5期43卷 1184-1190页

作者：欧阳鑫信姚山峰杨宇翔贺青万群电子科技大学信息与通信工程学院四川成都611731 盲信号处理重点实验室四川成都610041

跳频信号载频随时间变化发生跳变,因此跳频信号具有丰富的频域信息,而且其在时域上为连续信号,相比单跳信号也具有更丰富的时域信息。时频差估计精度与信号在时频域上的分布情况以及信号能量和噪声有关。时差估计主要与信号频域分布有关... 详细信息

跳频信号载频随时间变化发生跳变,因此跳频信号具有丰富的频域信息,而且其在时域上为连续信号,相比单跳信号也具有更丰富的时域信息。时频差估计精度与信号在时频域上的分布情况以及信号能量和噪声有关。时差估计主要与信号频域分布有关,而频差估计主要与信号时域分布有关。跳频信号时频域信息丰富,多跳相参积累后,时频差参数估计能够充分利用信号的时频域信息,克服单跳信号时频差估计精度不高的问题。针对跳频信号的时频差估计问题,首先分析了单跳基带信号的互模糊函数,再从时差与频差的维度推导了多跳基带信号互模糊函数的相位差异,最后通过频差归一化与相位对齐补偿提出了多跳信号互模糊函数相参积累的时频差估计算法。同时,在不满足相参积累的条件下,分析了跳频信号的非相参时频差估计方法,并理论分析了两种跳频信号时频差参数估计方法性能与信号各参数的关系。仿真结果表明跳频信号相参时频差估计算法性能最优,非相参方法的估计性能其次,单跳信号的估计性能最差,验证了理论性能分析结果的正确性。

关键词：跳频时差频差相参积累

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频相失配下跳频保密通信性能分析与功率优化

通信学报 2022年第9期43卷 42-56页

作者：宋长庆赵宏志秦俪之邵士海电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室四川成都611731 电磁空间认知与智能控制技术实验室北京100089

人工噪声掩护的跳频保密通信可以有效对抗电磁干扰与非法窃听、提供强保密通信,但其载波频率在宽带范围内持续、快速跳变,收发信机间存在严重的载波频率偏移与相位噪声,导致合法接收机处人工噪声无法被完美抑制。鉴于此,首先对收发频率... 详细信息

人工噪声掩护的跳频保密通信可以有效对抗电磁干扰与非法窃听、提供强保密通信,但其载波频率在宽带范围内持续、快速跳变,收发信机间存在严重的载波频率偏移与相位噪声,导致合法接收机处人工噪声无法被完美抑制。鉴于此,首先对收发频率、相位失配下跳频收发信号进行数学建模;然后采用信噪比指标衡量频相失配下人工噪声抑制性能,并采用保密容量指标衡量系统保密性能;最后提出具有频相失配稳健性的发射功率分配方案,并根据不同的频相匹配度与传播信道质量对所提方案进行拓展。数值仿真结果表明,收发频率偏移与相位噪声会显著降低接收机处人工噪声抑制能力与系统保密性能。随着频相失配问题的恶化,应逐步降低人工噪声与保密信号的发射功率比例以降低由频相失配引起的系统性能损失。

关键词：跳频频相失配人工噪声抑制保密容量功率分配