多定频干扰中的跳频信号分离技术*

崔 晶 ， 汪立新 ，2， 卢聪敏

（1.杭州电子科技大学 通信工程学院，浙江 杭州 310018;2.通信系统信息控制技术国家级重点实验室，浙江 嘉兴314001）

现代高技术战争已经逐渐演化为敌我双方各兵种、后勤和指挥等通过各种信息网络构成的庞大战争机器的全面对抗。未来的战争模式将从以武器平台为中心的对战模式转为以网络信息为中心的对战模式，其中，通信网络是决定战争成败的神经中枢网络。高技术高对抗下的战争环境要求通信系统必须在双方激烈对抗的条件下，具有集抗干扰、抗侦察和抗摧毁于一身的优秀的综合战斗能力。

跳频通信[1]是最常用的扩频通信方式之一,由于其良好的抗干扰、低截获率等特性，使其在军事通信领域得到了广泛的应用。其工作原理是收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式,也就是说,通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变。在高速跳频通信中，由于每跳的驻留时间远小于多径时延，这样当多径到达时，系统早已结束了对当前跳信号的接收和检测。某一跳的信号持续时间内，只要多径信号频率和当前跳频频率不同，就可视为异频干扰信号，因此具有内在的抗多径、抗衰落能力。然而在UHF宽带跳频系统[2-3]中，由于跳频信号的工作频段非常宽，其中必然存在大量的定频干扰信号，这给跳频信号的接收带来了巨大的困扰。为此需要研究一种将跳频信号从普通定频干扰信号中分离出来的方法。本文基于堙灭滤波器[4-6]的原理提出了一种能抑制目标频带内定频干扰信号的跳频信号分离方法，实验仿真表明该方法是可行的。

1 堙灭滤波器原理

证明如下[7-9]：

假设有K个定频信号和一个跳频信号混合，在参考传感器处，设接收到的信号可以表示为：

其中前半部分为定频信号部分,后半部分为跳频信号,改写成离散复正弦波形式为:

在这里，可以把跳频信号当作噪声处理，对K个定频信号采用2K阶堙灭滤波器进行处理,因此可以写出M>2K个堙灭方程,通过解下面的超定方程可以估计出堙灭滤波器的系数A(l)：

在M个不同的时间片段进行采样,由于定频信号的长时间连续性，在不同的时间片段仍旧保持相同的频率,但跳频信号却在不同的时间片段具有不同的频率。即对于第i个传感器，由于定频信号被抑制,可以近似认为只剩跳频信号:

注意上式中的x(n)离散表示是以Nyquist采样率为基础的，也可以改写为以下形式：

对应到模拟域，改写成：

由于进行定频信号堙灭滤波后，跳频信号在某一时刻只有一个频率，表达该跳频信息的样点数只需2个以上即可，在分布式传感器场合，每个传感器采样一个信息样点即可，对于有M个传感器的系统，总共只需M个信息样点。通过这M个信息样点，便可将跳频信号从定频干扰信号中分离出来。

2 计算机仿真

本文模拟仿真了一个跳速为30 000 H/s的跳频信号，跳频带宽为180 MHz，在跳频带宽内存在不同频率的若干定频信号 （频率为虚拟Nyquist速率下的归一化数字角频率），共采集了20跳的AIC信息，相对于Nyquist速率的压缩比为60。通过计算机仿真了在不同数量的定频干扰信号下，原始混合信号经过堙灭滤波器之后跳频信号的分离情况，如图1～图3所示。可以看到，尽管随着定频干扰信号的增多，堙灭滤波器仍能够较好地分离出所需的跳频信号。

图2 从20个定频干扰信号中分离出跳频信号

3 讨论和总结

本文提出的基于堙灭滤波技术的跳频信号分离技术，为对跳频信号的高精度定位提供了一种新的思路。计算机仿真表明,该方法能实现从多个定频干扰信号中分离出所需的跳频信号。

图3 从30个定频干扰信号中分离出跳频信号

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