基于欺骗式干扰的JTIDS侦察装备MSK解调性能分析✴

刘子旭，杨建波，杨波（空军航空大学，长春130022）

基于欺骗式干扰的JTIDS侦察装备MSK解调性能分析✴

刘子旭，杨建波，杨波
（空军航空大学，长春130022）

分析了对美军先进的作战指挥数据链Link16进行欺骗式干扰的可行性。以此为目的，重点分析了JTIDS侦察装备频移载波相干MSK解调原理，通过Matlab仿真实现JTIDS信号的发射与接收过程，最后统计相干解调后不同信噪比下信息码元的误码率，得到该方法的解调性能，为形成欺骗式干扰打下基础。

JTIDS；数据链；欺骗式干扰；相干解调；码元恢复

1 引言

在美军近几次战争中，数据链在综合效能排名中超越“战斧”式导弹和航空母舰等位居第一位。随着区域形势的发展，使得对Link16数据链及其对抗手段方面的研究显得尤为重要和迫切。

目前，国内外对于JTIDS信号侦察技术的研究相对较少，大多停留在理论层面。对于侦收方来说，为了实现欺骗式干扰需要形成与原JTIDS信号较为相关的欺骗信号，这使得侦察设备不仅需要提取JTIDS信号特征，还需尽可能地通过解调、解扩频和RS译码等手段恢复所截获的信息码元。本文利用检测器的处理结果对接收到的信息进行了相干MSK解调，并在不同信噪比条件下统计出平均误码率，得到该方法下的解调性能，初步完成对传输码元的恢复。

2 欺骗式干扰Link16的可行性分析

由于Link16综合采用了跳扩频、纠错编码和MSK调制等技术［1］，增大了对其进行侦察干扰的难度，但该系统并非完全无懈可击。对Link16网络进行宽带阻塞式干扰固然可行，但其耗能大、盲目性强的缺点也暴露无疑，并且Link16是无中心节点的通信网络，即使某些终端受到压制而失效，系统的自组网能力可以通过其他中断继续通信，整个网络不会因为个别终端失效而崩溃，达不到预期的干扰效果［2］。于是可以考虑采用欺骗式干扰的方法，降低网络传输性能。干扰系统首先通过宽带侦察接收机对空间中JTIDS信号进行快速侦收，在估计出信号的基本参数后，进行信号处理，恢复侦收信号的传输码元，利用该码元生成与JTIDS原始信号具有较强相关性的干扰信号并由干扰发射机发射出去。这种欺骗式干扰信号由于同Link16链路中传输的信号相似度较高，因而可以获得较好的干扰效果。

3 MSK调制技术

最小频移键控（Minimum Shift Keying，MSK）［3］是指调制指数为0.5的CPFSK（Continuous Phase Frequency Shift Keying），既能提高频带利用率，又能改善频谱特性的调制方式，其调制信号具有频带窄、能量集中、旁瓣滚降快等特点。MSK信号是一种恒包络的、连续相位的调频信号，信号没有相位突变，因此，能有效地减少带外功率辐射。从调制角度分析，MSK信号的数学表达式可表示为

根据式（1）构成的方框图如图1所示。

4 侦察接收机JTIDS信号解调技术分析

接收机经过前端处理将已知信号载频的JTIDS信号sI（t）（MSK信号）经过带通滤波器（BPF），滤除带外噪声后分上下两支路，分别用频率为ω1和ω2的本地载波进行相干解调的方法实现对信号的解调恢复，其中ω1和ω2可以由JTIDS检测器输出。但对于分频得到频率为ω1和ω2与对应的某一个1码（或0码）的波形可能存在π的相位误差，因此需要对积分后的数据取绝对值来消除这种相位误差［4］，流程图如图2所示。

为了利用MSK信号1码和0码波形正交的特点，达到降低误码率的目的，可以将接收到的JTIDS信号分解为

由于ω1很大，则y1=Tc。

下支路：

当dk=-1重复上述过程，可得：

因此，对于输出信号y1和y2：如果y1＞y2，则判dk= +1，即为1码；如果y1＜y2，则判dk=-1，即为0码。

5 仿真与分析

在仿真中，首先建立JTIDS发射系统，生成JTIDS信号，信号产生框图如图3所示，逐次经过图中步骤产生的JTIDS信号如图4所示。

图4 为20 dB信噪比下20个JTIDS信号脉冲的时域波形及其对应的频谱。从图中可以看到，JTIDS信号脉冲宽度为6.4，脉冲周期13，载频在969～1 206 MHz伪随机跳变。在侦察接收端，利用960 MHz本振将JTIDS信号跳频频率降至9～246 MHz，码元宽度Tc=0.2μs，采样频率设定为500 MHz，经过TFA（时频分析）后得到如图5所示的全景时频图。

图5 即为侦收方截获到的JTIDS信号，以全景时频图的方式显示。随后随机抽取一个脉冲（仿真中选取第9个脉冲信号）得到其载频值，于是此时，将该脉冲信号输入解调系统得到其时域波形如图6所示，反向查找发射系统第9个脉冲信号的码元信息与解调恢复的码元信息对比如图7所示。

图6 为第9个脉冲6.4μs内的时域波形图。图7所示为信噪比在8 dB时解调后的码元恢复情况，可以看到，未进行解扩频前的32位码元信息与原始码元完全一致，误码率为0。为了获得不同信噪比条件下误码率的变化情况，利用蒙特卡罗法对每一个信噪比仿真得到100组数据，取平均得到的解调性能如图8所示。

从图8中可以看到，随着信噪比的降低，MSK解调产生的误码率会随之升高，字符错误率也随之增大。然而考虑到解调后还需进行RS译码，能对一定个数范围内的错误字符进行纠错，所以该方法可以运用于JTIDS信号的解调中来初步恢复码元信息。

6 结束语

本文从对Link16网络进行欺骗式干扰的目的出发，详细分析和描述了对侦察到的JTIDS信号进行相干解调的步骤与方法，对比原始码元，得到了不同信噪比下对应的MSK解调后误码率曲线，可以应用于侦察装备对JTIDS信号码元信息的初步恢复，为JTIDS侦察装备的论证提供理论依据。然而该方法的前提是对JTIDS信号的载频有较为准确的估计，故称之为相干解调。经研究发现，在不提取JTIDS载频信息的情况下进行非相干解调也能恢复出原始码元信息，该方法处理速度快，但在解调性能方面还需在接下来的工作中具体分析。

［1］Warren J Wilson.Applying Layering Principles to Legacy Systems：Link 16 as a Case Study［C］／／Proceedings of 2001 Military Communications Conference.McLean，Va，USA：IEEE，2001：526-531.

［2］刘治国，赵新国.基于信号分析的Link16干扰策略研究［J］.舰船科学技术，2007，29（3）：83-86. LIU Zhi-guo，ZHAO Xin-guo.Research on Link16 jamming methods based on signal characteristic analysis［J］.Ship Science and Technology，2007，29（3）：83-86.（in Chinese）

［3］樊昌信，曹丽娜.通信原理［M］.北京：国防工业出版社，2004. FAN Chang-xin，CAO Li-na.Communication Theory［M］. Beijing：National Defense Industry Press，2004.（in Chinese）

［4］胡敏.MSK数字化信号调制解调技术［D］.长沙：中南大学，2007. HU Min.MSK digital signal modulation and demodulation techniques［D］.Changsha：Central South University，2007.（in Chinese）

LIU Zi-xu was born in Xianyang，Shaanxi Province，in 1987. He is now a graduate student.His research direction is electronic countermeasure.

Email：m-zixu-j＠163.com

杨建波（1962—），男，吉林九台人，博士，空军航空大学副教授，主要从事通信对抗技术与装备研究；

YANG Jian-bo was born in Jiutai，Jilin Province，in 1962.He is now an associate professor with the Ph.D.degree.His research concerns communication countermeasure technology and equipment.

杨波（1959—），女，河北乐亭人，硕士，副教授，主要研究方向为航空雷达对抗。

YANG Bo was born in Leting，Hebei Province，in 1959.She is now an associate professor with the M.S.degree.Her research direction is aviation radar countermeasure.

MSK Demodulation Performance Analysis of JTIDS Surveillance Equipment Based on Deception Jamming

LIU Zi-xu，YANG Jian-bo，YANG Bo
（Aviation University of Air Force，Changchun 130022，China）

The feasibility of implementing deception jamming for Link16 of U.S.forces is analysed.The principle of frequency shift carrier coherent MSK demodulation of JTIDS surveillance equipment is emphatically analysed.The transmission and receiving of JTIDS signals is simulated with Matlab，and according to the statistical information of symbol error rate under different SNR after demodulation，the demodulation performance of this method is obtained，which lays the foundation for deception jamming.

JTIDS；data link；deception jamming；coherent demodulation；symbol recovery

TN763

A

10.3969／j.issn.1001-893x.2012.02.015

刘子旭（1987—），男，陕西咸阳人，空军航空大学硕士研究生，主要研究方向为电子对抗；

1001-893X（2012）02-0194-04

2011-08-29；

2011-11-25