无线数字通信网对抗效能实时评估技术研究

王航王瑜

（中国洛阳电子装备试验中心洛阳471003）

无线数字通信网对抗效能实时评估技术研究

王航王瑜

（中国洛阳电子装备试验中心洛阳471003）

通信网对抗效能评估是当前通信对抗仿真研究的重点问题之一，目前所采用的通信对抗效果评估方法多数为非实时分析，是在仿真实验结束后进行的人工计算处理，无法提供实时的仿真评估数据输出。针对以上问题，论文对无线数字通信网对抗过程进行了建模仿真，研究了实时评估技术的应用方法，为探索通信对抗效能实时评估方法提供了一定的参考。

通信网对抗效能实时评估；建模仿真；DoDAF

Class NumberTP391.9

1 引言

通信网对抗效能评估［1］是当前通信对抗仿真研究的重点问题之一。在进行通信对抗仿真的过程中，会产生大量实验数据，对如何使用适当的评估方法有效利用实验数据掌握当前对抗态势，以及评估数据实时输出等问题的研究，对于仿真过程有着重要意义。目前所采用的通信对抗效果评估方法多数为非实时分析，是在仿真实验结束后进行的人工计算处理，无法提供实时的仿真评估数据输出，这对于仿真实验存在着不可忽视的影响。

针对以上问题，本文以无线数字通信网为研究对象，选取误码率作为通信干扰效能评估指标［2～4］，借鉴美军DoDAF分析对抗过程，研究了通信网对抗效能实时评估算法以及建模仿真方法，为探索通信对抗效能实时评估方法提供了一定的参考。

2 通信网干扰模型

本文借鉴美军DoDAF思想［5］，根据需求从行动视角中选取高级行动概念图、行动节点连接描述、行动信息交换矩阵、逻辑数据描述等产品作为参考，建立了总体对抗关系、对抗节点连接关系、节点信息交互关系以及逻辑数据等模型。

考虑信号传播衰耗及干扰的极化损失，在通信被有效干扰压制时，通信发射机、通信接收机、干扰机的位置应满足空间三角结构关系［6］。本文选取具有代表性的纵横式网络为通信网络结构，总体对抗关系如图1所示。

2.2 对抗节点连接关系

为方便性和一般性起见，这里将通信网抽象为主台和属台1、属台2和属台n四个模块，当干扰机主瓣对准一台通信设备进行干扰时，对通信网内其它通信设备也会产生影响，即一台通信设备所受的干扰为主要干扰信号和受其它干扰机影响的干扰信号之和，对抗双方节点连接关系为图2所示。

2.3 节点信息交互关系矩阵

根据图1所确定的干扰组与通信网及通信网内部各通信设备之间的关系，可确定各节点之间的信息交互关系矩阵，表1标示了对抗过程中各节点交互的信息要素，并将各节点间的信号的相互作用与发出、接收信号的行动节点和其满足的需求线相关联，由此可得到对抗过程中的信息流向。

2.4 逻辑数据模型

11月21日，Dolce&Gabana创始人被爆出辱华言论，中国明星纷纷拒绝参加在当晚举办的大秀。在大秀取消次日，Dolce&Gabana一夜之间就从中国的电商平台上销声匿迹，与之相关的一切关键词均被平台屏蔽。

通过对干扰行动过程、节点连接关系及信息交互关系的分析，可得出分析无线通信网干扰效能所需要的参数及参数之间的相互关系，通信网对抗效能逻辑数据模型如图3所示，逻辑数据模型可提供系统开发所需的基本数据结构。

表1 节点信息交互关系矩阵

3 干扰效能计算模型

3.1 无线通信网定频通信计算模型

设干扰组内共有M台干扰机，通信网内有N台通信设备，通信网内各通信设备通信距离相同，且均使用同一频率进行通信，参照通信网干扰效能计算方法［7］，第n个电台接收到的信干比为

3.2 无线通信网异频通信计算模型

设干扰组中m1台干扰机在主台频率上干扰，记为集合M1，m2台干扰机在属台频率上干扰，记为集合M2。参照通信网干扰效能计算方法［7］，主台接收到的信干比为

当其中一部电台对属台通信时，分为两种情况计算：

若此电台是主台，则

若此电台是属台，则

3.3 通信网对抗效能评估指标计算模型

根据上述两种计算模型，可推导出通信网对抗效能评估指标计算模型，推导过程如下：

1）由定频/异频计算模型所得的信干比ρi(sn)，再根据具体的通信体制计算出从第S个电台向第n个电台发信时的误码率Pe(sn)，本文重点研究了在高斯白噪声条件下，相干2ASK、非相干2ASK、相干2FSK、非相干2FSK等六种常用的数字调制方式［4］下效能评估计算模型。

2）第n个电台收信被干扰的综合误码率可通过下式计算：式中：取Pe(nn)=0。

3）对Pe(n)用电台n的威胁等级Wn加权运算可以得出整个通信网被干扰的综合误码率Pe(net)：

4）假设整个通信网通信时间是同步的，在干扰需要引导的情况下，设通信时间为Tc，侦查时间为TD，干扰机反应时间为Ta，则考虑干扰引导的综合误码率为

通过上述计算模型的建立，再根据军事应用中对数字通信系统受扰等级的划分标准［7］，就可以分析整个无线数字通信网的受扰程度。

4 实时评估工具的设计与实现

根据上述算法及实时评估［8～10］工具基本需求，系统采用模块化设计［11］的理念，将不同系统功能封装成独立的功能模块，可实现输入条件正确性检查、评估指标值计算、绘制分析对比曲线等功能［12～13］，系统功能架构及运行流程如下：

4.1 系统功能架构

通信网对抗效能实时评估系统主要由控制模块、算法模块和曲线绘制三个功能模块组成，可实现输入条件及数据的正确性检查和通信网对抗效能评估指标值的实时计算输出，并根据评估指标值绘制实时数据分析对比曲线等功能，为仿真过程中的实时数据处理分析提供支撑，系统功能架构设计如图4所示。

4.2 系统流程图

通信网对抗效能实时评估系统通过调用系统控制模块、算法模块、曲线绘制模块等独立的系统功能模块来实现输入条件及数据的正确性检查及条件选择判断、评估指标值计算及实时数据分析对比曲线绘制功能。系统流程图如图5所示。

5 系统应用示例

为验证计算模型的合理性和系统功能，本文采取人工设置的方式输入仿真条件及对抗参数如下。

通信网内部署4台通信设备，其中1个主台，其余为属台，工作频率为300MHz（单频网），威胁因子W0=0.4，Wn=0.2，n=1，2，3。各电台接收信息频数μ相等；通信网内个电台通信距离均为30km；干扰组内配置4部干扰机，在通信网周围均匀部署，与所分配的干扰目标距离均为20km；极化方向γ=1，频率对准程度Brj=0.8；辐射天线均为对数周期天线，电波传播衰耗为自由空间传播衰耗。

系统运行及输出结果如图6所示，左侧为数据输入/读取区域，支持人工输入或自动读取参数，提供单频/异频及通信体制等多种计算模式选择；右侧为结果输出及曲线绘制区域，提供传播衰耗/通信网误码率计算、计算结果输出、变化曲线实时绘制等功能。

6 结语

本文研究了实时评估技术在无线数字通信网对抗仿真中的应用，构建了以误码率为效能评估指标的无线数字通信网效能评估模型，开发了通信网对抗效能实时评估工具，该系统的开发是对实时评估技术在对抗仿真过程中应用方法的初步探索，初步实现了实时评估指标值计算和分析对比曲线绘制，能够满足对抗仿真过程中实时数据分析的基本需求，为实时评估技术在对抗仿真中的应用方法提供了一定的思路。经过初步探索，该方法不仅局限于在通信网对抗效能评估中的应用，也可对其他仿真对抗过程中的效能评估提供支撑。本文在模型合理性验证、算法及系统运行优化、仿真实验的具体设计、评估分析指标的进一步量化、干扰策略优化等方面还需进一步研究，另外，如何分析扩频、跳频体制通信网的干扰效能，拓展完善系统功能，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，助理工程师，研究方向：作战分析仿真。王瑜，男，博士，工程师，研究方向：作战分析仿真。