无线电抗干扰通信原理及应用 苟彦新 第1章.ppt

(4) 现代卫星通信采用的跳变点波束新技术。它可使卫星获得很高的Ｇ／Ｔ和ＥＩＲＰ值。在有干扰的环境中，可大幅度改善接收机前端的信干比。 可使地环球站用小尺寸天线获得较高的吞吐量，用少量的跳变波束簇来覆盖地面面积。 在不增加发射功率的条件下，可提高卫星通信的可靠性。  作者在近几年的研究中，根据现代战争电磁环境极其恶劣， 电子战斗争极其复杂的局面，提出了“通中扰，扰中通”的攻防兼备的通信对抗新思路， 即在设计抗干扰信号时，根据通信干扰和反干扰理论， 把被传输的信号经过复杂的多域处理，使通信信号和干扰信号融为一体， 在对敌通信造成强干扰的同时， 我方可顺利实现信息传输。 由于这种信号的抗干扰、抗截获、 抗衰落能力特别强，因此既可实现“通中扰”，又可实现“扰中通”或“动中通”。 1.2.4 信号安全传输中的低的利用概率(LPE) 1. 低的利用概率的基本概念 为了安全传输信息，对被传信息进行特定的加工处理，形成非接收方(例如敌方)难以成功侦收的信号，“阻止”非接收方成功进行检测、 频率估计、 特征提取、 恢复信息的概率称为低的利用概率(LPE， Low Probability of Exploitation)。 这个概念比人们常用的低的截获概率(LPI，Low Probability of Intercept)和低的检测概率(LPD， Low Probability of Detection)要广泛、 完善得多。 也就是说， LPE包括了LPI 和 LPD的内容。 安全传输除了可使信号具备低的利用概率之外，另一个很重要的目的就是能抑制干扰。因此，撇开抗干扰(AJ)来研究低的利用概率(LPE)是不现实的， 也是不恰当的。这是因为LPE的几个重要方面都在于阻止干扰方在实现攻击之前进行通信电子支援的行动，使敌方难以获取我方各种信号的参数和要素， 或者使敌方根本不了解我方通信信号的存在，无法实施准确的干扰攻击。从这个意义上讲，信号的LPE设计与抗干扰接收设计之间存在着某些相似性。这一点正好反映了信号的LPE设计和抗干扰设计之间的内在关系。读者从后面的章节中可以看到，一个具有强抗干扰能力的信号， 必然具备良好的LPE性能。 2. 低的利用概率信号设计原则 低的利用概率信号设计原则是:由于一些LPE设计参数与基带信息无关，因此可以把它们当作载波参数来考虑。最常用的LPE参数为载波出现时间、载波相位和载波频率。在伪随机噪声（PN）发生器的控制下改变其中一个或多个参数，其结果是产生一个PN控制的载波，使载波的时间或载波的相位图形在侦收机处产生不确定性。为了获得有效的LPE信号，LPE信号载波必须设计得很复杂才能使非法侦收机无法预测其定时、频率或相位图形。 信号设计时必须便于己方接收机匹配处理，实现正确接收，抑制干扰。为了设计这类结构上随机且复杂的信号，载波在一段时间间隔里应该是变化多端的，而信息或基带信号却是有特定规律的。载波的带宽必须远远大于信息速率或基带带宽。如果比特时间为T秒，占用带宽为BHz，那么对LPE信号设计的要求是B1/T，即TB的乘积远远大于1。TB值大的波形要比TB值小的波形更复杂，更易产生不确定性。为了使LPE信号更为有效，要有足够的TB值使非法侦收方无法预测信号。通信的传播介质对LPE信号设计有很大的影响，也会影响应用系统的性能。LPE通信系统的目的就是充分利用通信方和已预见到的非法者之间在传输介质上存在的差异。 1.3 通信抗干扰理论与技术 1.3.1 噪声通信理论 根据信息论的基本理论可知，一个频带宽度为B，平均发射功率受限为S，受白色高斯噪声干扰的传输系统的最大传输容量为 此式称为香农(Shannon)公式。由香农公式可以证明，应用适当的编码，通信系统可以此速率传输信息，而且所传信息的错误概率可逼近任意小。这种适当的编码，目前是指将信号变换成带限的类高斯白噪声进行传输，在接收端，再用完全相同的带限高斯白噪声码进行相关检测。 由于高斯白噪声的频谱密度在整个无线电频谱范围内几乎均匀分布，是一种不可能事先完全确定的非周期序列，目前人类还无法复制和利用， 因此香农公式是理想传输系统的传输容量。该公式表明在信道存在高斯白噪声干扰时，一条信道无差错地传输信息的能力与传输信息所使用的信号带宽之间应具有的关系，也可以理解为信道能传送的最大速率受信道带宽和信噪比的限制。显然，在无噪声的信道中（N=0），信道容量为无限大。然而在实际信道中，噪声和干扰总是存在的，因此信道容量也总是有限的。 香农公式还表明，在保持传输信息量不变的条件下，带宽和信噪比是可以互换的。因此可