跳频通信中的抗干扰同步算法研究

摘要：跳频通信体制以其较好的抗干扰和低截获性能，在军事通信中有着广泛的应用，其中跳频同步是该体制的关键技术之一。为提高跳频通信系统抗干扰性能，提出了一种具有自适应抗干扰能力的跳频同步方案，并给出了系统框图及关键算法分析及性能讨论。最后仿真结果表明，该同步方案具有抗干扰能力强，捕获概率高，虚警概率低的特点，而且在保证同步时间要求的前提下，具有根据信道特性，自适应地调整抗干扰门限的能力。
关键词：跳频同步；捕获概率；虚警概率；抗干扰；自适应

0 引言
复杂电磁环境下的现代战场上，存在着很多人为干扰，这些有针对性的干扰信号会严重地影响我方在战场上的信息传输。现今对抗干扰的方法有扩频通信、信道纠错编码等技术。其中作为扩频通信中的跳频通信，以其抗干扰、抗衰落、抗截获等优良性能，在军事通信中有着及其重要的地位。
跳频通信中，跳频同步策略对于系统的性能指标有着极大的影响，是系统可靠性的关键所在。由于跳频同步策略中用到的频点数量相对随机跳的频点数量少得多，而且由于其重复性很高，极易受到敌方的侦测和干扰，给系统的可靠性带来极大的隐患。通常的同步头法和自同步法的跳频同步策略，很难抵抗敌方的单音和多音干扰，而精确时钟法易受时钟漂移的影响，同步的精度不够，不利于在可靠性要求极高的军用通信中使用。
在敌方侦测到我同步跳频点并开始加以干扰的过程中，我方有少许时间是可以有效通信的，故我方认为对于最先接收到的信息给予较高的信任度，在后续的信号处理中起到很重要的作用；同时我方需要能够仅用几位有效的频点信息就能够完成同步跳转随机跳的工作(跳频同步)，其余信息可以作为剔出干扰的校验信息，故设计策略要求在获得较少的有效频点峰值信息的情况下，可以有效地完成跳频同步工作的要求，所以需要在同步头序列中加入定位信息。

1 跳频同步头的设计
为了完成提出的在获得较少有效频点峰值信息的情况下，可以有效地完成跳频同步工作，需要设计发送端同步跳的跳频序列。
若使用跳频同步搜索方法，接收端在获得有效频点峰值信息的时候，可以从中获得的信息有：
频点信息，即F1，F2，F3，F4；频点的前后顺序关系，即F1频点接的是F2频点，而不是其他频点；频点之间的间隔信息，即F1与F3之间的间隔为一跳。
将发送端频点序列设计成F1，F1，F2，F3，F4，F3，F2，F1，F3，即按照上面的3条信息分析，由此序列中任意的两个频点的信息，都完全可以确定它们在此序列的位置。由于发端序列中任意两个频点所确定的位置信息是惟一的，故可以推断出当前收到的频点信息与同步跳转随机跳位置之间的距离，亦可以给出同步跳转随机跳的时间信息，这是所需要的，而且以同样频点组成的这样的序列有很多组，可以保证发端同步序列在频点确定的情况下可以有较大的选择空间。

2 系统框架
跳频系统的总体框图如图1所示。

其中频点跟踪同步、同步跳转随机跳定时信息的确定及抗干扰处理是此处提出算法策略的重点。由于本文算法是从接收到能量峰值、频点值和峰值之间的距离来提取所需要的信息，而不是频点传送的调制信息，故本文的算法策略对于调制方式没有限定，可以很好地和现行的各种调制解调方式相结合。