摘 要：介绍了DS/BPSK扩频系统的基本原理，分析了单频干扰下的抗干扰性能，给出了单频干扰DS/BPSK扩频系统的最佳频率位置，建立了基于Simulink的单频干扰下的DS/BPSK扩频系统仿真模型，通过Simulink仿真分析，给出了单频干扰下系统各个阶段的频谱图及不同信噪比下的误码率,仿真结果表明：该方法对DS/BPSK扩频信号中心频率区域的干扰效果极其明显。
关键词：DS/BPSK扩频系统;单频干扰;Simulink仿真;误码率
中图分类号：TN911 文献标识码：A
文章编号：1004373X(2008)0111003
Research on the Method of Single-Tone Jamming of DS/BPSK Spread Spectrum
System and Implementaion of Simulation
LIU Jianfeng
(Xi′an Communication Institute,Xi′an,710106,China)
Abstract：This paper introduces the basic principle of DS/BPSK spread spectrum system,analyses performance of single-tone jamming,provides perfect location of frequency of interfering DS/BPSK spread spectrum system,and creates a model of simulation of DS/BPSK spread spectrum system under the condition of single-tone jamming.It also provides PSD of every stages and BER under different SNR.The result demonstrates that interfering central frequency of DS/BPSK spread spectrum signal has great effect.
Keywords：DS/BPSK spread spectrum system;single-tone jamming;simulink simulation;bit error rate
1 引 言
在军事通信中，干扰技术和干扰方法越来越受到人们的重视，世界上许多国家都投入了大量的人力和物力，采用
各种不同的方式对此进行研究。然而随着通信技术的发展，抗干扰技术也日益成熟,因此研究新的、高效的干扰方法成为研究人员面前的一个重要课题。我国对干扰技术也开展了研究，但计算机仿真技术在其中的比重较小，还远不够深入和广泛。如何将两者有机地结合起来,充分利用计算机仿真工具开展研究,加快我国干扰技术体制和装备的发展,满足未来高技术战争的需求,将是非常有意义的课题。基于此,本文应用Simulink仿真工具对典型单频干扰技术作了性能仿真分析研究，给出了单频干扰DS/BPSK扩频系统的最佳频率位置。
2 DS/BPSK扩频通信系统模型
直接序列扩展频谱系统是用待传输的信息信号与高速率的伪随机码波形相乘后，去直接控制射频信号的某个参量，来扩展传输信号的带宽。用于扩展频谱的伪随机序列称为扩频码序列,直接序列扩展频谱通信系统的简化方框图参见图1。在直接序列扩频通信系统中，通常对载波进行相移键控调制。为了节约发射功率和提高发射机的工作效率，扩频通信系统常采用平衡调制器,抑制载波的平衡调制对提高扩频信号的抗侦破能力也有利。在发送端，待传输的数据信号与伪随机码(扩频码)波形相乘(或与伪随机码序列模2加)，形成的复合码对载波进行调制，然后由天线发射出去。在接收端，要产生一个和发送端中的伪随机码同步的本地伪随机码对接收信号进行解扩，解扩后的信号送到解调器解调，恢复出传送的信息。
3 误码率分析及系统建模
单频干扰是一类特殊的干扰，可将其作为带宽为零的窄带干扰来处理，假设系统是线性的，且同步已经建立，所用扩频通信系统模型见图1。对于单频干扰信号J(t)=Aicos(2πf1t+φ)，假设φ是在[0,2π]内均匀分布的随机变量，则自相关函数为：
则伪随机扩频码序列c(n)的功率谱密度为：
文献[2]指出，未编码DS/BPSK通信系统在随机干扰和白噪声环境下的系统误比特率为：
所以DS/BPSK扩频通信系统存在单频干扰信号时的误比特率为：
从式(7)可以看出，对于单频干扰信号而言，当f1=f0时，既当单频干扰信号中心频率和DS/BPSK扩频信号中心频率重合时，误比特率最高，干扰效果最佳；当单频干扰信号中心频率偏离DS扩频信号中心频率时，误比特下降，干扰效果变弱。偏离中心频率越远，干扰效果越差。根据上述单频干扰性能分析，建立如图2所示的DS/BPSK扩频系统的单频干扰模型。
首先，截获敌方扩频信号，对其进行频谱分析，检测出DS扩频信号中心频率，然后在敌方DS扩频信号中心频率最接近的位置，即在f1f0区域发送强功率单频干扰信号，这样就可形成最佳干扰，导致敌方DS扩频
系统高的误比特率，从而阻碍甚至终止通信，达到干扰目的。
4 仿真实现及结果分析
根据DS/BPSK扩频系统基本原理，针对上述提出的干扰方法，构建如图3所示的基于Simulink的在单频干扰下的DS/BPSK扩频系统。
结合Matlab语言，给出了在不同信噪比，不同频率的单频干扰下的误码率和频谱图。DS/BPSK扩频系统的信源来自Simulink模块库的Randon Integer Generator随机整数产生器，数据以基于帧的方式输出，比特率为0.1 kb/s，其频谱图如图4所示。数据经扩频、调制之后的频谱图如图5所示，扩频后的宽带信号经过无线信道传输，受单频干扰，其扩频信号谱图如图6所示，为分析方便没考虑多径干扰问题等其他非敌意干扰。最后解扩得到的接收端数据频谱如图7所示。[JP]
从上面不同阶段的信号频谱图可以看到：信源数据信号(见图4)受强功率单频干扰后到达接收端的数据(见图7)的功率谱密度有明显的降低，功率损失达80%以上。同时比较单频干扰前的扩频信号频谱(如图5所示)和单频干扰之后的扩频信号频谱(如图6所示)发现：在扩频信号频谱中心附近出现了一个功率很强的干扰信号，这就是单频干扰所致。
为了进一步说明本文提出的DS/BPSK扩频系统的单频干扰方法的有效性，给出了在不同信噪比，不同单频干扰频率条件下的误码率。从图5可以看到，发送数据信号经扩频之后频谱展宽，而且展宽频谱的中心频率主要集中在零频附近，因此可以在其中心频率附近(零频附近)发射一个强功率单频干扰信号对DS/BPSK扩频系统实施干扰。如图8所示的是频率在扩频信号频谱中心附近即零频附近的单频信号干扰下的误码率。
从图8可以看到系统在单频干扰下的误码率明显高于没有单频干扰下的误码率，干扰效果明显。假设单频干
扰信号中心频率偏离DS扩频信号中心频率很远，此时的频谱如图9所示，误码率如图10所示。
从图9,图10可知，当单频干扰信号中心频率偏离DS扩频信号中心频率很远时，基本上起不到效果，误码率和频谱很接近没有单频干扰时的情况。因此单频干扰信号频率的选择是关键，必须根据截获的敌方信号频谱特性来确定单频干扰信号的频率，这种干扰方法实质上是一种瞄准式干扰方式。
5 结 语
从仿真结果来看，对DS/BPSK扩频系统的中心频率实施单频干扰是一种最佳的干扰方法，可以大大降低其通信能力，前提条件是必须对截获的敌方扩频宽带信号进行分析，探测出敌方扩频信号的中心频率，然后用接近其中心频率的单频干扰信号以极强的功率干扰敌方扩频信号。一般来说，敌方扩频信号的截获的难度较大，且即便是截获了敌方信号，其中心频率的确定也有难度，因此对于敌方扩频信号的截获需要做进一步的研究。
参 考 文 献
［1］Roger L Peterson,Rodger E Ziemer,David E Borth.Introduction to Spread Spectrum Communications[M].BeiJing:Publishing House of Electronics Industry,2006.
［2］张邦宁,魏安全,郭道省.通信抗干扰技术[M].北京:机械工业出版社,2006.
［3］田日才.扩频通信[M].北京:清华大学出版社,2007.
作者简介
刘剑锋 男，1980年出生，湖北天门人，在读硕士研究生。从事通信干扰与抗干扰方向的研究。
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
