GMSK跳频通信跟踪干扰性能分析

摘 要： 对FH-GMSK（Frequency Hopping-Gaussian Filtered Minimum Shift Keying）通信系统进行了研究,分析了FH-GMSK通信系统的基本原理和系统模型；对跳频通信中的跟踪干扰进行了研究；在Simulink下搭建了FH-GMSK通信系统和跟踪干扰模块；分析了在不同时间延迟和不同信噪比下跟踪干扰对FH-GMSK通信系统的误码率性能。仿真结果表明，在信噪比一定的情况下，时间延迟为零时，跟踪干扰效能最佳，随着时间延迟的增加，误码率逐渐下降，当时间延迟大于跳频驻留时间时，干扰失效；而当时间延迟一定时，随着信噪比的增加，误码率始终保持在0.3以上，给FH-GMSK通信系统造成极大的威胁。
关键词： 跳频通信； GMSK调制； Simulink仿真； 跟踪干扰； 时间延迟； 误码率

跳频通信因其良好的抗干扰性、低截获概率及组网能力，在战术通信中得到了广泛的应用。GMSK作为一种高效的调制技术，其信号功率谱主瓣宽度小，能量集中，因此在战场频谱资源极其宝贵的情况下，更加适合窄带信道中输出[1]。在固定的信道带宽下采用GMSK调制还可以获得更高的数据传输率，同时它对邻道干扰较小，抗干扰性能强。因此结合二者优势的军用跳频电台在跳频通信领域中得到了广泛的应用。
针对跳频通信的干扰包括阻塞干扰和跟踪干扰，在跟踪干扰的实现过程中，干扰机通过对跳频信号进行侦察、引导，在相应的频点上实施窄带噪声干扰或随机脉冲信号。在现有的干扰机中已有能同时监控80个相邻信道且扫描搜索速度为80 000信道/s的侦察接收机问世，这种侦察接收机对一定跳速下的跳频图案截获概率几乎达到100%。这是迄今为止对付跳频通信最理想的干扰手段[2]。跟踪干扰的干扰载体信号特征与跳频通信载体信号特征相吻合，其区别有两方面，一是调制的信息不同，二是与跳频信号存在时间延迟。
1 FH-GMSK基本原理及系统模型
GMSK是在MSK的基础上发展起来的一种数字调制方式，MSK信号没有一个紧凑的功率谱密度，频谱利用率较低。为了改善频谱利用率，在频率调制前用一个低通滤波器对基带信号进行预滤波，除去了信号中的高频分量，给出了比较紧凑的功率谱。因此GMSK调制信号实质上是先利用高斯滤波器将基带信号变成高斯型脉冲,然后再进行MSK调制。它保留了MSK信号包络恒定，并且带外功率谱密度下降快的优点，同时其信号的功率谱密度集中，减小了对邻道的干扰，由于数字信号在调制前进行了高斯预调制滤波，调制信号在交越零点不但相位连续，而且平滑过渡。因此在数字移动通信中得到了广泛使用。



3 计算机仿真及结果分析
为了验证跟踪干扰对FH-GMSK通信系统的性能影响，以超短波无线通信设备中的一些相关参数作为仿真的依据,在Simulink下构建了FH-GMSK通信系统和跟踪干扰模块。仿真中假设信息传输速率为1 200 b/s，跳速为200 Hops/s， 跳频频率数目为64、 跳频信道间隔为25 kHz，BT值取0.3，信道采用高斯加性噪声信道，调制和解调都采用相同跳频器产生的本地跳频载波以便实现同步。为了仿真需求，本文假定跟踪干扰每次都能跟踪上跳频信号。跟踪干扰中干扰信号源采用随机数字码流，干扰调制方式采用GMSK调制。下面分别对不同时间延迟下和不同信噪比下FH-GMSK通信系统误码率进行分析，分析跟踪干扰对其性能的影响。
3.1 不同时间延迟下跟踪干扰的误码性能分析
分析在不同时间延迟下跟踪干扰对FH-GMSK通信系统的性能影响，通过仿真，在信噪比一定的情况下，对FH-GMSK通信系统在跟踪干扰下的误码率进行计算。
　在仿真过程中，跳速为200 Hops/s，因此每一跳信号的驻留时间为0.005 s，把干扰机侦察引导时间通过时间延迟器代替，在仿真中跟踪干扰的跳频器采用和FH-GMSK通信系统中相同的跳频器，假设干扰机每次都能够跟踪上跳频信号，误码率曲线图如图5所示。