[发明专利]认知跳频通信抗干扰容限确定方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种抗干扰容限确定方法，可用于认知跳频通信系统抗干扰能力的论证。

背景技术

在常规跳频通信系统中，较宽的信道频带被划分为许多精细化的频率间隙，简称频隙，发送端按照伪随机码发生器的输出序列决定跳频图案，跳变地选择一个或者多个频率间隙发射经过编码和载波调制的信号，由于该通信方式具备抗衰落与抗干扰能力强、多址组网便利、易于兼容窄带通信制式、抗截获性能优越等特点，已被广泛应用于军事和民用通信领域。

近年来，传统的跳频通信遇到多种实际应用方面亟待解决的问题：频谱资源日益紧缺和用频设备剧增迫切需要实现频谱的高效利用；现有固定跳频体制无法适应高动态复杂突变电磁环境；恶劣频谱环境下多种类型的强干扰对传统跳频威胁日趋严重。针对传统跳频面临的挑战，以实时频谱感知为基础、动态频谱分配为过程和合理无线频谱管理为结果的认知无线电思想被创造性地与传统跳频有机结合在一起，发展成为全新的技术领域——认知跳频，该技术被认为是消除传统跳频系统用频困扰的有效途径之一。

认知跳频技术在常规跳频机制的基础上，采用认知无线电技术快速准确地对宽频带内的电磁态势进行感知，评估跳频频率间隙的占用度状况，根据评估的结果构建跳频系统架构模型，选取最优的系统参数，调整跳频通信的机制。认知跳频系统一般由跳频发送单元、跳频接收单元、认知单元以及主控单元组成，系统框图如图1所示，跳频发送单元主要完成跳频通信信号的生成和发送，跳频接收单元主要完成通信信号的同步和解调，认知单元主要完成跳频通信信道即时细致的感知，主控单元主要完成链路汇合功能，利用认知单元获取的干扰态势生成新的跳频图案，并同时下达给跳频收、发单元，以实现最大程度的强干扰信号规避。显而易见，认知跳频系统采用主动感知和躲避干扰的方式，具有一定抗干扰的能力，在通信系统在设计、研制、测试以及验收的过程中，需要准确量化其抗干扰能力，跳频、扩频以及编码等方式形成的抗干扰能力都已经存在准确的理论表达式，但是目前由认知形成的通信抗干扰能力分析尚属空白。

目前公开的文献只简单表述了认知跳频具备抗干扰的能力，但没有分析认知抗干扰的容限以及影响认知抗干扰能力的因素，不利于认知跳频通信优化配置，最大化认知抗干扰能力。

发明内容

本发明的目的在于提出一种认知跳频通信抗干扰容限确定方法，以为认知跳频系统抗干扰能力分析提供理论依据和参数优化支撑，利于认知跳频通信优化配置，最大化认知抗干扰能力。

为了完成上述目的，本发明的技术方案包括如下：

(1)确定和配置认知跳频通信系统的参数：

认知跳频通信系统的整个带宽被划分为n个频隙，假定通信过程中所有可用频隙被使用的可能性相等，每个频隙内信号的功率为S，噪声的功率为N；

在跳频带宽内产生部分频带干扰，假定部分频带干扰覆盖k个跳频频隙，每个被干扰的频隙干扰功率都为J，且干扰覆盖的范围周期性随机变化；

假定认知跳频通信系统利用认知单元对部分频带干扰进行感知，且认知单元对干扰感知的虚警概率和漏警概率分别为P_f和P_m，当干扰发生改变时，系统的认知单元能立刻进行感知；

(2)构建计算跳频通信系统的误比特率P₁和认知跳频通信系统的误比特率P₂的公式如下：

其中，n为总的跳频频隙个数，k为跳频带宽内被干扰覆盖频隙个数，i为感知时漏警的频隙数，j为感知时虚警的频隙数，F(·)为跳频通信系统在单一频隙工作时的误比特率函数,S/N为性噪比，S/(N+J)为信干噪比，k′＝k-i+j，P_m为感知算法的漏警概率，P_f为感知算法的虚警概率，P_ij为i与j联合分布概率，如果i与j相互独立，则

(3)假定干扰变化周期为T_L，链路会合延时为T_S，根据(2)的结果，构建计算有链路回合延时时认知跳频通信系统的误比特率P_e的公式如下：

(4)根据认知跳频通信系统误比特率P_e和跳频通信系统的误比特率P₁的公式，计算认知跳频通信系统的抗干扰容限：

C＝C₀+F^-1(P_e)-F^-1(P₁)