專利名稱：分時組頻點干擾多目標信號的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種適用于對GSM/CDMA2000/WCDMA等無線組網(wǎng)設(shè)備的干擾方法。更具體地說，是關(guān)于一種多頻點分組干擾多目標信號的方法。
背景技術(shù)：
在網(wǎng)絡(luò)中心對抗中，每個節(jié)點需要同其它多個節(jié)點進行通信，對網(wǎng)絡(luò)中單個節(jié)點或多個節(jié)點的有效對抗需要同時針對多個目標進行干擾。隨著電磁環(huán)境的日益復(fù)雜多變，單個干擾對抗設(shè)備或系統(tǒng)需要對抗的目標大幅增加，尤其是在對抗組網(wǎng)設(shè)備時，需要對較多的目標信號同時進行干擾。往常用的針對單個設(shè)備或單個信號的干擾方式在新的電子環(huán)境下不再適用，針對多個目標信號的有效干擾樣式設(shè)計變得日益重要。在設(shè)計多目標信號的干擾樣式時，一般需要在同一時間段內(nèi)同時對多個目標信號進行干擾。對組網(wǎng)設(shè)備進行干擾時，同時段需干擾的目標信號較多，若同時生成與目標信號數(shù)量相同的多頻點干擾信號，受功率放大器總輸出功率的限制，則分配到每個頻點上的能量較少，達不到有效壓制干擾所需的干信比門限；另一方面，如果將干擾能量集中在部分目標信號上，則其余信號并未有效干擾，則達不到整體壓制干擾的目的。另外，根據(jù)功率放大器的非線性特性，多頻點合成信號的包絡(luò)幅值若超出了功率放大器的線性區(qū)時，會產(chǎn)生較高的交互調(diào)成分，降低每個頻點干擾信號能量。因此，新的多目標干擾優(yōu)化設(shè)計技術(shù)對電子對抗裝備的發(fā)展有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是針對無線組網(wǎng)設(shè)備或者系統(tǒng)干擾時，同時干擾的目標信號數(shù)量較多，在干擾功率受限時無法同時為每個目標信號頻率分配足夠的干擾能量的問題，提供一種無需瞬時干擾所有目標信號頻率的干擾方法。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種分時組頻點干擾多個目標信號的方法，其特征在于包括如下步驟首先將目標信號分為M組，瞬時干擾信號數(shù)量分為N個，確定分組數(shù)和每組頻點數(shù)；通過干擾設(shè)備主控單元將需要干擾的目標信息輸入分組配置單元；分組配置單元將多頻點干擾信號計算生成為多組分時分組周期性干擾信號，并輸入干擾激勵單元產(chǎn)生優(yōu)化配置，然后通過計算機迭代運算程序軟件對每組頻點的可能組合進行初相尋優(yōu)，計算并調(diào)整每組信號各頻點包絡(luò)幅值最小的初相，并在分組配置單元中建立初相值數(shù)據(jù)表，分組配置單元通過查表方式對每組各干擾信號的初相進行賦值，輸出到干擾激勵單元，干擾激勵單元則根據(jù)分組配置單元輸入的干擾信號參數(shù)，以組為單位循環(huán)產(chǎn)生周期脈沖干擾信號，并輸出到功率放大器進行功率放大后輸出至天線發(fā)射，對組網(wǎng)通信設(shè)備交替循環(huán)實施多頻點干擾，其中，M、N為自然數(shù)。本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。本發(fā)明通過分時分組及包絡(luò)優(yōu)化原則將多頻點干擾信號分組，干擾設(shè)備將多頻點干擾信號分組后分時發(fā)出，按照一定的持續(xù)周期，交替循環(huán)實施干擾，提高各干擾頻點的瞬時功率，使每個目標頻率分得較高的能量，達到較高的瞬時干信比，從而使干信比超出目標信號的抗干擾容限，達到對無線組網(wǎng)通信設(shè)備的多個目標信號進行干擾的目的。在目標信號數(shù)量大于其瞬時干擾信號數(shù)量時，采用周期重復(fù)的脈沖干擾信號可以對組網(wǎng)通信設(shè)備進行有效干擾。在一定程度上解決了干擾設(shè)備總功率有限條件下，無法同時持續(xù)干擾多個目標信號的問題。對無線組網(wǎng)通信設(shè)備而言，無需干擾其每一個信息比特，對部分信息比特的干擾即可阻斷其通信過程。本發(fā)明分組方法根據(jù)包絡(luò)優(yōu)化原則進行，干擾設(shè)備根據(jù)該原則完成分組、最優(yōu)初相計算和初相調(diào)整，設(shè)備中干擾信號激勵單元產(chǎn)生多頻點合成的干擾激勵信號時可以減小合成信號的包絡(luò)幅值，激勵信號在輸入功率放大器進行功率放大時可有效提高有效功率的利用率。利用分時分組的方法形成多組的周期干擾信號，解決了干擾設(shè)備的總功率有限條件下，對多個目標信號的有效干擾問題。調(diào)整初相的目的在于，通過該調(diào)整可以優(yōu)化干擾激勵信號包絡(luò)，減小多頻點合成信號的包絡(luò)幅值，可有效提高功率放大器有效功率的利用率，提高壓制干擾效能。優(yōu)化設(shè)計時，根據(jù)包絡(luò)優(yōu)化結(jié)果的優(yōu)劣，多頻點干擾信號按優(yōu)化后包絡(luò)幅值從小到大的順序進行分組，每組信號各頻點按計算出的合成信號包絡(luò)幅值最小的最優(yōu)初相進行初相調(diào)整，然后根據(jù)調(diào)整后初相等參數(shù)由干擾激勵單元產(chǎn)生激勵信號并由功率放大器發(fā)射，從而提高各頻點干擾信號能量。通過調(diào)整初相來優(yōu)化多頻點合成信號包絡(luò)，使合成信號包絡(luò)幅度趨于最小，從而保證合成信號波形盡可能在功率放大器的線性范圍內(nèi)，減小了交互調(diào)成分，提高了功率放大器有效功率利用率，達到有效干擾。綜上所述，通過分時分組的方法，增大了單個頻點信號的瞬時功率，提高干信比使其超出目標信號的抗干擾容限；通過按包絡(luò)優(yōu)化結(jié)果的優(yōu)劣次序分組的方法，使得每組頻點組合的合成信號包絡(luò)最大限度地得到優(yōu)化，從而使功率放大器在所有干擾頻點上輸出功率達到最高，提高的干擾的整體效能；最終達到對組網(wǎng)通信設(shè)備交替循環(huán)實施多頻點干擾，提高對GSM/CDMA2000/WCDMA移動通信網(wǎng)等組網(wǎng)通信設(shè)備的壓制干擾效能。


為了進一步說明而不是限制本發(fā)明的上述實現(xiàn)方式，下面結(jié)合附圖給出最佳實施例，從而使本發(fā)明的細節(jié)和優(yōu)點變得更為明顯。圖I是本發(fā)明分時組多頻點干擾原理框圖。圖2表示為多頻點干擾信號分組及周期重復(fù)方式的坐標示意圖。圖3是多個干擾目標頻點按包絡(luò)優(yōu)化結(jié)果的優(yōu)劣次序分組示意圖。圖4是本發(fā)明最優(yōu)初相值數(shù)據(jù)表格式。圖5是本發(fā)明前后合成信號的波形圖。
具體實施例方式參閱圖I 圖4。在以下描述的一種分時組頻點干擾多個目標信號方法的實施例中，根據(jù)本發(fā)明，首先將目標信號分為M組，瞬時干擾信號數(shù)量分為N個。M、N為自然數(shù)，確定分組數(shù)和每組頻點數(shù)，同時進行初相參數(shù)優(yōu)化，具體方法是干擾設(shè)備主控單元根據(jù)干擾脈沖持續(xù)時有效干擾，且持續(xù)時間能夠破壞通信過程的要求，確定干擾信號頻率、干擾占空比及信號周期。主控單元將上述信息輸入分組配置單元，分組配置單元根據(jù)包絡(luò)最小原則，將多頻點干擾信號按優(yōu)化后包絡(luò)幅值從小到大的順序分為M組，每組有N個不同頻率的干擾信號，然后通過計算機迭代運算程序軟件對每組頻點的可能組合進行初相尋優(yōu)。計算機迭代運算程序軟件的功能是根據(jù)初相優(yōu)化規(guī)則，結(jié)合窮舉算法對每組頻點的可能組合進行初相尋優(yōu)，計算每組中不同頻率信號的初相。經(jīng)計算機迭代運算程序軟件計算并調(diào)整每組信號各頻點包絡(luò)幅值較小的初相后，在分組配置單元中建立初相值數(shù)據(jù)表，分組配置單元通過查表方式對每組各干擾信號的初相進行賦值，得出優(yōu)化的多組分時分組周期性干擾信號參數(shù)并輸出到干擾激勵單元，該干擾信號參數(shù)包括，分組數(shù)M、每組干擾信號頻率、占空比和干擾周期。其次，干擾激勵單元根據(jù)分組配置單元輸入的干擾信號參數(shù)，以組為單位循環(huán)產(chǎn)生周期脈沖干擾信號，并輸出到功率放大器進行功率放大后輸出至天線發(fā)射，以周期重復(fù)間隔的脈沖干擾信號，對目標進行干擾。干擾信號的特點是多頻點分時分組輸出的周期脈沖，能夠?qū)M網(wǎng)通信設(shè)備交替循環(huán)實施多頻點干擾。在圖I描述的分時組多頻點干擾原理中，干擾設(shè)備主控單元在確保干擾信號脈沖持續(xù)期間目標信號的信噪比低于其解調(diào)門限，且持續(xù)時間能夠破壞通信過程的前提下，確定干擾信號頻率、干擾占空比(設(shè)為I :M)、信號周期，并將上述參數(shù)輸出到分組配置單元。干擾設(shè)備主控單元將需要干擾的目標信息輸入分組配置單元，分組配置單元根據(jù)仿真和實驗確定的占空比和信號周期，確定各干擾信號頻率、分組數(shù)和每組頻點數(shù)。分組配置單元根據(jù)上述參數(shù)以及包絡(luò)優(yōu)化原則將干擾信號分為M組，瞬時干擾信號數(shù)量，即每組干擾頻點數(shù)為N個，可以將干擾信號分組I、干擾信號分組2至…干擾信號分組N。若令MN大于目標信號數(shù)量，則干擾頻率可以覆蓋所有目標信號頻率。如圖2所示，假設(shè)干擾信號共6個，共分為3組，每組有2個不同頻率的干擾信號，每組干擾信號持續(xù)時間為T，3組干擾信號依序循環(huán)發(fā)送，則占空比為I :3，周期為3T。分組方案根據(jù)包絡(luò)幅度最小的優(yōu)化原則確定。其原理為將多頻點干擾信號按包絡(luò)優(yōu)化、優(yōu)劣次序分組，即按優(yōu)化后包絡(luò)幅值從小到大的順序進行分組，分組方式如圖3所示；每組信號各頻率再按計算出的最優(yōu)初相進行初相調(diào)整。初相值表如圖4所示。然后將分組數(shù)、每組頻率及其初相等參數(shù)輸出到干擾激勵單元由其產(chǎn)生干擾激勵信號，由功率放大器放大后輸出。若有效的占空比為I :M、信號周期為MT，則需要干擾的目標信號L滿足M (N-I)<L<MN (L、M、N為自然數(shù))，將目標信號分為M組，即干擾信號分組I、干擾信號分組2，…干擾信號分組M。每組瞬時的干擾信號數(shù)量為N個(不足補零)，采用占空比為I :M、信號脈沖持續(xù)時間為T，周期為MT的脈沖干擾信號干擾目標信號，則可以對目標信號進行干擾。分組配置單元按照信號包絡(luò)最小的原則確定干擾信號分組方案，按優(yōu)化后包絡(luò)幅值從小到大的順序進行分組，每組信號各頻點按計算出的合成信號包絡(luò)幅值最小的最優(yōu)初相進行初相調(diào)整。通過包絡(luò)優(yōu)化原則結(jié)合窮舉算法對每組頻點的可能組合進行初相尋優(yōu)，得到包絡(luò)幅值最小的分組方案；然后計算每組干擾信號包絡(luò)幅值最小的初相，并在分組配置單元中建立圖4為例初相值數(shù)據(jù)表，表中共4個信號，分別記錄其與每組中首個信號的頻差、各信號初相和每組信號合成后的包絡(luò)的最大值。這樣，分組方案和初相值數(shù)據(jù)表共同組成干擾信號參數(shù)，由分組配置單元輸出到干擾激勵單元產(chǎn)生干擾激勵信號。干擾激勵單元接受分組配置單元輸出的干擾信號參數(shù)，以組為單位循環(huán)產(chǎn)生周期脈沖合成干擾信號。每組干擾激勵信號包含多個頻率，占空比為I :M，信號持續(xù)時間為T，周期為MT，最后按順序循環(huán)產(chǎn)生各組干擾信號形成周期脈沖干擾激勵信號，輸出到連接干擾激勵單元的功率放大器放大后通過天線發(fā)射，以周期重復(fù)的脈沖干擾信號對通信設(shè)備交替循環(huán)實施干擾。以GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)干擾為例，進行多頻點干擾時，將多頻點干擾信號分成3組每組持續(xù)I 10ms，采用占空比為I :3的分組周期，以周期重復(fù)的脈沖干擾信號對GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)實施干擾，在脈沖持續(xù)期間可使通信信號的信噪比低于被干擾目標接收機的解調(diào)門限，達到干擾目的。若每組有N個干擾信號，則在總功率只能滿足N個頻率持續(xù)有效干擾時，本方案可以有效干擾3N個移動通信網(wǎng)目標頻率。I)硬件設(shè)計分組配置單元可以通過數(shù)字信號處理器(DSP)實現(xiàn)，干擾信號激勵單元可以通過現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)實現(xiàn)，F(xiàn)PGA利用直接數(shù)字頻率合成技術(shù)可以實現(xiàn)任意可物理實現(xiàn)的分時分組的干擾激勵信號的產(chǎn)生，此時干擾激勵信號數(shù)量、分組數(shù)和周期僅由硬件性能限制。2)算法設(shè)計為減少運算時間，分組配置單元計算每個頻點初相，按0° 360°整數(shù)進行組合，尋找使合成信號包絡(luò)幅度最小的初相組合，對每組頻點的可能組合進行初相尋優(yōu)，得到所有頻點組合最優(yōu)包絡(luò)，即包絡(luò)幅值趨于最小對應(yīng)的初相值，在分組配置單元中建立數(shù)據(jù)表。在運算過程中，依據(jù)合成信號的包絡(luò)表達式推導(dǎo)結(jié)論只需計算必要的組合情況。包絡(luò)表達式推導(dǎo)的組合情況有a)對于等間隔的多載波，即使間隔大小不同，使合成信號包絡(luò)最優(yōu)的初相也相同；b)對于一組多載波，頻率同時增加和減小相同的數(shù)值時，使合成信號包絡(luò)最優(yōu)的初相不變；c)包絡(luò)函數(shù)是周期性的，可以在一個周期的時間內(nèi)，改變各初相，尋找使包絡(luò)幅值最小的初相。d)將多頻點干擾信號根據(jù)包絡(luò)優(yōu)化結(jié)果的優(yōu)劣次序進行分組。根據(jù)運算結(jié)果，相同頻點數(shù)的組合信號包絡(luò)優(yōu)化所能達到的幅值從小到大順序為等間隔一等間隔+1 —兩兩等間隔一其他，故按此順序進行分組。3)算法證明a)對于等間隔的多載波，即使間隔大小不同，使合成信號包絡(luò)最優(yōu)的初相也相同。多載波數(shù)字合成信號由多個單頻信號組成，單個單頻信號可以分別表達為cos [(ω; + /ν,Δω)/ + φ;.), i = 1,2,3,...其中，Q1為基準頻率；kj為正整數(shù)；Δ ω為各單頻信號頻差的公因數(shù)喁為信號初始相位。由于
cos(m,/ + /(,.Δω/ + φ,.) =++則多載波數(shù)字合成信號Ui可化為
權(quán)利要求
1.一種分時組頻點干擾多個目標信號的方法，其特征在于包括如下步驟首先將目標信號分為M組，瞬時干擾信號數(shù)量分為N個，確定分組數(shù)和每組頻點數(shù)；通過干擾設(shè)備主控單元將需要干擾的目標信息輸入分組配置單元；分組配置單元將多頻點干擾信號計算生成為多組分時分組周期性干擾信號，并輸入干擾激勵單元產(chǎn)生優(yōu)化配置，然后通過計算機迭代運算程序軟件對每組頻點的可能組合進行初相尋優(yōu)，計算并調(diào)整每組信號各頻點包絡(luò)幅值最小的初相，并在分組配置單元中建立初相值數(shù)據(jù)表，分組配置單元通過查表方式對每組各干擾信號的初相進行賦值，輸出到干擾激勵單元，干擾激勵單元則根據(jù)分組配置單元輸入的干擾信號參數(shù)，以組為單位循環(huán)產(chǎn)生周期脈沖干擾信號，并輸出到功率放大器進行功率放大后輸出至天線發(fā)射，對組網(wǎng)通信設(shè)備交替循環(huán)實施多頻點干擾，其中，M、N為自然數(shù)。
2.如權(quán)利要求I所述的分時組頻點干擾多個目標信號的方法，其特征在于，所述干擾信號參數(shù)包括，分組數(shù)M、每組干擾信號頻率、占空比和干擾周期。
3.如權(quán)利要求I所述的分時組頻點干擾多個目標信號的方法，其特征在于，干擾設(shè)備主控單元在確保干擾信號脈沖持續(xù)期間目標信號的信噪比低于其解調(diào)門限，且持續(xù)時間能夠破壞通信過程的前提下，確定干擾信號頻率、干擾占空比、信號周期，并將上述參數(shù)輸出到分組配置單元。
4.如權(quán)利要求I所述的分時組頻點干擾多個目標信號的方法，其特征在于，多頻點干擾信號按包絡(luò)幅值從小到大的順序進行分組，每組信號各頻率按計算出的最優(yōu)初相進行初相調(diào)整。
5.如權(quán)利要求I所述的分時組頻點干擾多個目標信號的方法，其特征在于，干擾占空比為I :M、信號周期為MT,則需要干擾的目標信號數(shù)L滿足M(N-1 XL〈麗,L為目標信號數(shù)，且是自然數(shù)。
6.如權(quán)利要求I所述的分時組頻點干擾多個目標信號的方法，其特征在于，分組方案和初相值數(shù)據(jù)表共同組成干擾信號參數(shù)。
7.如權(quán)利要求I所述的分時組頻點干擾多個目標信號的方法，其特征在于，干擾激勵單元接受分組配置單元輸出的干擾信號參數(shù)，以組為單位循環(huán)產(chǎn)生周期脈沖合成干擾信號，每組干擾激勵信號包含多個頻率，占空比為I :M，信號持續(xù)時間為T，周期為MT，最后按順序循環(huán)產(chǎn)生各組干擾信號形成周期脈沖干擾激勵信號，輸出到連接干擾激勵單元的功率放大器放大后通過天線發(fā)射，以周期重復(fù)的脈沖干擾信號對通信設(shè)備交替循環(huán)實施干擾。
8.如權(quán)利要求I所述的分時組頻點干擾多個目標信號的方法，其特征在于，分組配置單元可以通過數(shù)字信號處理器DSP實現(xiàn)，干擾信號激勵單元可以通過現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA實現(xiàn)。
9.如權(quán)利要求I所述的分時組頻點干擾多個目標信號的方法，其特征在于，分組配置單元計算每個頻點初相，按0° 360°整數(shù)進行組合，尋找包絡(luò)幅度最小的初相組合，得到所有頻點組合最優(yōu)包絡(luò)，即包絡(luò)幅值趨于最小對應(yīng)的初相值，在分組配置單元中建立數(shù)據(jù)表。
10.如權(quán)利要求I所述的分時組頻點干擾多個目標信號的方法，其特征在于，干擾激勵單元根據(jù)占空比、每組信號頻率及初相值參數(shù)，生成多頻點干擾信號并分組分時輸出。
全文摘要
本發(fā)明提出的一種分時組頻點干擾多個目標信號的方法，旨在提供一種無需瞬時干擾所有目標信號頻率的干擾方法。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)首先將目標信號分為M組，瞬時干擾信號數(shù)量分為N個；通過干擾設(shè)備主控單元將需要干擾的目標信息輸入分組配置單元，將多頻點干擾信號通過計算生成為多組分時分組周期性干擾信號，然后通過計算機迭代運算程序軟件對每組頻點的可能組合進行初相尋優(yōu)，計算和調(diào)整每組信號各頻點包絡(luò)幅值最小的初相，并在分組配置單元中建立初相值數(shù)據(jù)表，分組配置單元通過查表方式對每組各干擾信號的初相進行賦值，輸出到干擾激勵單元，通過功率放大器進行功率放大后輸出至天線發(fā)射，對組網(wǎng)通信設(shè)備交替循環(huán)實施多頻點干擾。
文檔編號H04K3/00GK102916760SQ201210395459
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者賈坤, 蔣宗明, 李大芳, 梅勇兵, 鐘壽永, 侯利軍, 鄧宇 申請人:中國電子科技集團公司第十研究所