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基于时频分析的跳频信号参数估计 跳频通信系统的原理 跳频技术是扩频技术的一种，是80年代以来出现的一种快速自动变换频率的新颖通信方式，用简单的术语表达就是“多频、选码、频移键控”，即用伪码序列构成跳频指令来控制频率合成器，并在多个频率中进行选择的频移键控。其主要特点 是能在高速连续改变频率的过程中实施通信，使敌方难以对无线电通信信号进行检测分析、识别与干扰。跳频系统的简单原理图如图1.1所示： 在发送端，信息数据经信息调制后，与频率合成器输出的频率进行跳频调制。跳频系统的频率合成器输出的载波频率受到伪码序列即跳频指令控制。在时钟的作用下，跳频指令发生器不断地生成控制指令，频率合成器不断地改变其输出载波的频率。因此，混频器的输出信号载波频率也将随着指令不断地跳变，从而形成跳频信号。在接收端，接收机首先从发送来的跳频信号整个提取跳频同步信号，完成本机伪随机序列控制的频率跳变与接收到的跳频信号的频率跳变同步任务，产生与发送端跳变频率完全同步一致的本地载波。再用本地载波与接收到的跳频信号进行跳频解调，获取携带有信息的信号。要实现跳频通信，关键之一是跳频系统的同步，包括捕获和跟踪两部分。第一步是完成收发双方的跳频图案在频率上的同步，由有哪些信誉好的足球投注网站状态进入捕获状态，同时第二步需要进一步调整本地跳频图案与发射方图案的相位差，使收发双方的跳频图案在时间上同步。跳频技术的关键之二是频率合成技术，即由一个基准频率源经过变换、处理后产生一系列离散频率的技术。随着纳米技术的应用，芯片的速度大大加快，以直接数字频率合成器为主要手段的频率合成方法兴起，频率合成逐渐具有分辨率高、频率转换速度快和容易实现各种调制的优点。 从跳频信号的产生和解调过程可以看出，一个跳频系统的技术性能，主要由跳频带宽、跳频频率的数目、跳频速率和跳频系统的同步时间等指标确定。与定频连续信号波形不同，跳频信号的波形是不连续的，这是因为频率合成器产生的跳变载波信号之间是不连续的,从而可以将跳频信号看作多个分量信号的叠加。从时频域来看，跳频信号由时频矩阵组成，每个频率持续时间为T，并按照跳频指令的规定在时频矩阵中跳变，如图1.2 所示。图中横轴为时间，纵轴为频率，这个时间与频率的平面叫做时频图案。从时频图案可以看出表征跳频信号时频结构特征的主要参数：跳频周期是指每一跳占据的时间，用T 表示，等于跳频驻留时间和信道切换时间之和，与跳频速率（跳频系统载波频率跳变的速率，通常用每秒钟载波频率跳变的次数来表示）成倒数关系；跳变时刻是指第一跳相对于接收机采样分析窗口起始时刻的偏移，图1.2 中给出的跳变时刻为零；最后一个重要参数是跳频频率，即随机跳变的载波频率。 跳频技术中的参数估计 1、参数估计得背景 跳频技术是战术通信抗干扰技术中最有成效的技术。从上世纪70年代末第一部跳频电台问世预示着其发展势头锐不可当，80年代世界各国军事通信中普遍装备短波跳频电台，90年代日益成熟的跳频技术促进了其在战场上的应用，对跳频通信体制的侦察和干扰提出了严峻的挑战。侦察是干扰的前提，通信干扰需要在侦察的支持下才能有效进行。通信侦察就信号分析而言，主要包括三个方面的问题：一是一段信号中是否含有特定的信息，或者在给定的虚警概率下，判断是否有该信息的存在；二是对信号截取或采样适当的长度，并能测出信号的基本参数；三是进行信号的分类，提取我方需要的信息。而首要解决的问题是对敌方的通信信号进行检测，判断它是常规信号还是跳频信号以及提取它的特征参数。它为后续通信对抗措施，如监控、识别、定位和阻塞干扰等提供可靠的引导参数和信息。 随着跳频技术及各种硬件技术的发展，跳频电台的跳频速率将会越来越快，带宽越来越宽，多种扩频技术混合以及自适应跳频技术的应用等，特别是数字加密技术的迅速发展，给跳频对抗一方带来了难题，往往使侦听工作非常困难甚至不可能，干扰或摧毁成为现代通信对抗中最为奏效的办法。可能的人为干扰措施包括在尽可能多的频道中放置超出跳频信号功率的干扰功率或者通过截获跳频信号，确定其瞬时频率，并转发一个预计能在接收机中改变所要接收信号的干扰信号，实现通信干扰。