基于单载波频域均衡的直接序列扩频自适应抗干扰技术

doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2022213

通信学报 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (11): 26-34.doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2022213

基于单载波频域均衡的直接序列扩频自适应抗干扰技术

辜方林¹, 黄育侦², 赵莺³, 赵海涛¹, 魏急波¹

¹ 国防科技大学电子科学学院，湖南长沙 410073
² 军事科学院，北京 100097
³ 北京信息通信技术研究中心，北京 100036

修回日期:2022-10-08 出版日期:2022-11-25 发布日期:2022-11-01
作者简介:辜方林（1986− ），男，湖南娄底人，博士，国防科技大学副研究员，主要研究方向为可靠无线通信
黄育侦（1986− ），男，福建莆田人，博士，军事科学院副研究员，主要研究方向为无人集群通信
赵莺（1963− ），女，北京人，博士，北京信息通信技术研究中心正高级工程师，主要研究方向为抗干扰通信、时频同步
赵海涛（1981− ），男，山东昌乐人，博士，国防科技大学教授，主要研究方向为多信道认知组网、无人集群通信
魏急波（1967− ），男，湖北汉川人，博士，国防科技大学教授，主要研究方向为智能无线通信、软件无线电
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61931020);国家自然科学基金资助项目(62101569)

Adaptive anti-jamming technologies based on direct sequence spread spectrum and single carrier frequency domain equalization

Fanglin GU¹, Yuzhen HUANG², Ying ZHAO³, Haitao ZHAO¹, Jibo WEI¹

¹ School of Electronic Science, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
² Chinese Academy of Military Science, Beijing 100097, China
³ Beijing Information and Communication Technology Research Center, Beijing 100036, China

Revised:2022-10-08 Online:2022-11-25 Published:2022-11-01
Supported by:
The National Natural Science Foundation of China(61931020);The National Natural Science Foundation of China(62101569)

摘要/Abstract

摘要：

针对复杂多径信道环境下直接序列扩频系统性能受限问题，提出了一种单载波频域均衡（SCFDE）与直接序列扩频（DSSS）技术有机结合的自适应抗干扰扩频通信体制，其特点是通过频域均衡克服多径带来的频率选择性衰落，同时支持自适应调整扩频因子实现系统传输速率与抗干扰能力的重构。进一步地，结合 SCFDE 频域均衡的特点，充分利用其接收端固有的快速傅里叶（FFT）变换过程实现对干扰强度、干扰类型等信息的伴随式检测与分析，在线优化选取频域承载点，提升系统对干扰，特别是阻塞式干扰的适应性。仿真结果表明，无论是高斯还是多径信道环境下，所提的基于 SCFDE 的直扩波形都具有良好的通信性能，且部分频带陷波对通信性能影响较小，验证了自适应优选信息频域承载点抗干扰的有效性。

关键词: 直接序列扩频, 频域均衡, 自适应, 抗干扰

Abstract:

To solve the performance limitation of direct sequence spread spectrum system in complex multipath environment, an adaptive anti-jamming spread spectrum framework that organically combines single carrier frequency domain equalization (SCFDE) and direct sequence spread spectrum (DSSS) technologies was proposed.The frequency multipath fading was overcame by frequency domain equalization, and the transmission rates and high reliability was reconfigured by deploying variable spread factors.Moreover, the inherent fast Fourier transform process was made full use at the receiver to realize the adjoint detection and analysis of interference intensity, interference type and other information, etc.Then, the frequency domain bearing point online was optimized and selected to improve the adaptability to the interference, especially blocking interference.The simulation results show that the proposed direct spread spectrum waveform based on SCFDE has good communication performance in both Gaussian and multipath environments, and the notch of some frequency bands has little impact on the communication performance, which verifies the effectiveness of anti-jamming by adaptive optimizing information frequency domain bearers.

Key words: direct sequence spread spectrum, frequency domain equalization, adaptive, anti-jamming

中图分类号:

TN929.5

辜方林, 黄育侦, 赵莺, 赵海涛, 魏急波. 基于单载波频域均衡的直接序列扩频自适应抗干扰技术[J]. 通信学报, 2022, 43(11): 26-34.

Fanglin GU, Yuzhen HUANG, Ying ZHAO, Haitao ZHAO, Jibo WEI. Adaptive anti-jamming technologies based on direct sequence spread spectrum and single carrier frequency domain equalization[J]. Journal on Communications, 2022, 43(11): 26-34.

图/表 16

图1

图2

表1

图3

图4

图5

图6

图7

表2

谱线的幅度平方分布"

TH	p
$\frac{1}{λ}$	63.20%
$\frac{2}{λ}$	86.50%
$\frac{3}{λ}$	95.10%
$\frac{4}{λ}$	98.20%
$\frac{5}{λ}$	99.30%

表2

表3

系统仿真参数"

参数	取值
信道带宽/MHz	12.8
FFT/IFFT点数	2 048
扩频倍数	16、32、64、128
数据块符号	128、64、32、16
调制方式	QPSK
信道编码	Turbo
编码效率	$\frac{1}{3}$

表3

图8

表4

图9

图10

图11

图12

参考文献 11

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参数	取值
信道类型	IEEE 802.11g
采样频率/MHz	51.2
最大多普勒频移f_d/Hz	10、100
多径信道的平均时延/ns	20

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基于单载波频域均衡的直接序列扩频自适应抗干扰技术

Adaptive anti-jamming technologies based on direct sequence spread spectrum and single carrier frequency domain equalization

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有效带宽/kHz	扩频倍数	数据块符号	FFT点数	扩频处理增益/dB	接收机灵敏度/dBm
100	128	16	2 048	21	-118
200	64	32	2 048	18	-115
400	32	64	2 048	15	-112
800	16	128	2 048	12	-109