基于混合扩频的导航卫星抗干扰技术

若假设LNA噪声为0．89 dB，接收端信噪比则为-33 dB。文中将主要针对-33 dB这种典型的接收信噪比来进行仿真。
2．2 单频干扰
单频干扰是直扩系统中常见的人为连续波干扰，由于扩频码的功率谱并不完全均匀，即不同频率的功率不同，因此进入信号的干扰功率也就不同，使得不同频率单频干扰的误码性能不同，同时不同码字的功率谱结构还不同，这些都说心频率和直接扩频载波频率相同时，并非就有最佳的干扰效果。事实上，单频干扰的误码率性能是由扩频系统的信噪比、信干比、扩频码以及单频干扰的频率与信号载频的偏差这4个因素共同作用的结果。

图2中显示的是单频干扰频率与导航信号中心频率相差为1 Hz时，基于DS／TH的导航卫星系统抗干扰性能仿真。从图中可以看到，在信噪比为-33 dB，误码率为10-4时，加入跳时的方案比传统导航接收机方案抗干扰性能要好17 dB左右。同时也可清晰看到，随着信干比的提高，传统导航接收机的抗干扰曲线出现了明显的误码平层，而DS／TH系统的误码率曲线坡度变陡，误码率大幅下降。
2．3 脉冲干扰
将高斯脉冲作为研究对象，主要讨论其脉冲形成因子α和高斯导函数的阶数这两个因素。通过改变脉冲形成因子的大小可得到不同的信号带宽。高斯脉冲波形类似于高斯函数波形，可以不断地微分下去，峰值频率和脉冲带宽都会随着微分阶数的增加而改变。随着高斯导函数阶数的增高，高斯脉冲的峰值频率也相应提高。在仿真中采用的脉冲波形是最普遍采用的高斯二阶导函数，在表面上它具有无限长的持续时间，但是实际上衰减很快。若假定脉冲只在时间窗Tm内为非零值，Tm=2．2α时，所导致的截断能量误差会比原始能量小50 dB。

图3为α=2μs和α=20μs时DS／TH系统抗脉冲干扰性能仿真。在信噪比为-33 dB，误码率为10-4时，基于DS／TH的导航系统抗干扰性能比传统的导航系统改善了20 dB左右。由于脉冲成形因子越大，干扰信号的带宽就越窄，能量越集中，因此在α=20μs时干扰效果就比α=2μs时要好。另外，由于跳时技术是按照跳时序列选择时隙来发送信号，所以在一定程度上，可以躲避由于脉冲干扰所产生的连续性错误。
2．4 噪声调幅，调频干扰
噪声调幅特点：已调波的频谱由载波及两对称旁瓣组成，旁瓣形状与调制波功率谱相似，但数量上减小为1／4。已调信号的频谱实现了线性搬移，其中心频率移到了载波频率ω0处，且频宽为原来的两倍。噪声调幅时，已调信号总功率为载波功率与噪声旁瓣功率之和，旁瓣功率是已调波中的起伏部分，对被干扰的设备的信号起遮盖作用，若想提高干扰的效果，可增大旁瓣功率。
噪声调频特点：功率谱与调制噪声的概率密度呈线性关系，功率谱密度分布为高斯分布；噪声调频的总功率与载波功率相等，与调制噪声功率无关；噪声调频干扰带宽与调制噪声带宽无关，决定于调制噪声功率σ2和调频指数Kfm。

图4所示的是DS／TH导航系统在噪声调幅干扰下的抗干扰性能，噪声调幅干扰的载波为1 Hz。因为噪声调幅的总功率等于载波功率与旁瓣功率之和，干扰能量向两侧旁瓣分散，影响了干扰效果，误码率与单频干扰相比，有所下降。在误码率为10-4时，抗干扰性能也提高了17 dB左右。

图5显示的是在噪声调频下DS／TH系统的抗干扰性能仿真，其中Kfm=0．8，噪声载波为1 Hz。与图2比较可知，噪声调频信号的干扰效果要比单频干扰弱些，在误码率达到10-4时，DS／TH系统的抗干扰性能比现有的导航系统性能改善18 dB左右。

3 结论
混合扩频通信系统将两种或两种以上的扩频技术相结合，扬长避短，显著提高了系统的抗干扰能力。文中制定了基于DS／TH的导航卫星系统方案，并对此方案在典型压制性干扰下的抗干扰性能进行了仿真。结果表明，相对于传统的导航卫星系统，其抗干扰性能要提高17 dB以上。尤其是抗脉冲干扰，因为跳时技术可以通过有选择的发送信号来躲避由脉冲干扰所产生的连续性错误，使抗干扰性能改善了20 dB左右。