跳频信号探测器性能分析
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跳频信号探测器性能分析
作者:李玉昌刘翠海
来源:《数字技术与应用》2011年第11期
摘要:针对目前跳频扩频信号探测器的种类众多,普通研究者希望找到一种合适的探测器来支撑自己研究的需求,文章通过原理和性能分析两个角度比较了各种探测器类型的优缺点,并就分析结果提出了实际应用和理论研究上的建议。
关键词:扩频信号探测 FBC PB-FBC
中图分类号:TN92 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)11-0188-01
跳频是最常用的扩频方式之一,关于跳频信号的检测技术和性能的研究有着大量的文献。
文献中所研究的各种方法各有优势和不足,每种研究方法采用了不同的标准,其分析所得出的结论均没有可比性;为此,本文首先对现存的探测器类型进行分析,然后,从探测器类型、通道数量、相对信噪比等三方面对不同探测器性能进行了研究。
1、探测器模型
1.1 宽带能量探测器
结构如图1.1所示,接收的信号经放大后经过中心频率为fo、带宽为W的带通滤波器、平方律运算器、T秒型的积分器,最后的积分结果和阈值进行比较,最终确定每个T秒间隔内是否有信号收到。
根据文献[1]给出的宽带能量探测器的探测概率表达式,经进一步简化变换可得
其中,WSS跳频信号带宽,TM为信号持续时间。
1.2 最优多通道跳频脉冲匹配探测器
此类型探测器是探测跳频信号的最优探测器。
图1.2展示了基本的构成,每个通道组成了一个能量探测器。
通道的输出在每一跳结束后被求和,消息中所有跳的和最后相乘,结果与阈值L相比较,最后判断探测器的输入端是否有信号。
文献[2]给出了探测模型:
其中,I0是第一类零阶修正的贝塞尔函数,d与(1.1)中的相同。
NT为探测器所拥有的信道的数目,Nh为跳数,Wh为跳频单位带宽。
1.3 滤波器集束组合探测器(FBC)
FBC基本组成与最优多通道探测器类似,只是其每条信道都可以在每一跳的时间内探测信号的有无,各自结果的输出做与运算,结果与门限值l进行比较以判定是否有消息被探测到。
在得出各个信道的探测概率PDI和虚警概率PFAI后,文献[1]给出了探测模型:
其中,Wh为每一跳的带宽,Th为每一跳的时间,是卡方应用于高斯假设的校正系数,其值已经在[1]中有详细的求证。
1.4 滤波器集束组合探测器(FBC)
PB-FBC是简化的FBC,它减少了最优或最大的信道数量。
PB-FBC除了需要较大的信噪比外,在性能上可以等同于全频段的FBC。
文献[1]中给出了可分别用于替代(1.3)式d1中探测概率和虚警概率的式子:
2、模型分析
为便于比较分析,现把探测条件统一如下:探测概率PD=0.9,虚警概率PFA=10-5,跳频信道数目NT=106。
根据模型进行分析,结果总结如下:
3、结语
在实际应用时,探测器的选择要考虑总的复杂度和性能。
例如,500通道PB-FBC的信噪比性能虽然比宽带探测器高3.4dB,但是如果考虑到实际使用时的频率同步问题,这3.4dB的优势将减少。
相比于实现时的高代价,宽带能量探测器或许是更好的选择。
基于以上的分析,在进行信号的低截获分析时,完全可以建立一个简单的宽带能量探测器的仿真来进行信号性能的判断。
参考文献
[1]Marvin K. Simon, Jim K. Omura.Spread Spectrum Communications Handbook[M]. McGraw-Hill, Inc. 2002.
[2]D. G. Woodring, “Performance of optimum and suboptimum detectors for spread spectrum waveforms,” Naval Research Laboratory,Washington, D.C., Technical Report No. 8432, December 1980.
作者简介
李玉昌(1978年-),男,2009级硕士研究生,军事通信学专业。