基于盲源分离的扩谱通信抗干扰方法研究

扩谱通信以牺牲有限的频率资源或传输能力为代价，其抗干扰能力难以满足未来战场复杂电磁环境需求，迫切需要研究新的技术手段以提高其抗干扰能力。本项目根据扩谱信号与常见干扰信号在基带或频带的近似独立性，提出基于盲源分离的扩谱通信抗干扰新方法，重点研究：（1）扩谱信号与干扰信号的全盲及半盲分离方法；（2）基于盲源分离的干扰抵消与规避技术；（3）单通道盲源分离技术；（4）基于盲源分离的扩谱通信抗干扰性能评估方法。与传统扩谱通信抗干扰方法相比，本项目提出方法能够在全盲或半盲的条件下实现干扰信号与扩谱信号的有效分离，在不增加跳频速率、跳频带宽或伪码长度等前提下，有效提高扩谱通信的抗干扰能力。通过本项目的研究，有望获得盲源分离在扩谱通信抗干扰中具有普遍意义的结论，从而为扩谱通信抗干扰理论的发展提供新的思路，并为新型扩谱通信装备的研制提供理论依据。

扩谱通信是当前通信抗干扰的主流技术，但随着电子对抗技术的不断发展，未来战场电磁环境日趋复杂，扩谱通信的生存能力遇到严峻的考验。此外，扩谱通信的抗干扰能力以有限的频率资源为代价，随着用频需求的不断增加，扩谱通信的抗干扰能力与频谱资源之间的矛盾日益凸显，迫切需要在扩谱通信基础上寻求新的技术手段以满足未来军事通信对抗干扰能力和频谱资源的双重需求。.盲源分离作为现代信号处理领域的研究热点之一，可在先验信息未知的情况下，利用高阶统计信息实现混合信号分离。常见的干扰信号与通信信号在统计上趋向独立，满足盲源分离的理论前提，引入盲源分离将扩谱通信信号与干扰信号分离开来，可提高通信抗干扰能力。.项目组开展了扩谱信号与干扰信号全盲分离抗干扰方法研究，未采用信道编码时，在1E-3误码率水平，可使扩谱通信在部分频带噪声阻塞、梳状阻塞、多音、扫频等干扰下的性能明显改善。项目组还研究了结合先验信息的半盲分离方法，与全盲分离相比，可使跳频通信的抗干扰能力进一步提升5 dB。针对传统白化降预处理方法降噪能力有限的问题，提出了小波阈值降噪预处理方法，提升了后续分离算法在低信噪比条件下的性能。针对战术通信装备难以架设多根天线的问题，项目组提出了基于伪MIMO的单通道盲源分离抗干扰方法，通过将单路观测信号映射为多路虚拟观测信号，将极端欠定的单通道问题转化为易于求解的适定或超定的多通道问题。.在理论研究基础上，项目组还开发了计算机仿真软件、半实物仿真平台、基于USRP的原型系统以及基于原理样机的原型系统，对提出的方法进行了全面验证。实验结果表明，基于盲源分离的扩谱通信抗干扰方法可在强干扰条件下使扩谱通信的抗干扰能力提升15 dB以上，对于2路1024点复信号，处理时延小于1 ms，可望满足实际扩谱通信装备需求。.本项目从容扰的角度出发，提出了基于盲源分离的扩谱通信抗干扰新方法，改变了传统“硬抗”或“躲避”的被动防御设计思想，即使在强功率宽频段干扰的恶劣情况下，依然可有效提高扩谱通信的抗干扰能力。本项目提出的方法与现有的调制编码技术兼容。该方法有望为缓解扩谱通信抗干扰能力与频谱资源之间的矛盾提供一种解决思路，其研究成果可望为新型通信装备研制提供参考依据，为通信抗干扰向深层次发展提供新的思路。