基于伪随机特征码的电子通信双频干扰检测研究

刘海兵

（中国联合网络通信有限公司菏泽市分公司，山东 菏泽 274000）

0 引 言

电子通信是一种具备组网能力的无线通信方式。当前干扰技术不断提升，使得电子通信常常受到干扰跟踪的威胁。研究当前电子通信干扰问题可知，现代干扰技术会严重影响电子通信的质量及安全。常规慢跳速跳频能够通过改变跳频序列的方式提升其抗干扰能力，但对于双频通信而言并没有提升其抗干扰能力的方案。因此，电子通信双频的干扰检测是该领域研究人员重点关注的问题[1]。伪随机特征码是一种具备良好相关性和随机性的抗干扰技术，可以提高电子通信对常规慢跳速跳频的利用效率，并保证通信的隐蔽安全及抗衰落特性。因此，当前伪随机特征码在常规电子通信领域中的应用较为成熟。但是，伪随机特征码在双频通信中的应用较少，主要原因是双频通信在实际传输过程中更容易受到外界传输环境的影响。因此，针对这些问题开展了基于伪随机特征码的电子通信双频干扰检测研究。

1 基于伪随机特征码的电子通信双频干扰检测方法设计

1.1 电子通信双频异常流量分析

电子通信过程中，通信信息传输连续不断进行，在没有受到任何干扰的情况下，传输时间和频率存在一定的特征和规律。为了实现基于伪随机特征码的电子通信双频干扰检验，先结合时间序列分析技术统计并分析电子通信传输的异常流量信号，区别出未受到双频干扰影响的正常通信流量信号和双频异常流量信号，从而为后续电子通信双频干扰的检测奠定良好的基础。

电子通信传输过程中，双频异常流量信号是一种不规则信号，主要传输特征分为时域和频谱两部分，且两部分均没有特定的周期性规律变化[2]。因此，通过双频异常流量的时域与频谱瞬时参数表达电子通信将受到双频干扰。分解电子通信双频异常流量信号的振幅和频率信息，有助于更精准地分析异常流量信号的具体传输特征，并找出在常规时间描述下电子通信传输流量信号隐蔽的某些异常特征[3]。同时，这种操作在实际运行中不会对其他电子通信信号造成影响。在受到双频干扰时，电子通信双频异常流量信号分解式为：

式中，Re[·]为电子通信双频异常流量信号分解式取实部；a(x)为电子通信传输信道上双频异常流量主频特征数值；κ(x)为电子通信传输信道上双频异常流量时域特征数值；f为电子通信传输路径的时延。根据式（1），可得出电子通信双频异常流量信号[4]。假设电子通信传输过程中存在N条通信信道，则电子通信传输流量的传输函数为：

式中，an为电子通信传输受到双频干扰时损失的流量信号；H[·]为电子通信受到双频干扰时的传输函数；τn为电子通信传输过程中受到双频干扰时异常流量信号的传输时延[5]。在考虑到上述电子通信传输时延的条件下，电子通信传输流量信号的分解过程中可以获得电子通信双频异常流量的频谱特征：

式中，K为电子通信传输双频异常流量频率；Wμ为电子通信传输的时间窗口个数；Kx为电子通信传输中双频异常流量信号时间序列的时域变化尺度；μx为电子通信传输中流量信号时间序列的频率变化尺度[6]。综上所述，在受到双频干扰的情况下，可基于获得的电子通信双频异常流量的各类参数特征为后续干扰检测提供参数依据。

1.2 基于伪随机特征码的电子通信信号检测

在明确受到双频干扰影响的电子通信双频异常流量参数特征后，基于伪随机特征码检测电子通信过程中产生的通信信号，并通过时序检测装置区分电子通信过程中产生的连续信号、短突发干扰信号以及待检测突发信号，避免在电子通信终端信息中形成大量的虚假检测结果[7]。

第一步，利用伪随机特征码判断待测信号的具体长度，根据电子通信信号的短时性特征即信号持续一段时间后会消失的特点，将连续的电子通信信号排列成多个伪随机特征码片段，表达式为：

式中，δ为电子通信信号排列的伪随机特征码片段；D为连续电子通信信号排列的伪随机特征码；β为电子通信信号数据重叠比率；XP为每个伪随机特征码的随机概率，其中X为电子通信信道个数，P为每个电子通信信道占据的频率分辨单元个数。计算过程中，β·XP通常取整数[8]。对伪随机特征码加窗函数后进行快速傅里叶变换，并输出短时傅里叶变换向量。

第二步，在电子通信通道中，从每一个短时傅里叶变换的频率单元中构造检测量。

第三步，计算待检测的电子通信信号的伪随机特征码片段长度范围的最小特征码的长度和最大特征码的长度[9]。在每个电子通信通道中统计一个快速傅里叶频率单元，构造检测量中连续超过门限的特征码片段个数。若特征码片段个数超过最大长度，则认为该信号为连续信号，并未受到双频干扰影响；若个数未超过最大长度，则认为待检测的电子通信信号中存在非合作突发通信信号，表示受到双频干扰的影响。在实际检测过程中，受到干扰后的电子通信信号实际频率在较短的时间内依然维持在一定范围内。为了方便具体工作过程数据的表达，还应给出双频干扰的临界值。因此，检测不同的双频干扰频率时，应将一定的误判率作为临界标准，从而得到更加准确的检测结果。

1.3 建立电子通信双频干扰抑制方案

针对检测出的受到双频干扰的电子通信信号，建立电子通信双频干扰抑制方案，以减少双频干扰对电子通信质量的影响。在实际电子通信传输过程中，若使用电子设备的用户将通信信号接入隔离范围，电子通信后台会随着位移距离的变化将信号调动到正常范围与隔离范围形成的非交叉范围中，确保在交叉范围内的使用者之间的通信均存在一定的长度，从而控制对用户通信信号的干扰，并保证可能存在的干扰始终控制在可调试范围内[10]。该种方式将两个移动电子设备中间接收到的通信信号的不同时间作差，差值作为距离的参考。因为通信信号的监测收集相对简单，且作差法极易实现，所以可作为抑制电子通信双频干扰的有效实施方式。

不同时间段下，电子通信用户通信传输信号的接入和双频数据的输出是间断性的，且不同调频信号均在相同功率下发出，因此可将两个移动电子设备间接收通信信号的间隔点作差，差值近似看做测量的间距。通过上述方法进行监测，当收集到的异常流量信号的发射台发射强度与其最近移动电子设备之间接收信号的移动台功率之间的功率差小于固定的限制值i时，将其看作用户已经进入对应的隔离带。此时，需要将用户的双频道及时转入到其他无交叉时隙范围内。此种方式可保证双频干扰时电子通信的传输质量，并保证通信内容的安全。

将两个电子通信设备之间的起始坐标设置为（0，0）、（2a1，0），当电子通信设备处于实时运动状态时，将实时坐标设置为（a，b），则该移动中的两点之间的距离为：

式中，l1为两个电子通信设备之间的实际横坐标距离；l2为两个电子通信设备之间的实际纵坐标距离。对两点的移动距离进行实时定位，根据对应坐标，采用圆上固定点至两边固定公式计算距离，再通过对两条通信信道的理想分配模式，得出电子通信信号在通信信道中的传输距离。按照提到的检测实施过程，测量的电子通信信号强度之间的差值与固定限额值趋近相等。因此，当两个电子通信设备分别位于两个圆上固定点时，通过持续体现二者之间的距离，调节电子通信信号接收程度，从而实现电子通信双频的干扰检测，并抑制电子通信双频的干扰。

2 对比实验

实验选取电子通信作为研究对象，利用Windows 2010，以Matlab 6.0为实验平台，具体实验参数如表1所示。

表1 实验参数设置表

向电子通信系统发送双频干扰信号，发送频率为1 200 MHz，每隔0.1 s发送一次，双频干扰信号发送总量为1 000 个。利用此次设计方法与传统方法检测该电子通信双频干扰，检测过程中设置采样频率为3 500 MHz，电子通信的载波频率为65 MHz。利用式（3）计算电子通信频道中存在的异常流量数量为2 450 个。根据伪随机特征码技术，分析电子通信异常流量中含有的双频干扰信号。实验中利用电子表格记录所有检测数据，经统计基于伪随机特征码的电子通信双频干扰检测方法检测到的双频干扰信号数量为998 个，传统方法检测到的双频干扰信号数量为684 个。记录两个检测方法实验过程中漏检的双频干扰信号，将其作为实验结果对两种检测方法进行对比分析，结果如表2所示。

表2 两种方法漏检双频干扰信号数量对比

从表2可以得出以下结论：基于伪随机特征码的电子通信双频干扰检测方法在实验中漏检数量仅为2 个，漏检双频干扰信号数量较少；传统方法在实验中漏检数量为316 个，远远高于设计方法。可见，设计方法相比于传统方法更适用于电子通信双频干扰检测，具有较高的检测精度。

3 结 论

本文将伪随机特征码技术引入电子通信双频干扰检测，设计了一套新的电子通信双频干扰检测方法，并将该方法与原有方法进行了比较分析。实验结果表明，基于伪随机特征码的电子通信双频干扰检测方法减少了双频干扰信号漏检数量，得到了良好的电子通信双频干扰检测效果。此次研究内容为电子通信双频干扰检测提供了参考依据，对保证电子通信网络稳定运行和保证电子通信质量具有重要意义。