一種基于FPGA/DSP的靈巧干擾平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　引 言

　　目前，通信干擾的手段以信號大功率壓制為主，本質(zhì)上屬于物理層能量干擾，存在效費(fèi)比低，且容易暴露自身目標(biāo)等缺點(diǎn)，而且隨著新的功率控制和信號處理技術(shù)的應(yīng)用，通信大功率壓制干擾手段的應(yīng)用遇到了瓶頸。大功率壓制干擾手段的局限性對研究一種新的小功率靈巧干擾技術(shù)提出了迫切的需求。美國通信干擾專家Richard A．Poisel于2002年首先提出了靈巧干擾(smart jamming)的概念。他指出可以利用接收機(jī)在捕獲輸入信號時(shí)間和幀同步信息的過程實(shí)施攻擊，這可以看作是靈巧干擾技術(shù)的雛形。當(dāng)前靈巧干擾正成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)的靈巧干擾硬件平臺(tái)正是基于這種背景，可以為靈巧干擾技術(shù)的發(fā)展提供硬件平臺(tái)支持。

　　1 靈巧干擾平臺(tái)工作原理

　　經(jīng)過前端射頻選頻濾波和下變頻后，靈巧干擾平臺(tái)將獲得所測頻段范圍的中頻信號送入高速信號處理平．臺(tái)。高速信號處理平臺(tái)由數(shù)／模轉(zhuǎn)換器(ADC)產(chǎn)生數(shù)字中頻信號，經(jīng)數(shù)字下變頻器(DDC)后送入數(shù)字信號處理器，由數(shù)字信號處理器完成信號的搜索截獲、參數(shù)估計(jì)及識(shí)別，軟件化的解調(diào)器根據(jù)這些處理結(jié)果選擇適當(dāng)?shù)慕庵S方式和參數(shù)完成解調(diào)，解調(diào)器的輸入來源于經(jīng)過數(shù)字下變頻(DDC)的數(shù)字基帶復(fù)信號，通過對解調(diào)信號的分析，可以進(jìn)一步識(shí)別信號的編碼方式等底層信息。最終生成與偵察信號同等樣式或相關(guān)度極大的干擾信號，將能量壓制提升為信息壓制，只要在敵我雙方信息功率上形成一定的信息能量優(yōu)勢就可以取得很好的干擾效果。

　　平臺(tái)功能框圖如圖1所示。

　　其中，輸入通道功能包括：A／D變換、數(shù)字下變頻；信號處理功能主要有：信號載頻估計(jì)、參數(shù)估計(jì)、調(diào)制識(shí)別、解調(diào)、編碼識(shí)別等；靈巧干擾信號生成單元根據(jù)信號處理單元得到的信號參數(shù)生成干擾信號；輸出通道與輸入通道對應(yīng)，將產(chǎn)生的干擾信號變換到相應(yīng)的中頻發(fā)出。

　　2 平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

　　2．1 平臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　通信偵察信號分析屬于非合作通信環(huán)境下的信號處理，其寬頻帶、多調(diào)制方式、多信號的特點(diǎn)要求信號處理平臺(tái)中的處理器具有高性能的處理能力外，還應(yīng)具備較強(qiáng)的通用性、靈活性。隨著大規(guī)模可編程器件的發(fā)展，采用DSP芯片和可編程邏輯器件相結(jié)合的信號處理平臺(tái)顯示出其優(yōu)越性。采用這種結(jié)構(gòu)的信號處理平臺(tái)的最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)靈活，有較強(qiáng)的通用性，適合于模塊化設(shè)計(jì)，從而能夠提高算法效率；同時(shí)開發(fā)周期較短，平臺(tái)易于維護(hù)和擴(kuò)展，特別適合于實(shí)時(shí)信號處理。近些年，更多的實(shí)時(shí)信息處理平臺(tái)采用了FPGA+DSP的結(jié)構(gòu)，FPGA和DSP協(xié)作發(fā)揮各自的長處，低層的預(yù)處理算法處理的數(shù)據(jù)量大，對處理速度要求高，但運(yùn)算結(jié)構(gòu)相對比較簡單，適合于用FP～GA進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)，這樣能兼顧速度及靈活性；高層處理算法的特點(diǎn)是處理的數(shù)據(jù)量較低層算法少，但算法的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適合于用運(yùn)算速度高，尋址方式靈活，通信機(jī)制強(qiáng)的DSP 芯片來實(shí)現(xiàn)。

　　根據(jù)靈巧干擾平臺(tái)功能要求，平臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。