通信对抗原理大作业 本文关键词：作业，对抗，原理，通信
通信对抗原理大作业 本文简介：通信对抗原理大作业题目：第五题、第八题学院：电子工程学院专业：信息对抗技术学号姓名：题目五通信信号瞬时参数仿真。仿真模拟通信信号或者数字通信信号两种以上，基于希尔伯特变化方法，分析不同通信信号的瞬时包络、瞬时相位、瞬时频率、瞬时谱。画出信号的瞬时参数波形。根据题目要求在此选择2ASK和2PSK两种数
通信对抗原理大作业 本文内容：
通信对抗原理
大作业
题目：第五题、第八题
学院：电子工程学院
专业：信息对抗技术
学号姓名：
题目五
通信信号瞬时参数仿真。仿真模拟通信信号或者数字通信信号两种以上，基于希尔伯特变化方法，分析不同通信信号的瞬时包络、瞬时相位、瞬时频率、瞬时谱。画出信号的瞬时参数波形。
根据题目要求在此选择2ASK和2PSK两种数字信号，利用希尔伯特变化方法获取信号的瞬时包络，瞬时相位，瞬时频率，瞬时谱并给出仿真截图。
1、2ASK信号仿真
对于二进制情况2ASK信号可表示为：
其中m(t)是单极性数字基带信号，取值为0和1，码元宽度为，码元速率是，是载波频率。m(t)是复包络瞬时幅度a(t)和瞬时相位φ（t）分别为：
2ASK信号瞬时参数仿真波形截图
此次仿真使用的信号参数为：
N=150;
fc=500;%载波频率
Fs=150；%采样频率
t=0:1/fs:(N-1)/fs;
fb=10;
n_dB=150;
在仿真过程中为了保证信号的真实性故添加了噪声信号。
仿真程序：
close
all;
clear;
echo
on;
%---------------参数设置------------
N=150;
fc=500;%载波频率
fs=150;%采样频率
t=0:1/fs:(N-1)/fs;
fb=10;
n_dB=150;
echo
off;
%
Modulated
signals.
n1=fs/fb;
%
The
number
of
sample
per
symbol
L=N/n1;
%
The
number
of
symbols
PN=randsrc(1,L);
for
k=0:L-1
for
i=1:n1
a(n1*k+i)=PN(k+1);
end
end
for
j=1:N
if
a(j)==1
b(j)=1;
else
b(j)=0;
end
end
y=b.*cos(2*pi*fc*t);
%
signal
of
2ASK
askzerodb=y;
Y=fft(askzerodb);
pyy=Y.*conj(Y);
figure(1)
subplot(211);plot(askzerodb);
subplot(212);plot(pyy);
[m,n]=size(askzerodb)
ask_nos_db=awgn(askzerodb,25);
sample_ask=reshape(ask_nos_db,n_dB,n/n_dB);
ask_noise=sample_ask;
%-----------------瞬时特征------------------
askdata=askzerodb;
data=(askdata);%第j行所有信号的希尔伯特变化
%求信号序列的希尔伯特变换
hask=hilbert(data);%求信号序列的希尔伯特变换
%求瞬时幅度
%a_amplitude=sqrtm(y*y.+hask*hask);
a_amplitude=abs(hask);%瞬时幅度
figure(2)
plot(b);
title(
瞬时幅度
);
phi_phase=angle(hask);
%求相位修正值
c_k(1)=0;%修正相位初始值
for
i=2:n
if
i+1>n
break;end
if
phi_phase(i)-phi_phase(i-1)>pi
c_k(i)=c_k(i-1)-2*pi;
elseif
phi_phase(i)-phi_phase(i+1)>pi
c_k(i)=c_k(i-1)+2*pi;
else
c_k(i)=c_k(i-1);
end
end
c_k(n)=phi_phase(n);
c_k;
%去卷叠相位
phi_uw_phase=phi_phase+c_k;%去卷叠相位
%去相位线性分量后真正的瞬时相位
phi_NL_phase=phi_uw_phase-2*pi*(1:n)*fc/fs;%去相位线性分量后真正的瞬时相位
figure(3)
plot(phi_phase);
title(
瞬时相位
);
%求瞬时频率
f_frequency=1/(2*pi)*diff(phi_uw_phase);%瞬时频率
figure(4)
plot(f_frequency);
title(
瞬时频率
);
信号截图与各瞬时参量截图如下：
图1：时域波形和频域波形
图2：瞬时振幅波形
图3：瞬时相位波形
图4：瞬时相位波形
从上面四张图可以看出在添加了噪声后以标准的2ASK
信号出现了干扰，振幅是时变函数，瞬时相位受噪声影响不再是常数0，并且瞬时频率也因噪声影响在0附近波动。
2、2PSK信号瞬时参数仿真
对于二进制情况2PSK信号表示为：
其中m（t）是双极性数字基带信号，其取值是-1和+1，码元宽度为Tb，码元速率是Rb=1/Tb,fc是载波频率，Dp频率调制因子。其中瞬时幅度瞬时幅度a(t)和瞬时相位Φ(t)分别为：
此次仿真使用的信号参数为：
Fc=150;%载波频率
Fs=1200;%采样频率
为了达到真实仿真效果在仿真过程中添加了高斯白噪声。
仿真程序：
clc;clear;close
all;
Fc=150;%载波频率
%
rb=12500;%码元速率
Fs=1200;%采样频率
K=1;%The
legth
of
message
signal
std_value_db=(0:2:20);
std_value=10.^(-std_value_db/20);
%2PSK调制信号的产生
amp_2psk=ones(1,K*10);%产生信息信号
amp_2psk_mod=ones(1,32*length(amp_2psk));
pha_2psk_bias=randint(1,K*10);
pha_2psk_bias1_mod=zeros(1,32*length(pha_2psk_bias));
for
i=1:length(pha_2psk_bias)
pha_2psk_bias1_mod(:,((i*32)-31):i*32)=pha_2psk_bias(i)*ones(1,32);
end
car_2psk_mod=zeros(1,length(pha_2psk_bias1_mod));
for
i=1:length(pha_2psk_bias1_mod)
car_2psk_mod(i)=cos((i-1)*2*pi*Fc/Fs-pi/2+pi*pha_2psk_bias1_mod(i));
end
signal_2psk=amp_2psk_mod.*car_2psk_mod;
std_value1=0.3162;%加性高斯白噪声的方差是0.1,S/N=10db
std_value2=1;%S/R=0db
signal_2psk_noise1=signal_2psk+randn(1,length(signal_2psk))*std_value1;%产生信噪比为10db的有噪信号
signal_2psk_noise2=signal_2psk+randn(1,length(signal_2psk))*std_value2;%产生信噪比为0db的有噪信号
figure(5);
subplot(2,2,1);
plot(signal_2psk);
title(
无噪声信号
);
axis([0
1000
-1.5
1.5]);
subplot(2,2,2);
plot(signal_2psk_noise1);
title(
有噪声信号
);
axis([0
1000
-1.5
1.5]);
subplot(2,2,3);
plot(signal_2psk_noise2);
title(
有噪声信号
);
axis([0
1000
-1.5
1.5]);
signal_2psk_noise=zeros(length(std_value),length(signal_2psk));
for
i=1:length(std_value)
signal_2psk_noise(i,:)=signal_2psk+randn(1,length(signal_2psk))*std_value(i);
end
%2PSK瞬时特征提取
signal=hilbert(signal_2psk_noise(5,:));
Amplititude_2psk=abs(signal);%求瞬时幅度
Phase_2psk_un=angle(signal);
C(1)=0;
for
i=2:length(Amplititude_2psk)
if
Phase_2psk_un(i)-Phase_2psk_un(i-1)>1*pi%%门限选取1.5*pi
C(i)=C(i-1)-2*pi;
elseif
Phase_2psk_un(i-1)-Phase_2psk_un(i)>1*pi
C(i)=C(i-1)+2*pi;
else
C(i)=C(i-1);
end
end
for
i=1:length(Amplititude_2psk)
Phase_2psk(i)=Phase_2psk_un(i)+C(i);
end
for
i=1:length(Amplititude_2psk)
Phase_2psk2(i)=Phase_2psk(i)-2*pi*Fc*(i-1)/Fs
;
end
for
i=1:length(Amplititude_2psk)-1
Frequency_2psk(i)=1/(2*pi)*(Phase_2psk2(i+1)-Phase_2psk2(i))*Fs;
%差分法求瞬时频率
end
figure(2);
plot(Amplititude_2psk);
title(
瞬时幅度
);
figure(3);
plot(Phase_2psk2);
title(
瞬时相位
);
figure(4);
plot(Frequency_2psk);
title(
瞬时频率
);
仿真波形截图如下：
图5：添加噪声前后信号波形
图6：信号瞬时幅度波形
图7：信号瞬时相位波形
图8：信号瞬时频率波形
从上面的仿真过程中可以看出添加了高斯白噪声的2PSK信号的波形与无噪声情况下明显不同。比如振幅因为噪声的影响在0附近波动，而瞬时相位和瞬时频率也因噪声而波动。
题目八
本文主要介绍通过matlab产生噪声调幅、噪声调频、梳状干扰及锥形音频干扰等四种干扰信号。下面将分别介绍这四种干扰信号。
1噪声调幅干扰信号
噪声调幅干扰信号的时域表达式为：
其中，调制噪声为零均值，方差为，在区间分布的广义平稳随机过程，为均匀分布，且为与独立的随机变量，，为常数。
噪声调幅定理：
式中，为调制噪声的相关函数。
噪声调幅信号的总功率为：
它等于载波功率()与调制噪声功率()一半的和。其又可改写为：
式中，，为载波功率；，为有效调制系数。
噪声调幅信号的功率谱可由噪声调幅定理经傅立叶变换求得：
式中，为调制噪声的功率谱，第一项代表载波的功率谱，后两项代表调制噪声功率谱的对称平移。
仿真程序：
%噪声调幅干扰
function
y=noiseAM(u0,N,wpp);
if
nargin==0
wpp=0;u0=1;
end
fj=35e6;fs=4*fj;
Tr=520e-6;
t1=0:1/fs:3*Tr-1/fs;
N=length(t1);
u=wgn(1,N,wpp);
df1=fs/N;n=0:N/2;f=n*df1;
wp=10e6;
ws=14e6;
rp=1;
rs=60;
[n1,wn1]=buttord(wp/(fs/2),ws/(fs/2),rp,rs);
[b,a]=butter(n1,wn1);
u1=filter(b,a,u);
p=0.1503*mean((u1.^2))
;
figure
subplot(2,2,1),plot(t1,u1),title(
噪声调制波形
);
axis([0,0.05e-4,-2,2])
subplot(2,2,2),j2=fft(u1);plot(f,10*log10(abs(j2(n+1)*2/N)))
title(
调制噪声功率谱
);
rand(
state,0);
y=(u0+u1).*cos(2*pi*fj*t1+2);
p=(1/N)*sum(y.^2);
subplot(2,2,3),plot(t1,y),title(
噪声调幅干扰时域波形
);
axis([0,0.05e-4,-2,2])
subplot(2,2,4),J=fft(y);plot(f,10*log10(abs(J(n+1))))
title(
已调波功率谱
);
仿真结果如下：
2噪声调频干扰信号
噪声调频干扰信号的时域表达式为：
其中，调制噪声为零均值、广义平稳的随机过程，为均匀分布，且与相互独立的随机变量，为噪声调频信号的幅度，为噪声调频信号的中心频率，为调频斜率。
式中，为调幅函数的方差，其为
式中为的自相关函数，它可由调制噪声的功率谱变换求得。设其具有带限均匀谱，如下式所示：
则的功率谱为
式中，为调制噪声的谱宽，为有效调频指数，其中为有效调频带宽。
噪声调频信号功率谱的表达式为：
当时，由噪声调频信号功率谱表达式可得：
当时，由噪声调频信号功率谱表达式可得：
仿真程序：
%噪声调频干扰
function
y=noiseFM(uj,mf,wpp);
if
nargin==0
uj=1;
mf=0.6;
wpp=6;
end
fj=35e6;fs=4*fj;Tr=520e-6;
bj=10e6;
t1=0:1/fs:3*Tr-1/fs;
N=length(t1);
u=wgn(1,N,wpp);
df1=fs/N;n=0:N/2;f=n*df1;
wp=10e6;
ws=13e6;
rp=1;
rs=60;
[Nn,wn]=buttord(wp/(30e6/2),ws/(30e6/2),rp,rs);
[b,a]=butter(Nn,wn);
u1=filter(b,a,u);
figure
subplot(2,2,1),plot(t1,u1),title(
调制噪声波形
);axis([0,0.05e-4,-6,6])
subplot(2,2,2),j2=fft(u1);
plot(f,10*log10(abs(j2(n+1)*2/N)))
title(
调制噪声功率谱
);
i=1:N-1;ss=cumsum([0
u1(i)])
ss=ss*Tr/N;
y=uj*cos(2*pi*fj*t1+2*pi*mf*bj*ss+100);
p=(1/N)*sum(y.^2)
subplot(2,2,3),plot(t1,y),title(
噪声调频干扰时域波形
)
axis([0,0.05e-4,-1.5,1.5])
subplot(2,2,4),J=fft(y);
plot(f,(abs(J(n+1))))
title(
噪声调频干扰已调波功率谱
)
仿真结果如下：
3梳状干扰
如果在某个频带内有多个离散的窄带干扰，形成多个窄带谱峰，则它们被称为梳状谱干扰。其信号表达式为
式中，Jn（t）为第n个窄带调幅干扰信号；An（t）为窄带干扰信号的包络，φn（t）为干扰信号的相位；ωn为干扰角频率。
仿真程序：
n=randn(1,10e3)；
J=0;
fp=0.98*10e5;
fs=0.99*10e5;
Fs=3*10e5;
fj=100*10e5;
wp=2*pi*fp/Fs;
ws=2*pi*fs/Fs;
rs=40;
B=ws-wp;
beta=0.5842*(rs-21)^0.4+0.07886*(rs-21);
N=ceil((rs-8)/2.285/B);
wc=(wp+ws)/2/pi;
h=fir1(N,wc,kaiser(N+1,beta));
H=fft(h);
w=0:2*pi/length(H):2*pi-2*pi/length(H);
s=conv(n,h);
s=s/max(abs(s));
t=0:1/(2*fj):length(s)/(2*fj)-1/(2*fj);
A=1.3*zeros(1,length(s));
dealt=50*10e5;
for
i=1:4
S=(A+s).*cos(2*pi*fj*t);
fj=fj+dealt;
J=J+S;
end
f=[0:length(J)-1]*2*fj/length(J);
figure(1)
plot(t,J)
title(
时域
)
xlabel(
t
),ylabel(
J
)
figure(2)
plot(f,abs(fft(J)))
title(
频域
)
xlabel(
f
),ylabel(
H
)
仿真结果如下：
4锥形音频干扰
前面介绍的几种信号属于压制式干扰，而锥形音频干扰属于欺骗式干扰，它由高斯噪声与锥形脉冲相乘产生，该信号的表达式为
仿真程序：
n=randn(1,10e3);
fp=0.98*10e5;
fs=1.02*10e5;
Fs=3*10e5;
A=1;
Ta=2;
fj=100*10e5;
wp=2*pi*fp/Fs;
ws=2*pi*fs/Fs;
rs=40;
B=ws-wp;
beta=0.5842*(rs-21)^0.4+0.07886*(rs-21);
N=ceil((rs-8)/2.285/B);
wc=(wp+ws)/2/pi;
h=fir1(N,wc,kaiser(N+1,beta));
H=fft(h);
w=0:2*pi/length(H):2*pi-2*pi/length(H);
s=conv(n,h);
s=s/max(abs(s));
t=0:1/(2*fj):length(s)/(2*fj)-1/(2*fj);
k=2;
d=2*pi*k*t;
J=A*d.*s;
f=[0:length(J)-1]*2*fj/length(J);
figure(1)
plot(t,J)
title(
时域
)
xlabel(
t
),ylabel(
J
)
figure(2)
plot(f,abs(fft(J)))
title(
频域
)
xlabel(
f
),ylabel(
H
)
仿真结果如下：