CN110912626B - 测控***通信抗干扰性能的评估方法 - Google Patents

测控***通信抗干扰性能的评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种控通信***通信抗干扰性能的评估方法，旨在提供一种可以实现更加全面的抗干扰性能进行评估的方法。本发明通过下述技术方案实现：首先根据接收得到测量链路同步概率、测量链路误比特率、测量链路误帧率、遥测链路同步概率和遥测链路误帧率，通过抗干扰决策模块获得链路参数；测量链路的信息率和扩频码率，计算测量链路传输可靠性；判断性能评估周期是否大于遥测帧持续时间，是则根据遥测链路同步概率和遥测链路误帧率计算测控***通信链路传输可靠性，得到链路传输可靠性指标的评价值和评估等级，否则，根据测量链路传输可靠性作为测控***通信链路传输可靠性的评价值和评估等级，最后将评估结果进行加权求和得到链路总抗干扰性能。

Description

测控***通信抗干扰性能的评估方法
技术领域
本发明涉及信号处理和通信技术领域，特别是在测控***中采用通信抗干扰性能评估方法。
背景技术
测控***抗干扰性能评估是航天测控***抗干扰效能评估的重要环节。随着电磁环境日益复杂，航天测控***面临的考验是如何在恶劣的电磁环境下实施有效测控，确保空间信息***的正常运行，因此，要求测控***必须具有较强的抗干扰能力，需要采用抗干扰手段所带来的性能提升和所付出的代价进行性能评估。同时，随着认知抗干扰通信的发展，作为认知抗干扰引擎核心的抗干扰决策模块需要根据实时的抗干扰性能评估的结果对决策的结果进行性能评估和对通信***参数进行调整。然而，由于测控通信***的复杂性和特殊性，国内外关于测控通信***的通信抗干扰性能评估方法的研究比较欠缺，因此如何客观、科学地对测控通信***的通信抗干扰性能进行评估成为了一个亟待解决的难题。对于测控通信***而言，如果从测控通信***的操作复杂度、设备造价、设备尺寸、传输可靠性等各个方面进行性能评估则需要考虑的指标数量庞大，虽然这些指标都会对测控通信***的传输性能造成不同程度的影响，但若对每个指标都进行一一考察则会使得评估复杂度较大，评估周期长且复杂。因此，对测控通信***的通信抗干扰性能评估应该根据当前通信的主要需求，有针对性地从数量庞大的指标中进行合理的选择。通常，测控通信***需要在保证传输可靠性，所以***传输可靠性是通信抗干扰性能评估中必要的指标。***性能还包含功率效率、频谱效率、干扰抑制性能等，因此如何构建评价指标、如何计算***传输可靠性指标，如何科学定量地评估测控***的抗干扰性能成为了一个难题。随着航天测控技术的不断发展，航天测控***经历了从分离体制到统一体制，从非扩频体制到扩频体制，从地基到天基再到天地基一体化测控网的发展历程。由于测控***的重要性，干扰与抗干扰技术一直贯穿于测控***的发展历程之中。对测控***抗干扰性能进行评估是一个复杂的问题，全面、科学评价测控***抗干扰性能必须对影响抗干扰性能的众多因素进行综合分析评估。测控***主要通过三个方面来提高其抗干扰性能:改善基本参数提高抗干扰性能，如提高发射机功率、天线增益、工作频率等；改进工作体制提高抗干扰性能，如采用直接扩频、跳频扩频、混合扩频等工作体制；应用多种技术提高抗干扰性能，如采用自适应调零、自适应编码、脉冲压缩等技术。目前应用较为广泛的扩频通信***。直接序列扩频通信***是将要发送的信息用伪随机序列扩展到一个很宽的频带上去。而在接收端，用与发射端扩展使用的一样的伪随机序列来解扩接收到的扩频信号，恢复出原始的信息。国内外对直扩***干扰技术的研究现状对于直扩信号的干扰大体可以分为两类，一种是压制式干扰，包括窄带噪声干扰、单音和多音干扰、脉冲干扰、梳状谱干扰等；二是欺骗式干扰，指发射或者转发在幅度、频率或者相位上做了调制的脉冲波或连续波信号，以扰乱或欺骗敌方的接收机，使其得到虚假信息，做出错误的判断。其特点是干扰信号和目标信号具有某些相似的特性。欺骗型干扰可以分为仿真欺骗和模拟欺骗。模拟欺骗包括，各种语音调制(AM，FM，SSB)，数字调制(2ASK，2PSK，QPSK等)及扩频的调制(BPSK-DS)。欺骗式干扰在频域上是瞄准的，它的中心频率与通信信号是重合的，在时域上分为应答式和转发式。模拟欺骗干扰又称为相关欺骗干扰，模拟欺骗干扰的实现方法有两种，其一是应答式欺骗干扰，其二是转发式欺骗干扰。应答式欺骗根据侦察引导***的引导参数，产生相应的欺骗干扰样式；转发式欺骗干扰是将收到的目标信号进行适当的加工后，发射出去。综上所述，对直接扩频通信干扰的效果分析和评价就显得非常必要。在直接序列扩频通信***中，通常采用的调制方式，有如下几种：(1)二相相移键控(BPSK)：它是扩频***中最常用的一种调制方式。(2)四相相移键控(QPSK)：它是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式。(3)偏移四相相移键控(Offset.QPSK)，是QPSK的改进型。直扩通信***中的扩频码类型在直扩通信***中,扩频码的选择至关重要。它关系到***的抗多径干扰、抗干扰的能力,关系到信息数据的保密和隐蔽,关系到捕获和同步***的实现。伪随机(或伪噪声，Pseudorandom Noise，PN)码序列是一种常见的扩频码。伪随机序列具有类似于随机序列的基本特征，是一种貌似随机但实际上是有规律的周期性二进制序列。如果发送序列经过完全随机性的加扰，接收机就无法恢复出原始序列。扩频测控***抗不同形式干扰的性能有较大差异，干扰的形式是多种的，有单频干扰、窄带干扰、宽带干扰以及白噪声干扰等。扩频均匀随机二元码调相噪声对BPSK调制的直扩信号的干扰效果呈现明显的开关特性：当干扰信号功率大于信号功率时，信号被严重干扰；对于直扩信号的检测与干扰，在扩频通信中通常采用数字调制，对扩频***实施干扰，就是要造成扩频通信有较高的误码率，使通信不能正常进行。由于直扩信号带宽较宽，其功率谱密度低于噪声电平，因此，这种信号很难被检测出来。当通信***采用扩频、纠错编码、复杂调制等技术后,***在复杂干扰环境和不完善传播条件下的性能评估却非常困难。传统层次分析法标度存在部分缺陷，如易导致评定结果出现逆序、判断矩阵一致性与思维一致性相脱节等问题。
由于不同的指标之间数量级可能会存在差异且具有不同的量纲，所以需要对指标进行参数处理后才能进行性能评估，所以通常用以下方法进行测控通信***的通信抗干扰性能评估：
1)对选定的指标进行幅度限制，即将指标限制在特定的取值区间内；
2)，首先需要对选择的指标进行去量纲归一化，归一化可以分为线性归一化和非线性归一化，对于如发射功率的dB值等分布均匀且取值范围较小的指标进行线性归一化，对于如误码率等分布非均匀分布或取值范围较大的指标进行非线性归一化；
3)最后，根据测控通信***当前的需要对不同的指标分配权重，对所有选择的指标进行加权求和得到总通信抗干扰性能指标，通常对***传输可靠性等重要的指标分配较高的权重值。去量纲归一化后的指标通常无法直观地反映指标性能的好坏，加权求和后总抗干扰性能指标也是通过数量的相对大小进行性能好坏的评估，使得去量纲归一化后的指标和总抗干扰性能指标无法直观地反映***当前的性能，所以如何使得评估指标能够更加直观地反映***当前的性能是性能参数处理的一个问题。
发明内容
为解决现有技术的缺陷，本发明的目的是针对现有技术存在问题，提供一种可以实现更加全面的对测控通信***的通信抗干扰性能进行评估，具有很强应用价值的主要用于测控通信***的通信抗干扰性能评估方法。
本发明的上述目的可以通过以下技术方案予以实现：一种控通信***通信抗干扰性能的评估方法，其特征在于包括如下步骤，首先通过测控链路抗干扰接收得到测量链路的同步概率、误比特率和误帧率，和遥测链路的同步概率和误帧率；通过抗干扰决策模块获得测控链路参数：包括干扰处理方式、干扰抑制度、功率、遥测链路和测量链路的信息速率和扩频码率；根据测量链路的同步概率、误比特率和误帧率，计算测量链路传输可靠性；根据遥测链路的同步概率和误帧率，计算遥测链路传输可靠性；根据测量链路和遥测链路的传输可靠性得到测控链路传输可靠性指标的评价值和评估等级；然后根据发射功率计算功率效率指标的评价值和评估等级；再根据信源速率和扩频码率计算得到频谱效率指标的评价值和评估等级；接着根据干扰处理方式和干扰抑制度计算得到干扰抑制性能指标的评价值和评估等级；最后将计算得到的测控链路传输可靠性指标、功率效率指标、频谱效率指标和干扰抑制性能指标的评估结果进行加权求和，得到测控链路总抗干扰性能，对测控通信***的通信抗干扰性能进行评估；其中，各性能指标的评价值是通过将该性能的评价函数进行标准化处理，并基于μ律对数压缩方法压缩得到的。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
本发明首先通过链路抗干扰接收得到测量链路同步概率、测量链路误比特率、测量链路误帧率、遥测链路同步概率和遥测链路误帧率等得到链路可靠性指标，然后根据发射功率得到功率效率指标，再根据信源速率和扩频码率得到频谱效率指标，接着根据干扰处理方式和干扰抑制度得到干扰抑制性能指标得到干扰抑制性能指标；可以获得较大的处理增益，大大提高通信抗干扰能力，既发挥直扩信号低截获、高隐蔽性优点，又发挥了跳频的全部优点，使得远近效应、多径效应、同台干扰、同步问题都较好地得到解决。
本发明将计算得到的链路可靠性指标、功率效率指标、频谱效率指标和干扰抑制性能指标进行加权求和，得到链路总抗干扰性能；可以实现对测控***测量链路和遥测链路的通信抗干扰性能进行评估。与传统单一的评判方法相比，该方法通过综合考虑传输可靠性、功率效率、频谱效率、干扰抑制性能等指标，对每种性能进行单独评估后得到综合评估的结果，可以实现更加全面的对测控通信***的通信抗干扰性能进行评估，具有很强的应用价值。与传统的性能评估方法相比，该方法通过综合考虑传输可靠性、功率效率、频谱效率、干扰抑制性能等指标，在对每种指标进行规范化处理的基础上，基于律对数压缩方法生成各指标性能和综合性能评价值，并根据表1得到性能评价值对应的性能评估等级，可以更加全面、直观地对测控通信***的通信抗干扰性能进行评估。
表1等级划分
Figure GDA0003477164560000041
本发明通过对选择的性能评估指标进行规范化处理和μ律对数压缩处理可以得到不同性能指标的评价值，将性能指标的评价值加权求和可得到总性能评价值，通过将性能评价值映射为评估等级，能够直观地反映抗干性能的等级，具有很好的应用价值。可根据当前的***传输性能和参数配置评估出通信性能。
表1等级划分本发明可根据当前的***传输性能和参数配置评估出通信性能。
附图说明
图1是本发明测控通信***的通信抗干扰性能评估的实施流程示意图。
图2是图1测量链路传输可靠性的计算流程示意图。
图3是测控通信***遥测链路传输可靠性的计算流程示意图。
图4是测控通信***链路传输可靠性指标的评价值和评估等级计算流程示意图。
图5是测控通信***功率效率指标的评价值和评估等级计算流程示意图。
图6是测控通信***频谱效率指标的评价值和评估等级计算流程示意图。
图7是测控通信***干扰抑制性能指标的评价值和评估等级计算流程示意图。
图8是基于最小化参数对数归一化准则的指标规范化处理流程示意图。
图9是基于最大化参数对数归一化准则的指标规范化处理流程示意图。
图10是基于最大化参数归一化准则的指标规范化处理流程示意图。
下面结合实例和附图，详细描述本发明的技术方案。
具体实施方式
参阅图1。根据本发明，首先通过测控链路抗干扰接收得到测量链路的同步概率、误比特率和误帧率，和遥测链路的同步概率和误帧率；通过抗干扰决策模块获得测控链路参数：包括干扰处理方式、干扰抑制度、功率、遥测链路和测量链路的信息速率和扩频码率；根据测量链路的同步概率、误比特率和误帧率，计算测量链路传输可靠性；根据遥测链路的同步概率和误帧率，计算遥测链路传输可靠性；根据测量链路和遥测链路的传输可靠性得到测控链路传输可靠性指标的评价值和评估等级；然后根据发射功率计算功率效率指标的评价值和评估等级；再根据信源速率和扩频码率计算得到频谱效率指标的评价值和评估等级；接着根据干扰处理方式和干扰抑制度计算得到干扰抑制性能指标的评价值和评估等级；最后将计算得到的测控链路传输可靠性指标、功率效率指标、频谱效率指标和干扰抑制性能指标的评估结果进行加权求和，得到测控链路总抗干扰性能，对测控通信***的通信抗干扰性能进行评估；其中，各性能指标的评价值是通过将该性能的评价函数进行标准化处理，并基于μ律对数压缩方法压缩得到的。
具体步骤如下：
S1.通过链路抗干扰接收得到测量链路和遥测链路同步概率、误比特率、误帧率等；通过抗干扰决策模块获得链路参数：干扰处理方式、干扰抑制度、功率、遥测链路和测量链路的信息速率和扩频码率；
S2.根据测量链路同步概率、测量链路误比特率、测量链路误帧率计算测量链路传输可靠性；
S3.判断性能评估周期是否大于遥测帧持续时间，若是则跳转S4，否者转S5；
S4.根据遥测链路同步概率和遥测链路误帧率计算遥测链路传输可靠性；
S5.根据测量链路传输可靠性和遥测链路传输可靠性计算链路传输可靠性指标的评价值ETRX和评估等级；
S6.根据发射功率计算功率效率指标的评价值
Figure GDA0003477164560000051
和评估等级；
S7.根据信源速率和扩频码率计算频谱效率指标的评价值
Figure GDA0003477164560000052
和评估等级；
S8.根据干扰处理方式和干扰抑制度计算干扰抑制性能指标的评价值
Figure GDA0003477164560000053
和评估等级；
S9.根据链路传输可靠性、功率效率、频谱效率和干扰抑制性能指标计算链路总抗干扰性能的评价值EDL和评估等级，即：
Figure GDA0003477164560000054
其中wTRX、
Figure GDA0003477164560000055
Figure GDA0003477164560000061
和
Figure GDA0003477164560000062
分别为传输可靠性、功率效率、频谱效率和干扰抑制性能指标的权重。
参阅图2，S2所述测量链路传输可靠性步骤如下：
S21.单个评价周期内，应该能收到Nm次同步，若同步成功Am次则同步概率
Figure GDA0003477164560000063
S22.如果存在比特测试字段，则接收的测量帧得到每个测量帧中t比特测试字段的误比特率为
Figure GDA0003477164560000064
如果c比特反馈参数的CRC校验通过，则第i帧的误比特率
Figure GDA0003477164560000065
为反馈参数和测试数据误比特率的加权结果
Figure GDA0003477164560000066
否则误比特率
Figure GDA0003477164560000067
为测试字段误比特率和t/c+t中较大的值，即
Figure GDA0003477164560000068
若一个评价周期内接收到多个测量帧，则对误比特率
Figure GDA0003477164560000069
取均值作为链路误比特率
Figure GDA00034771645600000610
S23.对测量链路误比特率
Figure GDA00034771645600000611
基于最小化参数对数归一化准则进行规范化处理，得到测量链路误比特率归一化值
Figure GDA00034771645600000612
S24.基于μ律对数压缩处理得到测量链路误比特率性能的评价函数
Figure GDA00034771645600000613
其中
Figure GDA00034771645600000614
为μ律对数压缩过程中的可设参数；
S25.根据测量链路误比特率的评价函数和同步概率计算测量链路传输可靠性评价函数，将测量链路误比特率与同步概率的乘积作为测量链路传输可靠性评价函数，即
Figure GDA00034771645600000615
参阅图3，S4所述遥测链路传输可靠性步骤如下：
S41.设遥测链路不间断发送，在每个评价周期中，最多能收到Ntm次同步，同步成功Atm次，同步性能用同步概率
Figure GDA00034771645600000616
表示，同步概率为同步成功次数与收到同步最大次数的比值，即
Figure GDA00034771645600000617
若评价周期内无法收到完整的遥测帧则不计算同步概率；
S42.计算遥测链路误帧率，若在评价周期T内收到Atm个遥测帧，同步状态下的误帧率
Figure GDA00034771645600000618
为评价周期T内校验错误的次数Errtm和校验总帧数Atm的比值，将同步状态的误帧率中加入丢失的帧数得到修正误帧率
Figure GDA00034771645600000619
即
Figure GDA00034771645600000620
S43.对修正的遥测链路误帧率
Figure GDA00034771645600000621
基于最小化参数对数归一化准则进行标准化处理，得到遥测链路误帧率归一化值
Figure GDA00034771645600000622
S44.基于μ律对数压缩处理得到遥测链路传输可靠性评价函数
Figure GDA00034771645600000623
其中
Figure GDA00034771645600000624
为μ律对数压缩过程中的可设参数。
参阅图4。S5所述链路传输可靠性指标的评价值和评估等级的评价值和评估等级计算步骤如下：
S51.判断遥测链路的信源速率大于遥测链路帧长与评价周期的比值是否成立，若成立则转S52，否则转S53；
S52.将测量链路、遥测链路的传输可靠指标加权求和作为链路传输可靠指标，即传输可靠性评价函数为
Figure GDA0003477164560000071
其中
Figure GDA0003477164560000072
为测量链路可靠性评价函数
Figure GDA0003477164560000073
的权值，转S54；
S53.将测量链路的传输可靠指标作为链路传输可靠指标，即传输可靠性评价函数为
Figure GDA0003477164560000074
S54.根据表1得到当前链路传输可靠性评价函数ETRX值对应的链路传输可靠性性能评估等级。
参阅图5，S6所述功率效率指标的评价值和评估等级计算步骤如下：
S61.对遥测和测量的总发射功率Ptx基于最小化参数对数归一化准则进行标准化处理，得到遥测和测量的总发射功率归一化值
Figure GDA0003477164560000075
S62.基于μ律对数压缩处理得到功率效率评价函数
Figure GDA0003477164560000076
其中
Figure GDA0003477164560000077
为μ律对数压缩过程中的可设参数；
S63.根据表1得到当前链路功率效率评价函数
Figure GDA0003477164560000078
值对应的功率效率性能评估等级。
参阅图6。S7所述频谱效率指标的评价值和评估等级计算步骤如下：
S71.根据测量、遥测链路的信源速率和扩频码率分别计算得到测量链路和遥测链路的频谱效率，在本***中，采用BPSK调制，无成形滤波，扩频带宽至少为扩频码率的2倍，频谱效率为信源速率与2倍扩频码率的比值，分别得到测量、遥测链路的频谱效率
Figure GDA0003477164560000079
和
Figure GDA00034771645600000710
S72.对测量链路和遥测链路的频谱效率
Figure GDA00034771645600000711
和
Figure GDA00034771645600000712
分别基于最大化参数进行对数归一化准则进行标准化处理，得到测量链路和遥测链路的频谱效率归一化值
Figure GDA00034771645600000713
和
Figure GDA00034771645600000714
S73.基于μ律对数压缩处理得到测量链路和遥测链路的频谱效率评价函数
Figure GDA00034771645600000715
和
Figure GDA00034771645600000716
其中
Figure GDA00034771645600000717
和
Figure GDA00034771645600000718
为μ律对数压缩过程中的可设参数；
S74.对测量、遥测链路频谱效率进行加权求和得到频谱效率评价函数
Figure GDA00034771645600000719
即
Figure GDA0003477164560000081
其中，
Figure GDA0003477164560000082
为测量链路频谱效率的权重；
S75.根据表1得到当前链路频谱效率评价函数
Figure GDA0003477164560000083
值对应的链路频谱效率性能评估等级。
参阅图7。S8所述干扰抑制性能指标的评价值和评估等级计算步骤如下：
S81.根据选择的干扰抑制方式计算干扰抑制实现复杂度，若不采用任何干扰抑制方式则复杂度为0，时域干扰抑制的复杂度为0.2，频域干扰抑制的复杂度为0.25，空域干扰抑制的复杂度为0.55，若采用不同干扰抑制方式的组合则复杂度为每种干扰抑制处理复杂度的和
Figure GDA0003477164560000084
S82.根据测量链路和遥测链路的接收输入信噪比和解扩输出信噪比的比值作为测量链路和遥测链路的干扰抑制度，即Jrej＝SJNRo/SJNRI；
S83.对测量链路和遥测链路的干扰抑制度分别基于最大化参数归一化准则进行标准化处理，得到测量链路干扰抑制度归一化值
Figure GDA0003477164560000085
遥测链路的干扰抑制度归一化值
Figure GDA0003477164560000086
和干扰抑制处理复杂度归一化值
Figure GDA0003477164560000087
S84.基于μ律对数压缩处理得到测量链路、遥测链路的干扰抑制度评价函数
Figure GDA0003477164560000088
和干扰抑制处理复杂度评价函数
Figure GDA0003477164560000089
其中
Figure GDA00034771645600000810
为μ律对数压缩过程中的可设参数；
S85.对测量链路、遥测链路的干扰抑制度指标和干扰抑制处理复杂度指标进行加权求和得到干扰抑制性能函数，即：
Figure GDA00034771645600000811
其中
Figure GDA00034771645600000812
和
Figure GDA00034771645600000813
分别为测量链路、遥测链路的干扰抑制度指标和干扰抑制处理复杂度指标的权重且
Figure GDA00034771645600000814
S86.根据表1得到当前链路频谱效率评价函数
Figure GDA00034771645600000815
值对应的链路频谱效率性能评估等级。
参阅图8。S23所述基于最小化参数对数归一化准则的指标规范化处理步骤如下：
S231.对指标进行限幅，设指标为P，指标P所用的最大值和最小值分别为Pmax和Pmin，若P＞Pmax则令P＝Pmax，若P＜Pmin则P＝Pmin；
S232.基于最小化参数对数归一化准则对限幅后的指标P进行归一化，即用log10Pmax与log10P的差值除以log10Pmax与log10Pmin的差值，得到归一化后的参数NP＝(log10Pmax-log10P)/(log10Pmax-log10Pmin)。
参阅图9。S72所述基于最大化参数对数归一化准则的指标规范化处理步骤如下：
S721.对指标进行限幅，设指标为P，指标P所用的最大值和最小值分别为Pmax和Pmin，若P＞Pmax则令P＝Pmax，若P＜Pmin则P＝Pmin；
S722.基于最小化参数对数归一化准则对限幅后的指标P进行归一化，即用log10P与log10Pmin的差值除以log10Pmax与log10Pmin的差值，得到归一化后的参数NP＝(log10P-log10Pmin)/(log10Pmax-log10Pmin)。
参阅图10。S83所述基于最大化参数归一化准则的指标规范化处理步骤如下：
S831.对指标进行限幅，设指标为P，指标P所用的最大值和最小值分别为Pmax和Pmin，若P＞Pmax则令P＝Pmax，若P＜Pmin则P＝Pmin；
S832.基于最小化参数对数归一化准则对限幅后的指标P进行归一化，即用P与Pmin的差值除以Pmax与Pmin的差值，得到归一化后的参数NP＝(P-Pmin)/(Pmax-Pmin)。
以采用BPSK调制的测控通信***和AWGN信道、干信比为10dB的单音干扰的环境、发射功率为-35dBm、测量链路Eb/N0＝10dB为例，进行测控通信***的通信抗干扰性能评估，测量链路信息速率为
Figure GDA0003477164560000091
帧长L(m)＝500bit，其中测量帧中测试字段长度t＝100bit，反馈参数长度c＝140bit，遥测链路信息速率
Figure GDA0003477164560000092
帧长L(tm)＝1024bit，***扩频码率分别为Rc＝1.023Mbps和Rc＝2.046Mbps，性能评估周期T＝1s。
本实施方式采用的通信抗干扰性能评估方法具体步骤为：
S1.通过链路抗干扰接收得到测量链路和遥测链路同步概率、误比特率、误帧率等；通过抗干扰决策模块获得链路参数：干扰处理方式、干扰抑制度、功率、遥测链路和测量链路的信息速率和扩频码率；
S2.根据测量链路同步概率、测量链路误比特率、测量链路误帧率计算测量链路传输可靠性，具体步骤参阅图2：
S21.在每个评价周期中，应该能收到Nm＝2次同步，若同步成功Am次则同步概率
Figure GDA0003477164560000093
S22.如果存在比特测试字段，则根据接收的测量帧得到每个测量帧中t比特测试字段的误比特率为
Figure GDA0003477164560000094
如果c比特反馈参数的CRC校验通过，则误比特率
Figure GDA0003477164560000095
为反馈参数和测试数据误比特率的加权结果
Figure GDA0003477164560000096
否则误比特率
Figure GDA0003477164560000097
取测试字段误比特率和t/c+t中的最大值，即
Figure GDA0003477164560000101
若一个评价周期内接收到多个测量帧，则将误比特率
Figure GDA0003477164560000102
的均值作为链路误比特率
Figure GDA0003477164560000103
S23.对测量链路误比特率基于最小化参数对数归一化准则进行指标规范化处理，具体步骤参阅图8：
S231.对测量链路误比特率进行限幅，对测量链路误比特率
Figure GDA0003477164560000104
若
Figure GDA0003477164560000105
超过
Figure GDA0003477164560000106
的最大取值
Figure GDA0003477164560000107
则令
Figure GDA0003477164560000108
为
Figure GDA0003477164560000109
的最大值
Figure GDA00034771645600001010
若
Figure GDA00034771645600001011
低于
Figure GDA00034771645600001012
的最小取值
Figure GDA00034771645600001013
则令
Figure GDA00034771645600001014
为
Figure GDA00034771645600001015
的最小值
Figure GDA00034771645600001016
S232.对限幅后的测量链路误比特率
Figure GDA00034771645600001017
基于最小化参数对数归一化准则进行归一化，即用
Figure GDA00034771645600001018
与
Figure GDA00034771645600001019
的差值除以
Figure GDA00034771645600001020
与
Figure GDA00034771645600001021
的差值，得到规范化处理后的评价函数
Figure GDA00034771645600001022
S24.采用参数
Figure GDA00034771645600001023
对规范化处理后的指标
Figure GDA00034771645600001024
基于μ律对数压缩处理得到测量链路误比特率评价函数
Figure GDA00034771645600001025
其中
Figure GDA00034771645600001026
S25.根据测量链路误比特率的评价函数和同步概率计算测量链路传输可靠性评价函数，将测量链路误比特率与同步概率的乘积作为测量链路传输可靠性评价函数，即
Figure GDA00034771645600001027
S3.判断性能评估周期是否大于遥测帧持续时间，若是则跳转S4，否者转S5；
S4.根据遥测链路同步概率和遥测链路误帧率计算遥测链路传输可靠性，具体步骤参阅图3：
S41.设遥测链路不间断发送，在每个评价周期中，最多能收到Ntm次同步，同步成功Atm次，同步性能用同步概率
Figure GDA00034771645600001028
表示，同步概率为同步成功次数与收到同步最大次数的比值，即
Figure GDA00034771645600001029
若评价周期内无法收到完整的遥测帧则不计算同步概率；
S42.计算遥测链路误帧率，若在评价周期T内收到Atm个遥测帧，同步状态下的误帧率
Figure GDA00034771645600001030
为评价周期T内校验错误的次数Errtm和校验总帧数Atm的比值，将同步状态的误帧率中加入丢失的帧数得到修正误帧率
Figure GDA00034771645600001031
即
Figure GDA00034771645600001032
S43.对修正的误帧率
Figure GDA00034771645600001033
基于最小化参数对数归一化准则进行指标规范化处理得到
Figure GDA00034771645600001034
Figure GDA00034771645600001035
Figure GDA00034771645600001036
的计算方法同S23；
S44.采用参数
Figure GDA00034771645600001037
对指标规范化处理得到
Figure GDA00034771645600001038
基于μ律对数压缩处理得到遥测链路传输可靠性评价函数
Figure GDA0003477164560000111
S5.根据测量链路传输可靠性和遥测链路传输可靠性计算链路传输可靠性指标的评价值和评估等级，具体步骤参阅图4：
S51.判断遥测链路的信源速率大于遥测链路帧长与评价周期的比值是否成立，若成立则转S52，否则转S53；
S52.将测量链路、遥测链路的传输可靠性评价函数加权求和作为链路传输可靠性评价函数ETRX，即
Figure GDA0003477164560000112
其中
Figure GDA0003477164560000113
为测量链路可靠性评价函数
Figure GDA0003477164560000114
的权值，转S54；
S53.将测量链路的传输可靠指标作为链路传输可靠指标，即
Figure GDA0003477164560000115
S54.根据表1得到当前链路传输可靠性评价函数ETRX值对应的链路传输可靠性性能评估等级。
S6.根据发射功率计算功率效率指标的评价值和评估等级，具体步骤参阅图5：
S61.对遥测和测量的总发射功率Ptx基于最小化参数对数归一化准则进行指标规范化处理得到
Figure GDA0003477164560000116
Figure GDA0003477164560000117
Figure GDA0003477164560000118
的计算方法同S23；
S62.采用参数
Figure GDA0003477164560000119
对指标规范化处理得到
Figure GDA00034771645600001110
基于μ律对数压缩处理得到功率效率评价函数
Figure GDA00034771645600001111
S63.根据表1得到当前链路功率效率评价函数
Figure GDA00034771645600001112
值对应的功率效率性能评估等级。
S7.根据信源速率和扩频码率计算频谱效率指标的评价值和评估等级，具体步骤参阅图6：
S71.根据测量、遥测链路的信源速率和扩频码率分别计算得到测量链路和遥测链路的频谱效率，在本***中，采用BPSK调制无成形滤波，扩频带宽至少为扩频码率的2倍，频谱效率为信源速率与2倍扩频码率的比值，分别得到测量、遥测链路的频谱效率
Figure GDA00034771645600001113
和
Figure GDA00034771645600001114
S72.对测量链路和遥测链路的频谱效率
Figure GDA00034771645600001115
和
Figure GDA00034771645600001116
分别基于最大化参数对数归一化准则进行指标规范化处理得到
Figure GDA00034771645600001117
和
Figure GDA00034771645600001118
Figure GDA00034771645600001119
Figure GDA00034771645600001120
Figure GDA00034771645600001121
和
Figure GDA00034771645600001122
的计算方法如下，具体步骤参阅图9：
S721.对测量链路和遥测链路的频谱效率
Figure GDA00034771645600001123
和
Figure GDA00034771645600001124
分别进行限幅，
Figure GDA00034771645600001125
和
Figure GDA00034771645600001126
为测量链路频谱效率的最大值和最小值，若
Figure GDA00034771645600001127
则
Figure GDA00034771645600001128
若
Figure GDA00034771645600001129
则
Figure GDA00034771645600001130
Figure GDA00034771645600001131
和
Figure GDA00034771645600001132
为遥测链路频谱效率的最大值和最小值，若
Figure GDA00034771645600001133
则
Figure GDA00034771645600001134
若
Figure GDA0003477164560000121
则
Figure GDA0003477164560000122
S722.对限幅后的遥测链路的频谱效率
Figure GDA0003477164560000123
和
Figure GDA0003477164560000124
基于最大化参数对数归一化准则进行归一化，即用
Figure GDA0003477164560000125
与
Figure GDA0003477164560000126
的差值除以
Figure GDA0003477164560000127
与
Figure GDA0003477164560000128
的差值，得到规范化处理后的评价函数
Figure GDA0003477164560000129
用
Figure GDA00034771645600001210
与
Figure GDA00034771645600001211
的差值除以
Figure GDA00034771645600001212
与
Figure GDA00034771645600001213
的差值，得到归一化后的评价函数
Figure GDA00034771645600001214
S73.采用参数
Figure GDA00034771645600001215
和
Figure GDA00034771645600001216
对指标规范化处理的
Figure GDA00034771645600001217
和
Figure GDA00034771645600001218
基于μ律对数压缩处理得到测量链路和遥测链路的频谱效率评价函数
Figure GDA00034771645600001219
和
Figure GDA00034771645600001220
S74.对测量、遥测链路频谱效率进行加权求和得到频谱效率评价函数
Figure GDA00034771645600001221
即
Figure GDA00034771645600001222
其中，
Figure GDA00034771645600001223
为测量链路频谱效率的权重；
S75.根据表1得到当前链路频谱效率评价函数
Figure GDA00034771645600001224
值对应的链路频谱效率性能评估等级。
S8.根据干扰处理方式和干扰抑制度计算干扰抑制性能指标的评价值和评估等级，具体步骤参阅图7：
S81.根据选择的干扰抑制方式计算干扰抑制处理复杂度，若不采用任何干扰抑制方式则复杂度为0，时域干扰抑制的复杂度为0.2，频域干扰抑制的复杂度为0.25，空域干扰抑制的复杂度为0.55，若采用不同干扰抑制方式的组合则复杂度为每种干扰抑制处理复杂度的和
Figure GDA00034771645600001225
S82.根据测量链路和遥测链路的接收输入信噪比和解扩输出信噪比的比值作为测量链路和遥测链路的干扰抑制度，即Jrej＝SJNRo/SJNRI；
S83.对测量链路干扰抑制度
Figure GDA00034771645600001226
和遥测链路干扰抑制度
Figure GDA00034771645600001227
分别进行对测量链路和遥测链路的干扰抑制度分别基于最大化参数归一化准则进行指标规范化处理，得到
Figure GDA00034771645600001228
和
Figure GDA00034771645600001229
的干扰抑制度，
Figure GDA00034771645600001230
Figure GDA00034771645600001231
和
Figure GDA00034771645600001232
的计算过程如下，具体步骤参阅图10：
S831.对测量链路干扰抑制度
Figure GDA00034771645600001233
和遥测链路干扰抑制度
Figure GDA00034771645600001234
分别进行限幅，若
Figure GDA00034771645600001235
则
Figure GDA00034771645600001236
若
Figure GDA00034771645600001237
则
Figure GDA00034771645600001238
若
Figure GDA00034771645600001239
则
Figure GDA00034771645600001240
若
Figure GDA00034771645600001241
则
Figure GDA0003477164560000131
S832.对限幅后的
Figure GDA0003477164560000132
和
Figure GDA0003477164560000133
基于最大化参数归一化准则进行归一化，即用
Figure GDA0003477164560000134
与
Figure GDA0003477164560000135
的差值除以
Figure GDA0003477164560000136
与
Figure GDA0003477164560000137
的差值，得到规范化处理后的评估指标
Figure GDA0003477164560000138
用
Figure GDA0003477164560000139
与
Figure GDA00034771645600001310
的差值除以
Figure GDA00034771645600001311
与
Figure GDA00034771645600001312
的差值，得到规范化处理后的评估指标
Figure GDA00034771645600001313
S84.用
Figure GDA00034771645600001314
分别对指标规范化处理后的测量链路和遥测链路的干扰抑制度
Figure GDA00034771645600001315
和干扰抑制处理复杂度
Figure GDA00034771645600001316
基于μ律对数压缩处理得到测量链路、遥测链路的干扰抑制度评价函数
Figure GDA00034771645600001317
Figure GDA00034771645600001318
和干扰抑制处理复杂度评价函数
Figure GDA00034771645600001319
S85.对测量链路、遥测链路的干扰抑制度指标和干扰抑制处理复杂度指标进行加权求和得到干扰抑制性能函数，即：
Figure GDA00034771645600001320
其中
Figure GDA00034771645600001321
和
Figure GDA00034771645600001322
分别为测量链路、遥测链路的干扰抑制度指标和干扰抑制处理复杂度指标的权重且
Figure GDA00034771645600001323
S86.根据表1得到当前链路频谱效率评价函数
Figure GDA00034771645600001324
值对应的链路频谱效率性能评估等级。
S9.根据链路传输可靠性、功率效率、频谱效率和干扰抑制性能指标计算链路总抗干扰性能的评价值和评估等级，即：
Figure GDA00034771645600001325
其中wTRX、
Figure GDA00034771645600001326
Figure GDA00034771645600001327
和
Figure GDA00034771645600001328
分别为传输可靠性、功率效率、频谱效率和干扰抑制性能指标的权重。
采用本评估方法，在单音干扰下，得到测量链路和遥测链路的抗干扰性能联合评估结果如表2所示。
表2性能评估结果
Figure GDA00034771645600001329
在单音干扰下，当扩频码率为1.023Mcps时，在一个评估周期内，遥测链路的误帧率为1(2帧均出错)，测量链路的误比特率为0，因为遥测链路数据传输速率比测量链路高，其扩频增益低于测量链路，所以测量链路性能优于遥测链路性能，根据各评价指标的权重和总评价函数，***抗干扰性能综合评价为良；当扩频码率为2.046Mcps时，遥测链路扩频增益增加3dB，此时误帧率变为0，测量链路依然无误码，链路传输可靠性由良变为优，此时综合评价为优。在测控通信***中，本发明通过对选择的性能评估指标进行规范化处理和μ律对数压缩处理可以得到不同性能指标的评价值，将性能指标的评价值加权求和可得到总性能评价值，通过将性能评价值映射为评估等级，能够直观地反映抗干扰性能的等级，具有很好的应用价值。
以上所述为本发明较佳实施例，应该注意的是上述实施例对本发明进行说明，然而本发明并不局限于此，并且本领域技术人员在脱离所附权利要求的范围情况下可设计出替换实施例。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种测控通信***通信抗干扰性能的评估方法，其特征在于包括如下步骤，首先通过测控链路抗干扰接收得到测量链路的同步概率、误比特率和误帧率，和遥测链路的同步概率和误帧率；通过抗干扰决策模块获得测控链路参数：包括干扰处理方式、干扰抑制度、功率、遥测链路和测量链路的信息速率和扩频码率；根据测量链路的同步概率、误比特率和误帧率，计算测量链路传输可靠性；根据遥测链路的同步概率和误帧率，计算遥测链路传输可靠性；根据测量链路和遥测链路的传输可靠性得到测控链路传输可靠性指标的评价值和评估等级；然后根据发射功率计算功率效率指标的评价值和评估等级；再根据信源速率和扩频码率计算得到频谱效率指标的评价值和评估等级；接着根据干扰处理方式和干扰抑制度计算得到干扰抑制性能指标的评价值和评估等级；最后将计算得到的测控链路传输可靠性指标、功率效率指标、频谱效率指标和干扰抑制性能指标的评估结果进行加权求和，得到测控链路总抗干扰性能，对测控通信***的通信抗干扰性能进行评估；其中，各性能指标的评价值是通过将该性能的评价函数进行标准化处理，并基于μ律对数压缩方法压缩得到的。
2.如权利要求1所述的测控通信***通信抗干扰性能的评估方法，其特征在于：根据测量链路和遥测链路的传输可靠性得到测控链路传输可靠性指标的评价值ETRX和评估等级；根据发射功率计算功率效率指标的评价函数Eptx和评估等级；依据信源速率和扩频码率计算频谱效率指标的评价函数
Figure FDA0003477164550000011
和评估等级；根据干扰处理方式和干扰抑制度计算干扰抑制性能指标的评价函数
Figure FDA0003477164550000012
和评估等级；根据链路传输可靠性、功率效率、频谱效率和干扰抑制性能指标计算链路总抗干扰性能的评价函数EDL和评估等级，即：
Figure FDA0003477164550000013
其中wTRX、
Figure FDA0003477164550000014
和
Figure FDA0003477164550000015
分别为测控链路传输可靠性、功率效率、频谱效率和干扰抑制性能指标的权重。
3.如权利要求1所述的测控通信***通信抗干扰性能的评估方法，其特征在于：在测量链路传输可靠性中：单个评价周期内，收到Nm次同步，若同步成功Am次则同步概率
Figure FDA0003477164550000016
如果存在比特测试字段，则接收的测量帧得到每个测量帧中t比特测试字段的误比特率为
Figure FDA0003477164550000017
如果c比特反馈参数的CRC校验通过，则第i帧的误比特率
Figure FDA0003477164550000018
为反馈参数和测试数据误比特率的加权结果
Figure FDA0003477164550000019
否则误比特率
Figure FDA00034771645500000110
为测试字段误比特率和t/c+t中较大的值，即
Figure FDA00034771645500000111
若一个评价周期内接收到多个测量帧，则对误比特率
Figure FDA00034771645500000112
取均值作为测量链路误比特率
Figure FDA00034771645500000113
然后对测量链路误比特率
Figure FDA00034771645500000114
基于最小化参数对数归一化准则进行规范化处理，得到测量链路误比特率归一化值
Figure FDA0003477164550000021
基于μ律对数压缩处理得到测量链路误比特率性能的评价函数
Figure FDA0003477164550000022
再根据测量链路误比特率的评价函数和同步概率计算测量链路传输可靠性评价函数，将测量链路误比特率与同步概率的乘积作为测量链路传输可靠性评价函数，即
Figure FDA0003477164550000023
4.如权利要求1所述的测控通信***通信抗干扰性能的评估方法，其特征在于：在遥测链路传输可靠性中，设遥测链路不间断发送，在每个评价周期中，最多能收到Ntm次同步，同步成功Atm次，同步性能用同步概率
Figure FDA0003477164550000024
表示，同步概率为同步成功次数与收到同步最大次数的比值，即
Figure FDA0003477164550000025
若评价周期内无法收到完整的遥测帧则不计算同步概率；计算遥测链路误帧率，若在评价周期T内收到Atm个遥测帧，同步状态下的误帧率
Figure FDA0003477164550000026
为评价周期T内校验错误的次数Errtm和校验总帧数Atm的比值，将同步状态的误帧率中加入丢失的帧数得到修正误帧率
Figure FDA0003477164550000027
即
Figure FDA0003477164550000028
然后对修正的遥测链路误帧率
Figure FDA0003477164550000029
基于最小化参数对数归一化准则进行标准化处理，得到遥测链路误帧率归一化值
Figure FDA00034771645500000210
基于μ律对数压缩处理得到遥测链路传输可靠性评价函数
Figure FDA00034771645500000211
5.如权利要求1所述的测控通信***通信抗干扰性能的评估方法，其特征在于：所述链路传输可靠性指标的评价值和评估等级的计算步骤如下：判断遥测链路的信源速率大于遥测链路帧长与评价周期的比值是否成立，若成立，则将测量链路传输可靠性评价函数
Figure FDA00034771645500000212
和遥测链路传输可靠性评价函数
Figure FDA00034771645500000213
加权求和作为测控链路传输可靠性指标，即测控链路传输可靠性评价函数为
Figure FDA00034771645500000214
其中
Figure FDA00034771645500000215
为测量链路可靠性评价函数
Figure FDA00034771645500000216
的权值；若不成立，则将测量链路的传输可靠性作为测控链路传输可靠性指标，即测控链路传输可靠性评价函数为
Figure FDA00034771645500000217
根据下表得到当前测控链路传输可靠性评价函数ETRX值对应的链路传输可靠性性能评估等级：
评估等级 优 良 中 差 非常差 性能评价值 ≥0.85 [0.75，0.85] [0.60，0.75] [0.20，0.60] ＜0.20
。
6.如权利要求1所述的测控通信***通信抗干扰性能的评估方法，其特征在于：所述频谱效率指标的评价值和评估等级计算中，根据测量、遥测链路的信源速率和扩频码率分别计算得到测量链路和遥测链路的频谱效率，在本***中，采用BPSK调制，无成形滤波，扩频带宽至少为扩频码率的2倍，频谱效率为信源速率与2倍扩频码率的比值，分别得到测量、遥测链路的频谱效率
Figure FDA0003477164550000031
和
Figure FDA0003477164550000032
然后对测量链路和遥测链路的频谱效率
Figure FDA0003477164550000033
和
Figure FDA0003477164550000034
分别基于最大化参数进行对数归一化准则进行标准化处理，得到测量链路和遥测链路的频谱效率归一化值
Figure FDA0003477164550000035
和
Figure FDA0003477164550000036
基于μ律对数压缩处理得到测量链路和遥测链路的频谱效率评价函数
Figure FDA0003477164550000037
和
Figure FDA0003477164550000038
再对测量、遥测链路频谱效率进行加权求和得到频谱效率评价函数
Figure FDA0003477164550000039
即
Figure FDA00034771645500000310
其中，
Figure FDA00034771645500000311
为测量链路频谱效率的权重；根据下表得到当前链路频谱效率评价函数
Figure FDA00034771645500000312
值对应的链路频谱效率性能评估等级：
评估等级 优 良 中 差 非常差 性能评价值 ≥0.85 [0.75，0.85] [0.60，0.75] [0.20，0.60] ＜0.20
。
7.如权利要求1所述的测控通信***通信抗干扰性能的评估方法，其特征在于：在所述干扰抑制性能指标的评价值和评估等级计算中，根据选择的干扰抑制方式计算干扰抑制实现复杂度，若不采用任何干扰抑制方式则复杂度为0，时域干扰抑制的复杂度为0.2，频域干扰抑制的复杂度为0.25，空域干扰抑制的复杂度为0.55，若采用不同干扰抑制方式的组合则复杂度为每种干扰抑制处理复杂度的和
Figure FDA00034771645500000313
将测量链路和遥测链路的接收输入信噪比和解扩输出信噪比的比值作为测量链路和遥测链路的干扰抑制度，即Jrej＝SJNRo/SJNRI；然后对测量链路和遥测链路的干扰抑制度分别基于最大化参数归一化准则进行标准化处理，得到测量链路干扰抑制度归一化值
Figure FDA00034771645500000314
遥测链路的干扰抑制度归一化值
Figure FDA00034771645500000315
和干扰抑制处理复杂度归一化值
Figure FDA00034771645500000316
基于μ律对数压缩处理得到测量链路、遥测链路的干扰抑制度评价函数
Figure FDA00034771645500000317
和干扰抑制处理复杂度评价函数
Figure FDA00034771645500000318
对测量链路、遥测链路的干扰抑制度指标和干扰抑制处理复杂度指标进行加权求和得到干扰抑制性能函数，即：
Figure FDA00034771645500000319
其中
Figure FDA00034771645500000320
和
Figure FDA00034771645500000321
分别为测量链路、遥测链路的干扰抑制度指标和干扰抑制处理复杂度指标的权重且
Figure FDA00034771645500000322
根据下表得到当前链路频谱效率评价函数
Figure FDA00034771645500000323
值对应的链路频谱效率性能评估等级：
评估等级 优 良 中 差 非常差 性能评价值 ≥0.85 [0.75，0.85] [0.60，0.75] [0.20，0.60] ＜0.20
。
8.如权利要求1所述的测控通信***通信抗干扰性能的评估方法，其特征在于：在所述基于最小化参数对数归一化准则的指标规范化处理中，对指标进行限幅，设指标为P，指标P所用的最大值和最小值分别为Pmax和Pmin，若P＞Pmax则令P＝Pmax，若P＜Pmin则P＝Pmin；基于最小化参数对数归一化准则对限幅后的指标P进行归一化，即用log10Pmax与log10P的差值除以log10Pmax与log10Pmin的差值，得到归一化后的参数
NP＝(log10Pmax-log10P)/(log10Pmax-log10Pmin)。
9.如权利要求1所述的测控通信***通信抗干扰性能的评估方法，其特征在于：在所述基于最大化参数归一化准则的指标规范化处理中：对指标进行限幅，设指标为P，指标P所用的最大值和最小值分别为Pmax和Pmin，若P＞Pmax则令P＝Pmax，若P＜Pmin则P＝Pmin；基于最小化参数对数归一化准则对限幅后的指标P进行归一化，即用P与Pmin的差值除以Pmax与Pmin的差值，得到归一化后的参数NP＝(P-Pmin)/(Pmax-Pmin)。
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