通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章

第7章通信干擾方程和干擾效果評(píng)價(jià)7.1通信干擾方程7.2通信干擾效果評(píng)價(jià)準(zhǔn)則7.3通信干擾效能檢測(cè)和評(píng)估方法7.4對(duì)語音信號(hào)質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)方法7.5通信干擾效能評(píng)估的仿真技術(shù)習(xí)題

通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!7.1通信干擾方程7.1.1理想條件下的通信干擾方程通信接收機(jī)輸入端的干信比大小基本上能夠反映干擾的有效性。下面分自由空間傳播和地面反射傳播兩種情況討論通信干擾基本方程，它用通信接收機(jī)輸入端的干信比描述。1)自由空間傳播的通信干擾方程在自由空間中，通信主要傳播方式是直接波，根據(jù)自由空間電波傳播方程，到達(dá)通信接收機(jī)輸入端的通信信號(hào)功率為(7.1-1)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!式中,Pst是通信發(fā)射機(jī)功率;Gst是發(fā)射天線在接收天線方向的增益;Gsr是通信接收天線在發(fā)射天線方向的增益;Rc是通信距離;λ是通信信號(hào)波長。同樣，在通信接收機(jī)輸入端的干擾功率為(7.1-2)式中,Pjt是干擾發(fā)射機(jī)功率;Gjt是干擾發(fā)射天線在通信接收天線方向的增益;Gjr是通信接收天線在干擾發(fā)射方向的增益;Rj是干擾距離;λ是通信信號(hào)波長。因此，通信接收機(jī)輸入端的干信比為(7.1-3)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!根據(jù)上式可以得出，當(dāng)通信系統(tǒng)和干擾系統(tǒng)都是在自由空間中傳播時(shí)，通信接收機(jī)輸入端的干信比與干通比(r=Rj/Rc)的平方成反比。2)地面反射傳播的通信干擾方程在地面?zhèn)鞑シ绞较拢捎诘孛娣瓷洳ê偷孛娌ǖ挠绊?，到達(dá)通信接收機(jī)輸入端的功率近似為(7.1-4)式中,Pst、Gst、Gsr、Rc意義與前面相同;hst、hsr分別是通信發(fā)射和接收天線的高度。類似地，到達(dá)通信接收機(jī)輸入端的干擾功率為通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!以上兩種情況都是假設(shè)通信系統(tǒng)和干擾系統(tǒng)工作在相同的電磁傳播模式下。但是在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)情況并非如此。比如，當(dāng)采用升空平臺(tái)對(duì)地面目標(biāo)通信系統(tǒng)干擾時(shí)，通信信號(hào)是地面反射傳播模式，而干擾信號(hào)是自由空間傳播模式，這時(shí)的干信比為(7.1-7)同理，如果通信信號(hào)是自由空間傳播模式(如地－空通信)，而干擾信號(hào)是地面反射傳播模式，這時(shí)的干信比為(7.1-8)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!帶寬失配損耗是小于1的數(shù)。在通信頻率范圍的低端，極化損耗并不突出，所以可以不考慮它，此時(shí)假設(shè)La=1。在通信頻率高端(UHF以上)，就必須考慮極化損耗的影響?？紤]匹配損耗后，干信比關(guān)系需要乘以因子LaLb，因此，自由空間傳播模式的干信比修正為(7.1-10)在其他傳播模式下，考慮匹配損耗后的修正的干信比關(guān)系與上式類似，這里不再一一列出。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!式中,ERPj表示干擾發(fā)射機(jī)的有效輻射功率;ERPs表示通信發(fā)射機(jī)的有效輻射功率。其他傳播條件的干信比也可以利用有效輻射功率表示，這里不再一一給出。上面討論的各種不同的傳播模式下的干信比關(guān)系就是通信干擾方程。當(dāng)按照上面的關(guān)系計(jì)算得到的干信比超過干擾壓制系數(shù)時(shí)，對(duì)應(yīng)的干擾就是有效的。通信干擾方程是一個(gè)重要的方程式，它是干擾功率計(jì)算和干擾壓制區(qū)計(jì)算的基礎(chǔ)。7.1.3通信干擾有效輻射功率計(jì)算干擾有效輻射功率計(jì)算是通信干擾系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最重要的參數(shù)，它根據(jù)干擾系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)使用要求，如系統(tǒng)作用距離、干擾對(duì)象等，通過分析計(jì)算和計(jì)算機(jī)仿真后確定。根據(jù)前節(jié)得出的干信比公式，可以得到自由空間傳播模式下所需的干擾有效輻射功率為通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!同理可以得到其他兩種傳播模式的干擾有效輻射功率為地面反射傳播模式的干擾有效輻射功率為(7.1-16)(7.1-17)(7.1-18)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!(1)空－地通信鏈路干擾功率?？眨劓溌肥侵竿ㄐ欧降陌l(fā)送設(shè)備在空中，接收設(shè)備在地面，所以通信方是自由空間傳播模式。而干擾方是車載干擾系統(tǒng)，它位于地面對(duì)地面通信接收機(jī)實(shí)施干擾，因此是地面反射傳播模式。如果匹配條件良好，并且干擾天線可以升空，則根據(jù)視距傳播條件，可以得到其中,hjt、hsr分別是干擾發(fā)射天線和通信接收天線的高度。當(dāng)hjt>>hsr時(shí)，可以得到干擾發(fā)射天線高度為通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!其中，計(jì)算時(shí)使用的λ＝10m(f=30MHz)，hjr=2m。可見，利用地面車載干擾平臺(tái)干擾空－地鏈路需要的干擾功率極大，幾乎無法實(shí)現(xiàn)。因此，必須使用升空平臺(tái)才能實(shí)現(xiàn)對(duì)空－地鏈路的有效干擾。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!其中,計(jì)算時(shí)通信發(fā)射機(jī)天線高度hs＝2m，偵察接收機(jī)天線在天線發(fā)射機(jī)方向的增益Gjr=4，偵察(干擾)天線高度hj＝20m，通信發(fā)射機(jī)有效輻射功率PstGjt＝100W。一般，通信偵察系統(tǒng)的靈敏度都優(yōu)于－100dBm，所以使用20m高度的天線是可以偵收和識(shí)別地－空通信鏈路的通信信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾機(jī)的引導(dǎo)。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!根據(jù)以上分析，該干擾系統(tǒng)的有效輻射功率最終為20kW。但是需要注意的是，用有效輻射功率20kW的干擾系統(tǒng)無法對(duì)空－地通信鏈路進(jìn)行有效干擾，只能通過其反向鏈路即地－空鏈路干擾，來達(dá)到干擾空－地鏈路的目的。在干擾功率計(jì)算中，干通比的確定是關(guān)鍵，干通比是干擾距離與通信距離之比。干擾距離可以根據(jù)戰(zhàn)術(shù)使用要求確定，但是通信距離的確定就比較困難一些。如果只考慮戰(zhàn)術(shù)使用要求，則希望有效通信距離盡可能小。但是這是要付出代價(jià)的，有效通信距離減小，則干擾功率就需要增加，干擾設(shè)備就復(fù)雜，成本就高，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，就需要在有效通信距離和成本之間綜合考慮。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!同理，在地面反射傳播模式下，干擾機(jī)所能夠達(dá)到的干通比為(7.1-20)一旦干擾對(duì)象確定，則它的有效輻射功率ERPs和發(fā)射天線高度hst就是確定的。并且如果干擾機(jī)性能確定，它的干擾有效輻射功率ERPj和干擾機(jī)發(fā)射天線高度hjt也是確定的。在這種條件下，上式的右側(cè)實(shí)際上是一個(gè)常數(shù)。設(shè)該常數(shù)分別為c1和c2，則上述關(guān)系可以表示為通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!圖7.1-1干擾機(jī)和通信系統(tǒng)的布局通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!即當(dāng)c=1時(shí)，干擾壓制區(qū)的邊界為一條直線，它位于干擾機(jī)與通信發(fā)射機(jī)的連線的中點(diǎn)位置，如圖7.1-2所示。于是，在該直線的左側(cè)(干擾機(jī)的一側(cè))為干擾壓制區(qū)，在該區(qū)域中，干擾距離與通信距離之比小于1。類似地，當(dāng)c≠1時(shí)，經(jīng)過簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算可以得到：(7.1-25)上式說明，干擾壓制區(qū)的邊界為一個(gè)圓，圓心位于x軸上，離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離為，圓的半徑為。下面按照c>1和c<1的情況分別討論。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!1)c>1的情況當(dāng)c>1時(shí)，邊界圓的圓心位于正x軸上，并且值大于d。因此圓心在通信發(fā)射機(jī)右側(cè)，如圖7.1-3所示。注意到，邊界圓始終覆蓋通信發(fā)射機(jī)，因?yàn)樵搱A的圓心離原點(diǎn)的距離與圓半徑的差始終小于d，即小于通信發(fā)射機(jī)離原點(diǎn)的距離。但是邊界圓始終不可能超過圖中虛線所示的中線。由于在圓內(nèi)，干擾距離與通信距離之比大于，因此圓內(nèi)為干擾無效區(qū)；在圓外，干擾距離與通信距離之比小于，所以圓外為干擾壓制區(qū)。并且c越大，邊界圓的圓心越接近通信發(fā)射機(jī)，圓的半徑也越小。當(dāng)c→∞時(shí)，圓心與通信發(fā)射機(jī)重合，圓半徑→0，此時(shí)整個(gè)區(qū)域均為干擾壓制區(qū)。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!2)c<1的情況當(dāng)c<1時(shí)，由于值，所以邊界圓的圓心位于負(fù)x軸上，如圖7.1-4所示。注意到，邊界圓始終覆蓋干擾發(fā)射機(jī)，因?yàn)樵搱A的圓心離原點(diǎn)的距離與圓半徑的差始終大于0，即小于通信發(fā)射機(jī)離原點(diǎn)的距離。由于在圓內(nèi)，干擾距離與通信距離之比小于，因此圓內(nèi)為干擾有效區(qū)；在圓外，干擾距離與通信距離之比大于，所以圓外為干擾無效區(qū)。并且c越小，邊界圓的圓心越接近干擾發(fā)射機(jī)，圓的半徑也越小。當(dāng)c→0時(shí)，圓心與干擾發(fā)射機(jī)重合，圓半徑→0,此時(shí)整個(gè)區(qū)域均為干擾無效區(qū)。c→0表示干擾功率→0，或者由于干擾對(duì)象采取了極強(qiáng)的抗干擾措施,使所需的干擾壓制系數(shù)Kj→∞，再大的干擾功率也難以奏效。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!從以上對(duì)干擾有效區(qū)的分析可以看出，不同的c值對(duì)應(yīng)的干擾壓制區(qū)的形狀是不同的。c=1時(shí)的干擾壓制區(qū)是一個(gè)半平面，c>1時(shí)的干擾壓制區(qū)為扣除了邊界圓后的整個(gè)區(qū)域，而c<1時(shí)的干擾壓制區(qū)是邊界圓內(nèi)部區(qū)域。顯然，c>1時(shí)的干擾壓制區(qū)最大，而c<1時(shí)的干擾壓制區(qū)最小。所以，再干擾機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡可能提高c值，以獲得盡可能大的干擾壓制區(qū)。特別需要指出的是，c≤1時(shí)干擾機(jī)只適合于防御作戰(zhàn)情況，因?yàn)榇藭r(shí)干擾機(jī)只能干擾周圍區(qū)域的通信接收機(jī)，而無法干擾靠近敵方區(qū)域的通信接收機(jī)。這一點(diǎn)從c=1和c<1時(shí)的干擾壓制區(qū)上就能夠明確的看出。不過，隨著干擾機(jī)的微型化、網(wǎng)絡(luò)化，一種所謂分布式干擾技術(shù)將可以工作在c<1方式下，利用大量的微型干擾機(jī)在某個(gè)區(qū)域通過自組織網(wǎng)協(xié)調(diào)工作，形成合力來共同對(duì)付給定目標(biāo)。這種分布式干擾技術(shù)在未來戰(zhàn)場(chǎng)上將是十分有用的一種干擾形式。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!7.2通信干擾效果評(píng)價(jià)準(zhǔn)則7.2.1概述通信干擾是通信對(duì)抗的進(jìn)攻手段，以破壞敵方指揮控制和通信系統(tǒng)的正常工作，使敵武裝部隊(duì)失去或部分失去作戰(zhàn)能力為目的。因此，敵方作戰(zhàn)能力到底損失了沒有，實(shí)施通信干擾之后到底起了多少作用，也就是說通信干擾的效能如何，這對(duì)于實(shí)施電子進(jìn)攻的一方是極希望知道的。另外，獲取通信干擾效能的數(shù)據(jù)對(duì)于通信對(duì)抗裝備技術(shù)的發(fā)展也十分必要。為此，就產(chǎn)生并迅速發(fā)展了通信干擾效能檢測(cè)與評(píng)估這一門技術(shù)。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!2)通信干擾效能檢測(cè)與評(píng)估的方法由于通信干擾自身所具有的前瞻性、科學(xué)性、破壞性，被干擾的對(duì)象往往是敵方最敏感的部分，開展實(shí)戰(zhàn)環(huán)境下通信干擾效能檢測(cè)與評(píng)估是非常困難的。因此，通信干擾效能的檢測(cè)與評(píng)估，除在設(shè)定的實(shí)際環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)和測(cè)試外，通常還使用仿真的原理和方法。仿真是進(jìn)行通信干擾效能檢測(cè)與評(píng)估比較可行的辦法。所謂仿真，就是應(yīng)用相似定理和類比關(guān)系來研究事物，也就是用實(shí)物或模型代替實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究。在通信對(duì)抗干擾效能檢測(cè)和評(píng)估的仿真中，根據(jù)所介入的實(shí)物或模型的程度不同，分為物理仿真和數(shù)學(xué)仿真兩類。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!7.2.2干擾效果評(píng)價(jià)準(zhǔn)則1.信息準(zhǔn)則一般情況下，干擾信號(hào)是某種隨機(jī)信號(hào)，換句話說，干擾信號(hào)含有不確定性成分。當(dāng)給定限制條件時(shí)，干擾信號(hào)的不確定性越大，對(duì)方消除這種干擾的潛在可能性就越小，而且對(duì)方采取決策時(shí)的不確定性也越大，那么干擾效果就越好。1)信息熵準(zhǔn)則熵是隨機(jī)變量或隨機(jī)過程不確定性的度量方法。設(shè)離散隨機(jī)變量J的概率分布為(7.2-1)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!當(dāng)其他條件相同時(shí)，干擾信號(hào)中熵最大的那個(gè)信號(hào)是最好的。引用熵作為遮蓋性干擾信號(hào)的品質(zhì)特性，在評(píng)估干擾的潛在能力時(shí)，可以不管被壓制設(shè)備對(duì)它們的具體處理方法。應(yīng)用干擾信號(hào)的熵，在某種程度上可以評(píng)估它們的潛在干擾能力。但是為了應(yīng)用這些準(zhǔn)則評(píng)價(jià)干擾信號(hào)時(shí)，必須知道它們的先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)特性。2)信息流量準(zhǔn)則信息準(zhǔn)則的另一種方式按照信息流量(信道容量)進(jìn)行評(píng)價(jià)。設(shè)一個(gè)通信系統(tǒng)在沒有受到人為干擾時(shí)，其信道通過能力為(7.2-5)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!2.功率準(zhǔn)則功率準(zhǔn)則又稱為信息損失準(zhǔn)則。干擾信號(hào)功率的一個(gè)重要特性是壓制系數(shù)。壓制系數(shù)稱為干擾信號(hào)品質(zhì)的功率準(zhǔn)則。但是，所研究的壓制系數(shù)不是作為一個(gè)獨(dú)立的準(zhǔn)則，而是作為給定干擾信號(hào)與被壓制設(shè)備的一個(gè)功率特性。所謂壓制系數(shù)可以理解為，當(dāng)被壓制的通信系統(tǒng)出現(xiàn)指定的信息損失時(shí)，在被壓制通信系統(tǒng)接收機(jī)輸入端的最小干擾信號(hào)與有用信號(hào)的能量比，即(7.2-7)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!有用信號(hào)在無線電通信設(shè)備中的變換特性也已知時(shí)，利用統(tǒng)計(jì)決策理論就可以確定所需的最小功率比。其中對(duì)于遮蓋性干擾來說，壓制系數(shù)可以分兩步求得：首先，根據(jù)信息準(zhǔn)則，提供質(zhì)量最好的干擾信號(hào)；然后根據(jù)信息準(zhǔn)則提供的最佳信號(hào)，求出對(duì)于給定無線電通信設(shè)備的壓制系數(shù)，求得壓制系數(shù)的數(shù)值是近似的，而且近似的程度與所采用的不同決策準(zhǔn)則有關(guān)。對(duì)于兩種必?fù)衿湟坏募僭O(shè)(干擾或信號(hào)＋干擾)的選擇，可以利用如貝葉斯(Bayes)準(zhǔn)則、極小極大(minmax)準(zhǔn)則、諾伊曼-皮爾遜(NeumnnPearson)準(zhǔn)則、柯捷里尼可夫-齊格特(Kotellnikovzlgert)準(zhǔn)則和瓦爾德(wald)準(zhǔn)則等進(jìn)行判決。這兩種必?fù)衿?的假設(shè)的選擇，是以在觀察區(qū)間(0，T)所得到的隨機(jī)電壓(電流)，即有用信號(hào)與干擾信號(hào)之和作為這種選擇的考察基礎(chǔ)的。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!3)戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用準(zhǔn)則根據(jù)通信對(duì)抗裝備在戰(zhàn)術(shù)使用過程中對(duì)戰(zhàn)斗進(jìn)程和作戰(zhàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響來評(píng)價(jià)通信干擾效能的準(zhǔn)則稱為戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用準(zhǔn)則。4)廣義關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則通信干擾效能是一個(gè)多元函數(shù)。它與各種各樣的因素有關(guān)，有設(shè)備的、技術(shù)的、操作方面的以及戰(zhàn)術(shù)使用的方式與時(shí)機(jī)，敵我雙方人員的心理素質(zhì)與技術(shù)水平等。同時(shí)干擾效能的表現(xiàn)也是多方面的，有直接的，有間接的，有速效的，也有經(jīng)較長時(shí)間才能顯現(xiàn)的。通信干擾效能的影響有些在干擾消除后立即消除，有些在干擾消失后仍持續(xù)相當(dāng)長時(shí)間。故對(duì)通信干擾效能的評(píng)估，從一定意義上講，需要遵循這些廣義關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!對(duì)語音通信系統(tǒng)的干擾效能的評(píng)估可以采用主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)兩種方式，主觀評(píng)價(jià)通過專家進(jìn)行人工試聽，評(píng)價(jià)干擾效能，而客觀評(píng)價(jià)是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)評(píng)價(jià)。1.通信干擾效能的主觀檢測(cè)方法主觀評(píng)價(jià)方法種類很多，其中又可分為可懂度評(píng)價(jià)和音質(zhì)評(píng)價(jià)兩類。音質(zhì)直接反映評(píng)聽人對(duì)輸出語音質(zhì)量好壞的綜合意見，包括自然度和可辨識(shí)說話人能力等方面。而可懂度評(píng)價(jià)反映了評(píng)聽人對(duì)輸出語音內(nèi)容的識(shí)別程度，音質(zhì)高一般意味著可懂度也高，但反過來卻不一定?？啥仍u(píng)價(jià)的方法包括判斷韻字測(cè)試、改進(jìn)的韻字測(cè)試、拼寫字母測(cè)試、語音平衡字表法等。在音質(zhì)評(píng)價(jià)方法中，典型的如平均意見得分(MOS)法，用于對(duì)語音整體滿意度或語音通信質(zhì)量評(píng)價(jià)。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!端語音可懂度下降。但是作為檢測(cè)對(duì)象，語言可懂度的概念不確定性較大，語言試樣的內(nèi)容對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響很大，在同樣強(qiáng)度的干擾作用下，傳送無意義的數(shù)碼報(bào)文和傳送有意義的語音消息，可能測(cè)得完全不同的可懂度結(jié)果。這是因?yàn)樵谶@兩種情況下，監(jiān)聽者從干擾背景下提取有用信息的先驗(yàn)知識(shí)是不一樣的。語音的語句各音節(jié)之間是部分關(guān)聯(lián)的，后續(xù)語句的可預(yù)知性較大，所以用語句可懂度來檢測(cè)干擾效能，結(jié)果的可信度不高。語音信號(hào)受干擾作用之后，可懂度降低的本質(zhì)在于音節(jié)清晰度下降。研究表明，影響音節(jié)清晰度的因素有四種：音頻頻譜范圍、混響、信號(hào)失真和信噪比。在這四種因素中，對(duì)于給定的通信系統(tǒng)，干擾的作用主要體現(xiàn)在信噪比的降低和信號(hào)失真度的增加。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!主觀檢測(cè)方法如下：(1)在沒有干擾作用時(shí)，通信系統(tǒng)發(fā)信方發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試語音100個(gè)單音節(jié)，通信接收端接收并記錄相應(yīng)的判聽結(jié)果，找出錯(cuò)誤判聽的音節(jié)數(shù)，并將此試驗(yàn)重復(fù)多次，將多人次所得的結(jié)果取平均值。然后，計(jì)算沒有干擾作用時(shí)的音節(jié)清晰度As。(2)按照規(guī)定強(qiáng)度施加人為干擾。在有干擾作用的情況下，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，并計(jì)算錯(cuò)誤判聽音節(jié)數(shù)的平均值和有干擾作用時(shí)的音節(jié)清晰度As+j。(3)計(jì)算通信干擾效能Ej。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!被測(cè)試樣做出以參考樣板為標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)。參考樣板作為測(cè)度的基準(zhǔn)，仍然是通過主觀檢測(cè)方法得到的。這種客觀測(cè)度方法的實(shí)際操作程序如下：(1)用主觀檢測(cè)辦法制作出具有不同清晰度等級(jí)的參考樣板，這些參考樣板可以保存在各種不同的媒體中。(2)參考樣板輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，為“算法”定標(biāo)。(3)將被測(cè)接收機(jī)的輸出接入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)行分析、計(jì)算與比較。(4)得出被測(cè)試樣與參考樣板的符合程度，給出關(guān)于音節(jié)清晰度的數(shù)值結(jié)論。(5)計(jì)算通信干擾效能Ej。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!圖7.3-1清晰度指數(shù)和干信比的關(guān)系通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!數(shù)字通信可靠性被破壞程度有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，但在實(shí)施干擾的過程中，數(shù)字通信系統(tǒng)采用的通信方式、通信體制、背景環(huán)境、接收方式等因素及數(shù)字通信對(duì)抗方采用的干擾方式、干擾樣式、干擾功率等因素都對(duì)干擾效果有著重要的影響，而且各因素與干擾效果之間有著重要聯(lián)系，各個(gè)因素與干擾效果之間的關(guān)系具有不確定性，必須對(duì)通信與干擾過程中的諸多因素進(jìn)行分析，全面綜合考慮影響評(píng)定結(jié)果的各種因素，尋求客觀、可行的評(píng)定方法。1.數(shù)字通信系統(tǒng)干擾效果評(píng)價(jià)準(zhǔn)則如何在通信干擾與抗干擾的對(duì)抗中，對(duì)干擾和抗干擾效果進(jìn)行卓有成效的定量評(píng)定是通信對(duì)抗領(lǐng)域一個(gè)長期以來沒有解決但是必須解決的問題。近幾十年來，通信對(duì)抗專家們對(duì)通信對(duì)抗和抗干擾效果的評(píng)定進(jìn)行了許多開創(chuàng)性的研究，取得了許多理論上的研究成果。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!以上的干擾效果的劃分方法，是從長期實(shí)踐中得出的結(jié)論，評(píng)定方法簡單，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性，且得到了很多專家的公認(rèn)。在對(duì)現(xiàn)有數(shù)字通信系統(tǒng)的干擾效果的研究分析中發(fā)現(xiàn)，其評(píng)定方法也有一定的問題，主要的問題是：如果對(duì)于一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)，或在電磁環(huán)境比較惡劣的環(huán)境下，即使在無人為干擾的情況下，其系統(tǒng)的差錯(cuò)率是10%，在受到人為干擾之后其差錯(cuò)率還是10%，這不能說人為干擾有效。2.數(shù)字通信系統(tǒng)干擾效果的評(píng)估方法可靠性是通信系統(tǒng)傳輸信息質(zhì)量上的表征，是指接收信息的準(zhǔn)確程度。衡量數(shù)字通信系統(tǒng)可靠性的主要指標(biāo)是差錯(cuò)率(習(xí)慣上稱為誤碼率)。差錯(cuò)率是衡量數(shù)據(jù)傳輸正確性的重要指標(biāo)，反映了各種干擾、信道質(zhì)量對(duì)通信可靠性的影響，具體劃分為比特差錯(cuò)率、碼元差錯(cuò)率和碼組差錯(cuò)率等。由于比特差錯(cuò)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!(7.3-4)其中，BERT(r)表示高斯信道模型的數(shù)字通信系統(tǒng)的比特差錯(cuò)率。這里采用比較通信系統(tǒng)在未受干擾和受到干擾之后比特差錯(cuò)率之間的關(guān)系，而比較的比特差錯(cuò)率應(yīng)該為系統(tǒng)糾錯(cuò)后的比特差錯(cuò)率，對(duì)于一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)，糾錯(cuò)前后的比特差錯(cuò)率的關(guān)系也是可以確定的。因此，在實(shí)際運(yùn)用中，只需要測(cè)量干擾前后的比特差錯(cuò)率的變化情況，就可以確定該數(shù)字通信系統(tǒng)的干擾等級(jí)。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!平均意見分(MOS)法、音韻字可懂度測(cè)量(DRT)法和滿意度測(cè)量(DAM)等方法。其中，MOS評(píng)分法是一種廣為使用的主觀評(píng)價(jià)方法，它以平均意見分來衡量語音質(zhì)量，用五個(gè)等級(jí)來表示語音的質(zhì)量等級(jí)：優(yōu)(5分)、良(4分)、一般(3分)、差(2分)、壞(1分)。顯然，主觀評(píng)價(jià)的優(yōu)點(diǎn)是符合人對(duì)語音質(zhì)量的感覺，缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)錢，且靈活性不夠，重復(fù)性和穩(wěn)定性較差，受人的主觀影響較大等。為了克服主觀評(píng)價(jià)缺點(diǎn)，人們不得不尋求一種能夠以方便、快捷方式給出語音質(zhì)量評(píng)價(jià)值的客觀評(píng)價(jià)方法，即用機(jī)器來自動(dòng)判別語音質(zhì)量。不過值得注意的是，研究語音質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)的目的不是要用客觀評(píng)價(jià)來完全替代主觀評(píng)價(jià)，而是使客觀評(píng)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!語音信號(hào)的特征參量來建立評(píng)價(jià)模型。隨著信息、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，這種基于輸入－輸出的評(píng)價(jià)方法已滿足不了許多領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用需要，如在無線移動(dòng)通信、航天、航海以及現(xiàn)代軍事等領(lǐng)域，往往要求客觀評(píng)價(jià)方法具有較高的靈活性、實(shí)時(shí)性和通用性，而且在得不到原始輸入語音信號(hào)情況下也要能對(duì)語音質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，所以，在20世紀(jì)90年代基于輸出方式的客觀評(píng)價(jià)方法已開始受到國內(nèi)外學(xué)者的重視。語音質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)研究自20世紀(jì)70年代以來迅速發(fā)展，國內(nèi)外學(xué)者提出了數(shù)以千計(jì)的客觀評(píng)價(jià)方法，從它們各自使用的主要技術(shù)(如譜分析、LPC分析、聽覺模型分析、判斷模型分析等)和主要特征參數(shù)(時(shí)域參數(shù)、頻域參數(shù)、變換域參數(shù)等)又可以分為以下六類：通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!(3)基于譜距離評(píng)價(jià)方法。基于譜距離的評(píng)價(jià)方法是以語音信號(hào)平滑譜之間的比較為基礎(chǔ)的。譜距離評(píng)價(jià)有很多種，主要有：SD(SpectralDistance)、LSD(LogSD)、FVLISD(FrequencyVariantLinearSD)、FVLSD(FrequencyVariantLogSD)、WSD(WeightedslopeSD)，ILSD(InverseLogSD)等方法。(4)基于聽覺模型評(píng)價(jià)方法。該類評(píng)價(jià)方法是以人感知語音信號(hào)的心理聽覺特性為基礎(chǔ)。具有代表性的聽覺模型方法有巴克譜失真(BSD)、修正的巴克譜失真(MBSD)、感知語音質(zhì)量測(cè)度(PSQM)、PLP(PerceptualLinearPredictive)、MSD(MelSpectralDistortion)等。(5)基于判斷模型的評(píng)價(jià)方法。這類評(píng)價(jià)方法是在選擇表達(dá)語音質(zhì)量的特征參量基礎(chǔ)上，更主要側(cè)重于模擬人對(duì)語音質(zhì)量的判斷過程，如AD/MNB方法、模糊決策樹方法等。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!表7.4-1客觀評(píng)價(jià)方法的相關(guān)系數(shù)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!時(shí)域測(cè)度的性能更可靠，對(duì)信號(hào)時(shí)間同步要求也不高。若測(cè)度計(jì)算的結(jié)果值越小，則說明失真語音和原始語音越接近，即語音質(zhì)量越好。1)線性預(yù)測(cè)倒譜系數(shù)及其譜失真測(cè)度由線性預(yù)測(cè)系數(shù)(LPCCepstralCoefficient，LPCC){ai}可以直接遞推出倒譜系數(shù){cn}。理論上這種倒譜系數(shù)是一個(gè)無窮長序列，但是倒譜的一個(gè)重要特點(diǎn)是它所反映的譜包絡(luò)信息主要集中在低時(shí)間區(qū)域，因此常常只取10個(gè)左右的倒譜系數(shù)就夠了。時(shí)間原點(diǎn)的倒譜系數(shù)通常不用，因?yàn)樗欠从愁l譜能量的。線性預(yù)測(cè)倒譜特征矢量(設(shè)為L維)的譜失真測(cè)度通常用平方和測(cè)度，即通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!這里XL(k)和分別為{cn}和的N點(diǎn)離散傅立葉變換，它們是信號(hào)頻譜經(jīng)倒譜窗函數(shù)平滑以后的對(duì)數(shù)模函數(shù)的估值。因此，這種測(cè)度與人耳的聽覺特性是大致相符的。大量實(shí)踐證明：倒譜特征矢量及其譜失真測(cè)度優(yōu)于增益歸一化似然比失真測(cè)度，因此，在語音識(shí)別、語音質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法等研究中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，雖然它是直接由線性預(yù)測(cè)系數(shù)遞推得到的，但它在倒譜域做了截短，相當(dāng)于在頻域進(jìn)行了倒譜窗平滑，使共振峰展寬了，因此它不再是線性預(yù)測(cè)系數(shù)的等價(jià)參數(shù)，在語音合成與編碼中也很少采用。對(duì)倒譜系數(shù)進(jìn)行某種加權(quán)，就得到加權(quán)倒譜失真測(cè)度，即通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!2)線譜對(duì)參數(shù)及其失真測(cè)度線譜對(duì)參數(shù)(LineSpectrumPairs，LSP)具有很好的量化性能和內(nèi)插性能，在語音編碼與合成中得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于線譜對(duì)參數(shù)表示的特征矢量的失真測(cè)度，通常采用加權(quán)平方和失真測(cè)度，即(7.4-5)其中，p為預(yù)測(cè)器階數(shù);wi為第i個(gè)分量的加權(quán)因子;ci為第i個(gè)分量的輔助加權(quán)因子，它的值是與第i個(gè)線譜頻率有關(guān)的。加權(quán)因子wi可以由下式得到通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!其中,X(ω)、Y(ω)分別為兩個(gè)被比較信號(hào)x(n)和y(n)的能量密度譜；和分別是X(ω)、Y(ω)的能量，和為(7.4-8)其中,Rn是信號(hào)x(n)的n階自相關(guān)矩陣，它的第k行第j列元素為rx(|k－j|)。假設(shè)Y(ω)是一個(gè)全極點(diǎn)模型的頻譜函數(shù)，即(7.4-9)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!其中,a={a1,a2,…,ap}為信號(hào)Y的p階線形預(yù)測(cè)系數(shù)。實(shí)際上，式(7.4-10)的值就是用全極點(diǎn)模型Y(ω)對(duì)信號(hào)X進(jìn)行線性預(yù)測(cè)所產(chǎn)生的預(yù)測(cè)殘差能量。板倉-齋田譜失真測(cè)度與被比較的兩種譜的能量大小有關(guān)。在許多實(shí)際應(yīng)用中，常常希望只比較兩種譜的形狀(因?yàn)樽V形狀反映聲道形狀)，而把能量(增益)分離出來另外考慮。因此，由上述譜失真測(cè)度出發(fā)，而將兩個(gè)被比較的譜增益都?xì)w一化，這就導(dǎo)出了著名的Itakura失真測(cè)度，或稱為增益歸一化似然比失真測(cè)度，即通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!2.感知域失真測(cè)度頻域失真測(cè)度往往作為判定語音編碼器的設(shè)計(jì)模型性能的重要依據(jù)。與此相比，感知域失真測(cè)度的計(jì)算則更多地基于人耳的聽覺感知模型。在計(jì)算中，語音信號(hào)從線性頻域變換到巴克域，由于符合人耳主觀聽覺感受，這類失真測(cè)度對(duì)語音質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)的預(yù)測(cè)達(dá)到了高的水平。從最近幾年國內(nèi)外語音質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)失真測(cè)度研究得到的結(jié)果看，只有較好地利用或體現(xiàn)人的感知特性的客觀評(píng)價(jià)失真測(cè)度，才能在同樣失真條件下得到主客觀測(cè)試結(jié)果的更好相關(guān)。因此，以心理聲學(xué)為基礎(chǔ)，針對(duì)人的感知特性的客觀失真測(cè)度的研究成為目前主要的研究方向，主要包括美爾頻率倒譜系數(shù)MFCC(MelFrequencyCepstralCoefficient)距離測(cè)度，巴克譜失真測(cè)度BSD，ITU-TP.861建議的感知語音質(zhì)量測(cè)度PSQM，度量標(biāo)準(zhǔn)化段MNB。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!實(shí)際頻率f的單位為Hz，根據(jù)Zwicker的工作，臨界頻率帶寬隨著頻率的變化而變化，并與Mel頻率的增長一致。其失真測(cè)度可用平方和失真測(cè)度來定義，即(7.4-14)其中,C={c1,c2,…,cL}和分別是兩組Mel倒譜系數(shù)。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!其中，f是線性頻率，單位為Hz；b是巴克頻率，單位為Bark。另外，為模擬人耳對(duì)不同頻率聲強(qiáng)具有不同敏感性的特點(diǎn)，又引入了等響度曲線對(duì)譜進(jìn)行修正。最后，還要完成一個(gè)從響度級(jí)到響度的轉(zhuǎn)換。這樣就得到了所謂的巴克譜L(i)。它充分反映了人耳對(duì)頻率及幅度的非線性傳遞特性，以及人耳在聽到復(fù)雜聲音時(shí)所表現(xiàn)的頻率分析和譜合成特性。其失真測(cè)度定義為(7.4-16)其中,N是巴克頻帶數(shù)。巴克譜失真測(cè)度已經(jīng)在語音質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法研究中得到了很好的應(yīng)用，它也可以用于語音識(shí)別，只是計(jì)算量較大。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!圖7.4-1MFSC實(shí)現(xiàn)流程通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!(2)時(shí)頻變換。對(duì)經(jīng)過預(yù)處理的第k幀語音幀xk(n)做FFT變換得到頻譜Xk(f)，即Xk(f)=FFT{xk(n)}(7.4-19)(3)短時(shí)功率譜計(jì)算：Pk(f)=Re［Xk(f)］2+jIm［Xk(f)］2(7.4-20)(4)模擬人耳的頻率感知特性。按照下面的頻率變換關(guān)系式，實(shí)現(xiàn)實(shí)際頻率坐標(biāo)到Mel尺度坐標(biāo)的變換:上式描述了音高與聲音的物理頻率之間的線性關(guān)系，其中，f的單位是Hz，Mel譜的單位為Mel。在實(shí)際計(jì)算中，頻率的非線性感知特性常直接體現(xiàn)在Mel濾波器組的構(gòu)成中。(7.4-21)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!圖7.4-2在Hz頻率域上表示Mel三角濾波器組通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!(7)DCT變換去相關(guān)。對(duì)Xjk做離散余弦變換(DiscreteCosineTransform，DCT)，最終得到美爾譜系數(shù)MFSC。(7.4-25)其中，i表示系數(shù)的階數(shù)，i=0,1,2,…,m。經(jīng)過DCT處理后，各階系數(shù)分量之間將不具有相關(guān)性。在上述的計(jì)算流程中，步驟(4)、(5)和(6)分別實(shí)現(xiàn)了頻率彎折、帶通濾波和強(qiáng)度-響度感知功能，即圖7.4-1基本感知模型中的三個(gè)模塊的功能，所以MFSC分析的確是一種語音聽覺感知分析。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!圖7.4-3MFSC、MFCC的原理示意圖通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!表7.4-2MOS、DMOS判分的五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!必須指出，所獲得的擬合關(guān)系只對(duì)特定使用范圍內(nèi)的客觀評(píng)價(jià)有效。當(dāng)使用評(píng)價(jià)系統(tǒng)時(shí)，先由客觀評(píng)價(jià)系統(tǒng)計(jì)算出語音的客觀失真測(cè)度值，再代入擬合公式進(jìn)行計(jì)算，最后得出客觀MOS值。不同的客觀測(cè)度的評(píng)價(jià)效果并不相同。由于客觀評(píng)價(jià)結(jié)果實(shí)際上是對(duì)主觀評(píng)價(jià)結(jié)果的一種估計(jì)，所以客觀評(píng)價(jià)的性能通常以主、客觀評(píng)價(jià)結(jié)果之間相關(guān)程度來衡量。描述客觀評(píng)價(jià)性能的常用指標(biāo)為相關(guān)度ρ和偏差σ，相關(guān)度表示統(tǒng)計(jì)意義上的一致性(線性關(guān)系)程度，偏差是誤差范圍的描述，可以表示估計(jì)的置信區(qū)間。(7.4-27)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!其中，so(i)是第i個(gè)失真語音文件的客觀MOS值；ss(i)是第i個(gè)失真語音文件的主觀真實(shí)MOS值;M是失真語音文件的數(shù)量。若主客觀MOS之間的相關(guān)值小于0.85，一般認(rèn)為客觀評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性和有效性欠佳；相關(guān)值大于0.90是目前客觀評(píng)價(jià)的基本要求，達(dá)到0.95左右則認(rèn)為是高度一致相關(guān)。4.美爾譜失真測(cè)度將MFSC作為語音特征參數(shù)用于基于輸入-輸出方式的語音質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)中，這種使用MFSC的客觀測(cè)度稱為美爾譜失真測(cè)度(MelFrequencySpectralDistortionMeasure，Mel-SD)，其過程如下：通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁!其中，Cx(i,k)為原始語音第k幀MFSC的第i階系數(shù)；Cy(i,k)為失真語音第k幀MFSC的第i階系數(shù);N為總幀數(shù);M為所使用MFSC的最高階數(shù)。按下式計(jì)算美爾譜系數(shù)失真距離的算術(shù)平均值，此平均值作為失真語音相對(duì)于原始語音的整體失真程度，即Mel-SD的失真測(cè)度值：(7.4-31)5.典型仿真結(jié)果在只存在噪聲的情況下，隨著信噪比的增加，Mel-SD減小，如圖7.4-4所示。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁!Mel-SD失真測(cè)度的主客觀擬合曲線如圖7.4-5所示。主客觀評(píng)價(jià)結(jié)果的相關(guān)系數(shù)為0.937，說明用Mel-SD失真測(cè)度還是比較可靠的。以信噪比為參量，當(dāng)信噪比分別為20dB、25dB、30dB、35dB、40dB的語音信號(hào)，改變干信比得到的失真測(cè)度距離如圖7.4-6所示。從圖中可以看出，當(dāng)信噪比較高時(shí)，失真距離比較大。當(dāng)信噪比為40dB時(shí)，加入干擾信號(hào)后，不同干信比得到的Mel-SD失真測(cè)度值的客觀MOS值如表7.4-3所示。從上表可以看出，隨著干信比增加，其對(duì)應(yīng)的Mel-SD失真測(cè)度的客觀MOS值不斷減小，也就是語音質(zhì)量變差，干擾效果越來越明顯。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁!圖7.4-6不同信噪比語音Mel-SD距離-干信比關(guān)系通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁!7.5通信干擾效能評(píng)估的仿真技術(shù)7.5.1通信干擾效能評(píng)估的物理仿真1.全實(shí)物仿真系統(tǒng)全實(shí)物仿真(全物理仿真)是根據(jù)真實(shí)設(shè)備的物理特性來建立模型，參加仿真試驗(yàn)的設(shè)備全部是實(shí)際物理設(shè)備或用縮比模型代替真實(shí)設(shè)備，避免了設(shè)備中某些實(shí)物及其部件難以建立精確的數(shù)學(xué)模型的困難。全實(shí)物仿真可再現(xiàn)真實(shí)設(shè)備的主要特性并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行研究和試驗(yàn)。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁!2)全實(shí)物仿真的實(shí)施用全實(shí)物仿真檢測(cè)和評(píng)估通信對(duì)抗裝備的干擾效能，一般采用外場(chǎng)試驗(yàn)和測(cè)試的方法(如電子靶場(chǎng)試驗(yàn)、部隊(duì)試驗(yàn)等)。試驗(yàn)系統(tǒng)包括被檢測(cè)和評(píng)估的通信對(duì)抗裝備、用于檢測(cè)干擾效能的通信系統(tǒng)、測(cè)量儀器、指揮控制網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理設(shè)備。參加試驗(yàn)的設(shè)備數(shù)量要根據(jù)試驗(yàn)的規(guī)模和測(cè)試的項(xiàng)目而定。用這種方法得到的數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠性高，但試驗(yàn)和測(cè)試花費(fèi)的時(shí)間長、耗資大，且難以完全展現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜、密集的電磁環(huán)境。全實(shí)物仿真一般在通信對(duì)抗裝備設(shè)計(jì)定型試驗(yàn)或最終驗(yàn)收時(shí)采用。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁!1)半實(shí)物仿真的特點(diǎn)半實(shí)物仿真大都用于大型復(fù)雜的通信對(duì)抗裝備，通常對(duì)數(shù)學(xué)模型和物理模型建立一個(gè)軟、硬件的仿真環(huán)境，用標(biāo)準(zhǔn)接口、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)成一體，控制設(shè)備保證數(shù)學(xué)模型與物理模型的實(shí)時(shí)同步。在物理模型上可設(shè)置一系列反映物理量的傳感器，在數(shù)學(xué)模型上加載物理設(shè)備產(chǎn)生的仿真數(shù)據(jù)。通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集相應(yīng)物理量的數(shù)據(jù)，由仿真計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將結(jié)果輸出到顯示設(shè)備，檢測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)可根據(jù)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)估。半實(shí)物仿真必須滿足控制設(shè)備的實(shí)時(shí)性和可靠性、計(jì)算機(jī)內(nèi)存大而速度快、人機(jī)界面與真實(shí)設(shè)備一致且能模擬真實(shí)情況下通信對(duì)抗裝備的系統(tǒng)響應(yīng)等要求。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁!圖7.5-1半實(shí)物仿真檢測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)的組成通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁!調(diào)制方式識(shí)別、網(wǎng)臺(tái)分選、誤碼率分析，并把處理結(jié)果送給通信干擾檢測(cè)和效能評(píng)估系統(tǒng)。通信干擾檢測(cè)和效能評(píng)估系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)通過對(duì)接收測(cè)試設(shè)備處理結(jié)果進(jìn)行分析、比較，給出通信對(duì)抗裝備干擾效果的定量檢測(cè)與評(píng)估結(jié)論。3)信號(hào)模擬設(shè)備信號(hào)模擬設(shè)備的種類比較多，一般是根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)上敵方通信信號(hào)的調(diào)制方式、通信體制進(jìn)行研制，為滿足通信對(duì)抗裝備進(jìn)行外場(chǎng)試驗(yàn)的需要，按照常規(guī)方法，信號(hào)模擬設(shè)備應(yīng)是實(shí)際設(shè)備的縮比模型。但在無線電技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，如果按照常規(guī)方法，即完全用硬件來實(shí)現(xiàn)的話，則設(shè)備的體積、經(jīng)費(fèi)、研制周期等是不能接受的。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第62頁!制(調(diào)幅-調(diào)角)類信號(hào)，如QAM等信號(hào)；另外，對(duì)于跳頻信號(hào)，上式ωc還將隨跳頻圖案變化。對(duì)上式形式稍作改寫，可寫為其中f(t)是瞬時(shí)頻率。根據(jù)上面的數(shù)學(xué)表達(dá)式，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，通過計(jì)算，形成瞬時(shí)頻率、瞬時(shí)幅度，然后加載到物理設(shè)備上，產(chǎn)生相應(yīng)的通信信號(hào)。圖7.5-2是基于軟件無線電的直接數(shù)字頻率合成(DDS)任意調(diào)制信號(hào)模擬設(shè)備的組成框圖。因此，基于軟件無線電的信號(hào)模擬器的特點(diǎn)是：設(shè)備的硬件基本保持不變，只要改變待仿真信號(hào)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，便可實(shí)現(xiàn)信號(hào)模擬。(7.5-2)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第63頁!4)信號(hào)環(huán)境的生成(1)戰(zhàn)場(chǎng)信號(hào)環(huán)境的特點(diǎn)。在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，通信信號(hào)的特點(diǎn)是寬頻段、多制式、廣地域、高密度、動(dòng)態(tài)分布、調(diào)制復(fù)雜。通信信號(hào)主要有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信、移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、接力通信等設(shè)備產(chǎn)生的信號(hào)。通信體制主要有常規(guī)定頻通信、跳頻通信、直接序列擴(kuò)頻通信、數(shù)據(jù)鏈、TDMA、CDMA等，并采用多種組網(wǎng)方式。戰(zhàn)場(chǎng)信號(hào)環(huán)境是由各種類型的輻射源向空中發(fā)射的電磁波組合形成的。由于當(dāng)今戰(zhàn)場(chǎng)雙方使用的電子信息武器裝備數(shù)量成培增加，使戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境變得密集、復(fù)雜、多變。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第64頁!在野外自然場(chǎng)地(也稱為外場(chǎng))進(jìn)行半實(shí)物仿真時(shí)，通信對(duì)抗裝備、通信電臺(tái)、模擬器一般放在外場(chǎng)，采用輻射方式注入。這種仿真方法所測(cè)試的指標(biāo)真實(shí)，是系統(tǒng)研制過程中檢驗(yàn)系統(tǒng)性能，保證研制質(zhì)量的必要手段。(4)信號(hào)控制方式。對(duì)模擬器產(chǎn)生信號(hào)的控制分為手動(dòng)方式和自動(dòng)方式。所謂手動(dòng)方式是人工直接操作模擬器的控制面板鍵盤，發(fā)出命令，控制模擬器產(chǎn)生通信信號(hào)。自動(dòng)方式也稱為遙控方式，即人可遠(yuǎn)離模擬器，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或總線接口，向模擬器發(fā)送控制命令，遙控模擬器產(chǎn)生信號(hào)。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第65頁!7.5.2通信干擾效能檢測(cè)與評(píng)估的計(jì)算機(jī)仿真通過計(jì)算機(jī)仿真對(duì)通信對(duì)抗裝備干擾效能進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估是隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的不斷蓬勃發(fā)展而正在興起的一門專業(yè)。它以實(shí)際裝備的模型為基礎(chǔ)，以數(shù)字計(jì)算機(jī)為工具，具有方便、靈活、省時(shí)、經(jīng)濟(jì)等難以用其他方法和手段替代的優(yōu)點(diǎn)，特別是通過計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)視景的仿真過程，可以直觀地觀察到作戰(zhàn)雙方的對(duì)抗態(tài)勢(shì)，檢測(cè)通信對(duì)抗裝備的實(shí)際作戰(zhàn)能力。

1.計(jì)算機(jī)仿真的內(nèi)容1)計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的三個(gè)要素在計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)中，一般有三個(gè)基本要素：仿真系統(tǒng)、仿真模型和仿真計(jì)算機(jī)(包括軟、硬件)。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第66頁!(1)系統(tǒng)建模：建立通信對(duì)抗裝備、信號(hào)環(huán)境和被干擾對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。(2)仿真建模：利用已建立的模型庫中不同種類的模型構(gòu)筑一個(gè)特定的通信對(duì)抗裝備(單機(jī)或系統(tǒng))的“虛擬樣機(jī)”。(3)仿真試驗(yàn)：對(duì)建立的“虛擬樣機(jī)”進(jìn)行仿真，即對(duì)其性能進(jìn)行全面、綜合的分析評(píng)估。3)仿真三要素和三項(xiàng)活動(dòng)之間的關(guān)系仿真系統(tǒng)的三要素和三項(xiàng)活動(dòng)之間的關(guān)系如圖7.5-3所示。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第67頁!2.計(jì)算機(jī)仿真的環(huán)境計(jì)算機(jī)仿真環(huán)境是對(duì)通信對(duì)抗裝備進(jìn)行計(jì)算機(jī)效能和性能仿真的基礎(chǔ)設(shè)施，它由硬件和軟件組成。硬件主要是計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)器、顯示器、網(wǎng)絡(luò)等；軟件主要是系統(tǒng)軟件和仿真專用軟件。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和系統(tǒng)管理技術(shù)的飛速發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)仿真環(huán)境也在不斷更新，特別是仿真技術(shù)在軍事領(lǐng)域廣泛應(yīng)用和現(xiàn)代戰(zhàn)爭中戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜性的增加以及各種信息武器裝備技術(shù)含量的不斷提高，許多問題靠傳統(tǒng)的單個(gè)仿真系統(tǒng)已經(jīng)無法解決，必須依靠多個(gè)仿真系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合協(xié)同仿真。因此，分布型仿真環(huán)境已成為計(jì)算機(jī)仿真的主導(dǎo)。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第68頁!圖7.5-4仿真通用的支撐環(huán)境通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第69頁!在現(xiàn)代系統(tǒng)工程中常用的系統(tǒng)性能仿真評(píng)估方法主要有：系統(tǒng)分析法、邏輯分析法、層次分析法、作戰(zhàn)模擬法、德爾非法、模糊綜合評(píng)估法。這些仿真評(píng)估方法各有各的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用場(chǎng)合也各不相同。在通信對(duì)抗裝備性能的計(jì)算機(jī)仿真中，層次分析法和模糊綜合評(píng)估法是比較容易被人們所普遍接受的方法。這兩種方法的特點(diǎn)是將一個(gè)復(fù)雜問題，根據(jù)目標(biāo)、準(zhǔn)則或結(jié)構(gòu)按照層次展開，在低層次和高層次模型之間，系統(tǒng)性能的表示是連貫的、一致的，更為詳盡的下層模型的輸出，成為緊連著的上一層模型的輸入，縱深的層次結(jié)構(gòu)并不影響橫向的交互作用，可以用德爾菲法等將人機(jī)系統(tǒng)中群體的主觀因素通過加權(quán)的方法融入，形成比較完整而直觀的從裝備設(shè)計(jì)到研制全過程的系統(tǒng)性能仿真。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第70頁!(7.5-3)式中,Pj和Ps分別表示完全壓制時(shí)通信接收機(jī)輸入端的干擾功率和信號(hào)功率。實(shí)際上，隨著新型通信技術(shù)的發(fā)展，能否對(duì)一個(gè)通信系統(tǒng)進(jìn)行有效地壓制或?qū)嵤┳罴迅蓴_，通信干擾效能不僅要考慮能量壓制，而且還要考慮空間、時(shí)間和干擾樣式等因素的影響。為此，可以重新定義新的通信干擾效能評(píng)估因子來表示干擾的有效性，即K(P,S,T,J)=F(Kp,Ks,Kt,Kj)(7.5-4)式中,Kp為能量壓制因子；Ks為空間壓制因子；Kt為時(shí)間壓制因子；Kj為干擾樣式壓制因子。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第71頁!模型校核、驗(yàn)證與確認(rèn)工作的目的，是對(duì)建模與仿真可信度的評(píng)價(jià)，而評(píng)價(jià)建模與仿真可信度的過程被稱為仿真系統(tǒng)的可信度評(píng)估，這是檢驗(yàn)仿真模型對(duì)實(shí)際通信對(duì)抗裝備模擬程度的必要手段。仿真模型的校核是證實(shí)實(shí)際裝備的概念模型到其計(jì)算機(jī)程序之間的轉(zhuǎn)換是否正確，即檢查仿真程序有無錯(cuò)誤；仿真模型的驗(yàn)證則是從仿真模型的應(yīng)用目的出發(fā)，確定仿真模型代表真實(shí)設(shè)備正確程度的過程；仿真模型的確認(rèn)是檢驗(yàn)和評(píng)估仿真模型的有效性，確認(rèn)仿真結(jié)果。在計(jì)算機(jī)仿真過程中，應(yīng)把模型校核、驗(yàn)證與確認(rèn)貫穿于建模與仿真的全生命周期，成為仿真研究的有機(jī)組成部分。在建模與仿真的每個(gè)階段，至少都需要一個(gè)校核或驗(yàn)證過程，以提高和保證建模與仿真的可信度，降低由于仿真在實(shí)際應(yīng)用中仿真結(jié)果不正確而引起的決策的風(fēng)險(xiǎn)。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第72頁!圖7.5-5模型校核、驗(yàn)證與確認(rèn)的過程及其相互關(guān)系圖通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第73頁!7-3設(shè)計(jì)一個(gè)車載VHF(30～100MHz)戰(zhàn)術(shù)干擾系統(tǒng)，用于干擾空－地通信鏈路。如果最大干擾距離為10km，實(shí)施干擾后允許的最大通信距離為1km(即干通比r=10)，通信發(fā)射機(jī)最大有效輻射功率為10W。試分析計(jì)算該干擾系統(tǒng)的干擾天線高度，及其所需的干擾有效輻射功率。7-4通信干擾效果評(píng)價(jià)有哪些準(zhǔn)則？簡述這些準(zhǔn)則。7-5對(duì)語音通信系統(tǒng)的干擾效能的評(píng)估可以采用主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)兩種方式，簡述這兩種方式的特點(diǎn)。7-6通信干擾效能的評(píng)估的物理仿真的兩種方法各有什么特點(diǎn)？通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第74頁!(7.1-5)式中,Pjt、Gjt、Gjr、Rj意義與前面相同;hjt是干擾發(fā)射天線的高度。因此，通信接收機(jī)輸入端的干信比為(7.1-6)根據(jù)上式可以得出，當(dāng)通信系統(tǒng)和干擾系統(tǒng)都是在地面?zhèn)鞑シ绞綍r(shí)，通信接收機(jī)輸入端的干信比與干通比(r=Rj/Rc)的4次方成反比，與干擾天線和通信天線的高度比的平方成正比。干擾天線高度每升高1倍，干信比提高6dB。因此，對(duì)于地面反射傳播方式工作的干擾系統(tǒng)，升高天線高度可以明顯的改善干信比，提高干擾效果。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第75頁!7.1.2修正的通信干擾方程在上面的討論中，假設(shè)干擾信號(hào)的所有能量都能夠進(jìn)入目標(biāo)通信接收機(jī)。但是實(shí)際情況并非如此，也就是說干擾能量并不能全部進(jìn)入目標(biāo)通信接收機(jī)，即干擾信號(hào)與通信信號(hào)之間存在匹配損耗。匹配損耗主要由兩方面因素引起：其一是干擾天線與通信接收天線由于極化不同引起的極化損耗；其二是干擾信號(hào)帶寬與通信接收機(jī)帶寬不一致(一般干擾帶寬大于通信接收機(jī)帶寬)引起的帶寬失配損耗。所以在計(jì)算干信比時(shí)，還需要考慮天線極化損耗La和帶寬失配損耗Lb。設(shè)目標(biāo)通信接收機(jī)中頻帶寬為Br，干擾信號(hào)帶寬為Bj，則帶寬失配損耗為(7.1-9)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第76頁!此外，如果通信接收機(jī)接收天線是水平全向的(大部分戰(zhàn)術(shù)通信電臺(tái)都是如此)，則有Gjr=Gsr，那么上式簡化為(7.1-11)通常把發(fā)射機(jī)輸出功率P與發(fā)射天線增益G的乘積稱為有效輻射功率，并且表示為ERP=PG(7.1-12)則上式可以用有效輻射功率表示為(7.1-13)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第77頁!對(duì)于給定的干擾對(duì)象，當(dāng)干擾設(shè)備與目標(biāo)設(shè)備的配置關(guān)系確定時(shí)，干擾有效輻射功率將由實(shí)現(xiàn)有效干擾的干信比決定。當(dāng)干擾目標(biāo)給定和干擾樣式確定后，所需的干信比就是干擾壓制系數(shù)Kj。將上式中的干信比用干擾壓制系數(shù)代替，距離比用干通比代替，可以將自由空間傳播模式的干擾有效輻射功率重新表示為(7.1-14)(7.1-15)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第78頁!在以上各種傳播模式下的干擾有效輻射功率的表達(dá)式中，通信發(fā)射機(jī)的有效輻射功率ERPs、通信收發(fā)天線高度hsr和hst、工作波長λ取決于干擾對(duì)象；通信距離Rc、干擾距離Rj、干通比r則由戰(zhàn)術(shù)使用要求決定；干擾天線hjt的高度可以通過設(shè)計(jì)選??；最后只剩下干擾壓制系數(shù)的選取。干擾壓制系數(shù)的選取涉及到最佳干擾技術(shù)，理論上，壓制系數(shù)最小的干擾樣式是最佳干擾樣式，它需要的干擾功率最小。對(duì)于不同的通信體制，最佳干擾樣式不同，所需要的干擾壓制系數(shù)也不同。下面舉例說明通信干擾功率的計(jì)算方法和步驟。設(shè)計(jì)一個(gè)車載VHF(30～100MHz)戰(zhàn)術(shù)干擾系統(tǒng)，用于干擾空－地、地－空和地－地通信鏈路。最大干擾距離為30km，實(shí)施干擾后允許的最大通信距離為3km(即干通比r=10)，通信發(fā)射機(jī)最大有效輻射功率為100W。試計(jì)算該干擾系統(tǒng)所需的干擾有效輻射功率。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第79頁!即當(dāng)干擾天線高度大于53m時(shí)，干擾信號(hào)可以按照自由空間傳播模型考慮。將r=30/3=10，因?yàn)榧僭O(shè)匹配良好，可以取La＝1，Lb＝1，并設(shè)Kj＝2，代入自由空間傳播模式下的干擾有效輻射功率計(jì)算公式，可以得到實(shí)際上，在車載條件下，要將天線升高到53m幾乎是不可能的。如果干擾天線只能升高到20m，那么干擾信號(hào)就不滿足自由空間傳播模式的條件，而只能按照地面反射傳播模式考慮。此時(shí)干擾空－地鏈路需要的干擾功率將極大提高：通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第80頁!(2)地—空通信鏈路干擾功率。地－空鏈路是指通信方的發(fā)送設(shè)備在地面，接收設(shè)備在空中，所以通信方是自由空間傳播模式。而干擾方是車載干擾系統(tǒng)，它位于地面對(duì)空中通信接收機(jī)實(shí)施干擾，因此也是自由空間傳播模式。我們已經(jīng)計(jì)算得到了干擾和通信雙方都在自由空間傳播模式下，需要的干擾有效輻射功率為20kW，因此，可以實(shí)現(xiàn)有效干擾。問題在于，由于通信發(fā)射機(jī)在地面，偵察引導(dǎo)設(shè)備也在地面，那么偵察設(shè)備是否能夠?qū)νㄐ判盘?hào)可靠的偵收和識(shí)別呢？下面就對(duì)此進(jìn)行必要的分析。根據(jù)地面反射傳播模型，到達(dá)偵察接收機(jī)的通信信號(hào)功率為通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第81頁!(3)地－地通信鏈路的干擾功率。地－地通信鏈路是指通信方的發(fā)送和接收設(shè)備都在地面，所以通信方是地面反射傳播模式。干擾方是車載干擾系統(tǒng)，它位于地面對(duì)地面通信接收機(jī)實(shí)施干擾，因此也是地面反射傳播模式，它所需要的干擾有效輻射功率為通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第82頁!7.1.4干擾壓制區(qū)分析前面幾節(jié)討論了干信比，給出了在給定干通比條件下的干擾有效輻射功率的計(jì)算公式。利用這些關(guān)系，基本上可以確定干擾系統(tǒng)的干擾能力。到目前為止，衡量干擾系統(tǒng)的干擾能力的最重要指標(biāo)是干擾設(shè)備能夠達(dá)到的干通比，但是干通比不是很直觀的，而且與敵我雙方的對(duì)抗態(tài)勢(shì)無關(guān)。干擾是否有效，與對(duì)抗雙方的布局有關(guān)的。干擾壓制區(qū)能夠很好的說明這個(gè)問題。根據(jù)前幾節(jié)的討論，在自由空間傳播模式下，一旦干擾功率確定，則該干擾機(jī)所能夠達(dá)到的干通比為(7.1-19)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第83頁!不失一般性，將c1和c2統(tǒng)一用c表示，則有(7.1-21)注意到，常數(shù)c取決于干擾機(jī)和干擾對(duì)象的參數(shù)及其傳播模式。顯然，該干擾機(jī)能夠達(dá)到的干通比為，當(dāng)干擾距離與通信距離之比小于時(shí)干擾有效，當(dāng)干擾距離與通信距離之比大于時(shí)干擾無效。設(shè)干擾機(jī)和通信系統(tǒng)的布局關(guān)系如圖7.1-1所示。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第84頁!其中，干擾機(jī)位于坐標(biāo)原點(diǎn)(O)，干擾機(jī)與通信發(fā)射機(jī)(B)的連線為x軸，通信接收機(jī)位于A點(diǎn)，其坐標(biāo)為(x，y)。按照上述布局，可以得到干擾機(jī)與通信接收機(jī)、通信發(fā)射機(jī)與通信接收機(jī)之間的距離分別為(7.1-22)式中,d是干擾機(jī)與通信發(fā)射機(jī)之間的距離。利用干通比關(guān)系(dj/dc)2=c，可以得到x2+y2=c［(d－x)2+y2］(7.1-23)當(dāng)c=1時(shí)，可以得到(7.1-24)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第85頁!圖7.1-2c=1時(shí)的干擾壓制區(qū)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第86頁!圖7.1-3c>1時(shí)的干擾壓制區(qū)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第87頁!圖7.1-4c<1時(shí)的干擾壓制區(qū)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第88頁!另外，從c>1方式的有效干擾壓制區(qū)可以看出，干擾距離不能完全反映干擾機(jī)的干擾能力，或者說，單純的講干擾距離是沒有意義的。如圖7.1-4中邊界圓右側(cè)，雖然離干擾距離較遠(yuǎn)，但是該區(qū)域的干通比小于設(shè)計(jì)值，仍然是有效干擾壓制區(qū)，并且干擾壓制區(qū)并不是以通信發(fā)射機(jī)為中心的圓，而是中心偏離通信發(fā)射機(jī)位置并且偏向其右側(cè)的圓。只有當(dāng)c很大時(shí)，其圓心才會(huì)接近通信發(fā)射機(jī)的位置。干擾壓制區(qū)的上述特點(diǎn)，如果不進(jìn)行詳細(xì)的分析是很難想象的。以上僅給出了干擾信號(hào)和通信信號(hào)在相同的傳播模式下的干擾壓制區(qū)的情況。如果兩者的傳播模式不同，其干擾壓制區(qū)要復(fù)雜得多，這里不再討論。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第89頁!1)通信干擾效能的檢測(cè)與評(píng)估定義效能是指一個(gè)武器系統(tǒng)在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中能夠成功履行其作戰(zhàn)使命和完成任務(wù)的程度。通信干擾效能就是通信對(duì)抗裝備在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中能夠成功地對(duì)敵通信過程進(jìn)行破壞和壓制的程度。(1)通信干擾效能檢測(cè)的定義。通信干擾效能檢測(cè)是指在給定條件下，針對(duì)人為設(shè)定的環(huán)境(如電子靶場(chǎng)、仿真環(huán)境等)，對(duì)通信對(duì)抗裝備干擾特性和干擾效能進(jìn)行測(cè)試和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作。(2)通信干擾效能評(píng)估的定義。通信干擾效能評(píng)估是指在通信對(duì)抗裝備實(shí)施干擾后，對(duì)被干擾的目標(biāo)對(duì)象受到破壞或削弱程度進(jìn)行全面而綜合的評(píng)價(jià)和估計(jì)。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第90頁!(1)物理仿真。由全部或部分物理設(shè)備(包括模擬設(shè)備)參與仿真試驗(yàn)的方式稱物理仿真。根據(jù)參與仿真的物理設(shè)備數(shù)量的多少可分為全物理仿真(習(xí)慣上稱為“全實(shí)物仿真”)和半物理仿真(習(xí)慣上稱為“半實(shí)物仿真”)。(2)數(shù)學(xué)仿真。數(shù)學(xué)仿真是用計(jì)算機(jī)構(gòu)成系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)并求解給定數(shù)學(xué)模型的仿真，習(xí)慣上稱為“計(jì)算機(jī)仿真”。計(jì)算機(jī)仿真是由計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)模型模擬實(shí)際的物理設(shè)備，通過運(yùn)行仿真軟件演示被仿真裝備的實(shí)際工作，檢測(cè)和評(píng)估被仿真裝備的功能和性能。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第91頁!式中,Ji(i=1,2,…,n)是隨機(jī)變量的值;Pi(i=1,2,…,n)是隨機(jī)變量值的出現(xiàn)概率,并且滿足：(7.2-2)則隨機(jī)變量J的熵由下式定義：(7.2-3)如果隨機(jī)變量x用連續(xù)分布密度p(x)表示，則它的熵表示為(7.2-4)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第92頁!式中,C是單位時(shí)間內(nèi)信道中的信息流量；Bs是信道帶寬；Ps是信號(hào)功率；Nt是信道高斯噪聲功率。當(dāng)有通信干擾時(shí)，干擾功率進(jìn)入通信信道，則信道的通過能力下降為(7.2-6)式中，Pj為通信干擾功率。由上式可知，隨著干擾功率的增加信息流量Cj將減小。當(dāng)Pj增加到一定程度，即Cj減小到使信息的損失達(dá)到不能容忍的程度時(shí)，可以說干擾有效了。這種根據(jù)信息流通量來衡量干擾效能的準(zhǔn)則就是信息流量準(zhǔn)則。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第93頁!式中,Pj是干擾信號(hào)功率；Ps是目標(biāo)通信信號(hào)的功率。由于干擾信號(hào)的作用，造成的信息損失表現(xiàn)在對(duì)目標(biāo)通信信號(hào)的遮蓋、擾亂、產(chǎn)生判決錯(cuò)誤，甚至中斷信息傳輸?shù)?。信息損失的情況與干擾樣式和被干擾目標(biāo)通信信號(hào)的體制等因素有關(guān)。如果Ps和Pj理解為信號(hào)平均持續(xù)時(shí)間內(nèi)功率的平均值，那么，以所需的最小干擾功率和目標(biāo)信號(hào)功率比表示的壓制系數(shù)的定義，適用于任意形式的信號(hào)。但是壓制系數(shù)的數(shù)值，只有當(dāng)干擾信號(hào)和被壓制設(shè)備給定時(shí)才能求出。因此，功率準(zhǔn)則與信息準(zhǔn)則不同，它需要知道被壓制系統(tǒng)的具體特性。如果系統(tǒng)是已知的，那么采用適當(dāng)?shù)母蓴_信號(hào)，以較低的功率消耗，系統(tǒng)就可以被壓制，但按照信息準(zhǔn)則不一定是最佳的。當(dāng)干擾信號(hào)和有用信號(hào)的概率特性已知，而且干擾信號(hào)與通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第94頁!3.其他準(zhǔn)則1)概率準(zhǔn)則概率準(zhǔn)則是從通信對(duì)抗裝備在電磁環(huán)境中完成給定任務(wù)的概率出發(fā)評(píng)價(jià)通信干擾的效能。概率準(zhǔn)則建立在大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析方法，得到完成給定任務(wù)的概率。通常用干擾有效概率、壓制概率、誤差概率、虛警概率等具體形式來表現(xiàn)。2)時(shí)間準(zhǔn)則當(dāng)干擾作用于通信系統(tǒng)之后，由于信息傳輸速率的降低或信道中通過的信息流量減少，完成給定信息量傳輸任務(wù)所花費(fèi)的時(shí)間必然增加。因此，通過檢測(cè)通信系統(tǒng)完成給定傳輸任務(wù)所需時(shí)間的變化量來進(jìn)行干擾效能檢測(cè)的準(zhǔn)則稱為時(shí)間準(zhǔn)則。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第95頁!7.3通信干擾效能檢測(cè)和評(píng)估方法7.3.1對(duì)語音通信系統(tǒng)干擾效能的檢測(cè)和評(píng)估一般說來，語音質(zhì)量至少包括三個(gè)方面內(nèi)容：清晰度、可懂度和自然度。清晰度是指語音中語言單元為意義不連貫的(如音素、聲母、韻母等)單元的清晰程度；可懂度是指語音中有意義的語言單元(如單詞、單句等)內(nèi)容的可識(shí)別程度；自然度則與語音的保真性密切相關(guān)。目前對(duì)語音可懂度、清晰度的主觀評(píng)測(cè)已有國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)語音自然度還缺乏公認(rèn)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。當(dāng)需要對(duì)一個(gè)通信干擾系統(tǒng)的干擾能力作出評(píng)價(jià)的時(shí)候,或在給定條件下對(duì)一個(gè)通信干擾系統(tǒng)的干擾效能給出數(shù)值估值的時(shí)候，可以用實(shí)驗(yàn)或仿真模擬方法對(duì)干擾的作用結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第96頁!MOS法通常邀請(qǐng)若干個(gè)專家，對(duì)經(jīng)過通信系統(tǒng)傳輸后失真的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試語音段進(jìn)行試聽，然后對(duì)該語音做出1~5分的評(píng)價(jià)，并且進(jìn)行平均，得到語音質(zhì)量評(píng)價(jià)。語音主觀評(píng)價(jià)當(dāng)然是最準(zhǔn)確的，也是最容易理解的一種方法，但也是十分耗費(fèi)時(shí)間、人力和財(cái)力的，并且經(jīng)常要受到人為因素的內(nèi)在不可重復(fù)性的影響。一般來說，一個(gè)編碼器的評(píng)價(jià)結(jié)果不能夠可靠地與另一個(gè)編碼器的結(jié)果直接比較，除非測(cè)試環(huán)境完全一致。因此許多主觀測(cè)試一般用于成對(duì)的對(duì)比評(píng)價(jià)過程，另外，為評(píng)聽者能夠建立有意義的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，失真語音的樣本數(shù)應(yīng)該足夠大。下面以話音通信為例說明通信干擾效能主觀檢測(cè)方法的一般過程。通信系統(tǒng)受干擾作用之后最為直觀的表現(xiàn)是通信接收通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第97頁!語音音節(jié)清晰度定義為(7.3-1)式中,A是語音音節(jié)清晰度；Ee是判聽差錯(cuò)音節(jié)數(shù)的平均值；Et是傳送的總音節(jié)數(shù)。假定在沒有干擾作用時(shí)，A=As，施加人為干擾后，A=As+j。人為干擾作用前后音節(jié)清晰度的相對(duì)變化量，即干擾效能為(7.3-2)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第98頁!2.通信干擾效能的客觀測(cè)度方法音節(jié)清晰度的主觀檢測(cè)，所得結(jié)果的準(zhǔn)確度和可信度隨著試驗(yàn)次數(shù)和實(shí)驗(yàn)人員的增加而提高。不過這種檢測(cè)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，經(jīng)濟(jì)性不佳。為此人們希望找到一種理想的音節(jié)清晰度的客觀測(cè)度方法。對(duì)于這種方法多年來國內(nèi)國外很多人研究過，但遺憾的是迄今為止還沒有得到一種理想的方法。一種較為可行的相對(duì)客觀的測(cè)量音節(jié)清晰度的方法是加權(quán)倒譜距離的語言頻譜測(cè)量方法。之所以稱為“相對(duì)客觀”，是因?yàn)檫@種方法并不獨(dú)立完成被測(cè)試樣的音節(jié)清晰度測(cè)量，而是用加權(quán)倒譜距離，即利用倒譜系數(shù)方差的倒數(shù)作為權(quán)值的一種統(tǒng)計(jì)加權(quán)距離方法求得被測(cè)試樣與參考樣板的符合程度，從而對(duì)通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第99頁!3.對(duì)模擬通信干擾效能的干信比檢測(cè)方法對(duì)于模擬通信系統(tǒng)，多數(shù)情況下傳輸?shù)氖钦Z音信號(hào)，如AM、FM語音通信系統(tǒng)。語音通信系統(tǒng)受到一定的干擾后，會(huì)引起語音信號(hào)的可懂度和清晰度的下降，而語音清晰度的下降程度與AM/FM解調(diào)器輸入的干信比有關(guān)。分析表明，當(dāng)采用調(diào)頻噪聲干擾，并且忽略通信接收機(jī)內(nèi)部噪聲時(shí)，清晰度指數(shù)和干信比之間滿足指數(shù)關(guān)系，其關(guān)系曲線如圖7.3-1所示。

通常，當(dāng)清晰度指數(shù)小于0.3時(shí)，認(rèn)為語音質(zhì)量極差，不能夠接受；當(dāng)清晰度指數(shù)處于0.3～0.7之間時(shí)，認(rèn)為語音質(zhì)量較差，但基本可以接受；當(dāng)清晰度指數(shù)大于0.7時(shí)，認(rèn)為語音質(zhì)量較好，可以接受。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第100頁!由圖7.3-1可知，對(duì)于FM系統(tǒng)，干信比只要大于－6dB，清晰度指數(shù)小于0.5，此時(shí)通信系統(tǒng)就被阻斷。而對(duì)于AM系統(tǒng)，干信比需要大于－15dB，才能到達(dá)同樣的干擾效果。對(duì)于其他的干擾樣式，語音清晰度和干信比之間也存在類似的關(guān)系，其影響程度需要具體分析。這里不再說明。7.3.2對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)干擾效能的檢測(cè)和評(píng)估數(shù)字通信干擾效果評(píng)估是在電磁威脅環(huán)境中，定量評(píng)價(jià)和估計(jì)通信干擾信號(hào)、通信干擾設(shè)備或者通信干擾環(huán)境對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)工作性能的影響程度。可信、定量的數(shù)字通信干擾效果評(píng)定是指揮員在實(shí)戰(zhàn)中決策的依據(jù)，同時(shí)也是科研部門和軍工企業(yè)進(jìn)行通信對(duì)抗新技術(shù)開發(fā)和新裝備研制的依據(jù)。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第101頁!對(duì)數(shù)字通信干擾的最終目的是使目標(biāo)通信系統(tǒng)接收機(jī)解調(diào)輸出的差錯(cuò)率增大，通信的可靠性下降，同時(shí)也使其通信的有效性降低，故衡量數(shù)字通信系統(tǒng)的干擾效果一般用通信系統(tǒng)的差錯(cuò)率——誤碼率Pe(Probabilityoferror)來做度量。為了評(píng)價(jià)通信系統(tǒng)受干擾的程度，可以定義數(shù)字通信系統(tǒng)的干擾等級(jí)：當(dāng)Pe≥0.2時(shí)，通信系統(tǒng)受到強(qiáng)干擾，干擾等級(jí)為三級(jí)；當(dāng)0.12≤Pe<0.2時(shí)，通信系統(tǒng)受到中度干擾，干擾等級(jí)為二級(jí)；當(dāng)0.05≤Pe＜0.12時(shí)，通信系統(tǒng)受到輕度干擾，干擾等級(jí)為一級(jí)；當(dāng)Pe<0.05時(shí)，通信系統(tǒng)未受干擾。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第102頁!率、碼元差錯(cuò)率和碼組差錯(cuò)率之間的關(guān)系可以相互導(dǎo)出，因此可以用比特差錯(cuò)率來衡量數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性，也可以通過比特差錯(cuò)率指標(biāo)來評(píng)定衡量數(shù)字通信系統(tǒng)的干擾等級(jí)?？梢圆捎孟旅娴膬煞N定義評(píng)定數(shù)字通信系統(tǒng)的干擾等級(jí)：人為干擾等級(jí)定義為(7.3-3)其中，BERJ(r)表示在受到人為干擾條件下的比特差錯(cuò)率；BERN(r)表示實(shí)際自然條件下的比特差錯(cuò)率。數(shù)字通信系統(tǒng)的受干擾等級(jí)定義為通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第103頁!7.4對(duì)語音信號(hào)質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)方法7.4.1概述語音質(zhì)量包括兩方面內(nèi)容：清晰度和自然度。前者是衡量語音中字、單詞和句的清晰程度，而后者則是對(duì)講話人的辨識(shí)水平。語音質(zhì)量評(píng)價(jià)不但與語音學(xué)、語言學(xué)、信號(hào)處理等學(xué)科有關(guān)，而且還與心理學(xué)、生理學(xué)等學(xué)科有著密切的聯(lián)系，因此語音質(zhì)量評(píng)價(jià)是一個(gè)極其復(fù)雜的問題。語音質(zhì)量評(píng)價(jià)從評(píng)價(jià)主體上講可分為兩大類：主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)。主觀評(píng)價(jià)是以人為主體來評(píng)價(jià)語音的質(zhì)量。該方式雖較為繁雜，但由于人是語音的最終接受者，因此這種評(píng)價(jià)應(yīng)是語音質(zhì)量的真實(shí)反映。目前，國內(nèi)外使用較多的主觀評(píng)價(jià)方法有：通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第104頁!價(jià)成為一種既方便快捷又能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出主觀評(píng)價(jià)值的語音質(zhì)量評(píng)價(jià)手段。盡管客觀評(píng)價(jià)具有省時(shí)省力等優(yōu)點(diǎn)。但它還不能反映人對(duì)語音質(zhì)量的全部感受。當(dāng)前的客觀評(píng)價(jià)方法都是以語音信號(hào)的時(shí)域、頻域及變換域等的特征參量作為評(píng)價(jià)依據(jù)，沒有涉及到語義、語法、語調(diào)等這些影響語音質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)的重要因素。語音質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)從評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)上可分為基于輸入－輸出的評(píng)價(jià)和基于輸出的評(píng)價(jià)?；谳斎耄敵龅脑u(píng)價(jià)是以語音系統(tǒng)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的誤差大小來判別語音質(zhì)量的好壞，是一種誤差度量；基于輸出的評(píng)價(jià)是僅根據(jù)語音系統(tǒng)的輸出信號(hào)來進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。近30年來，語音質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法研究主要集中在基于輸入－輸出方式的評(píng)價(jià)上，即通過提取兩端通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第105頁!(1)基于信噪比評(píng)價(jià)方法。信噪比(SNR)是一種廣為應(yīng)用的簡單客觀評(píng)價(jià)方法，高信噪比是高質(zhì)量語音的必要條件，但不是高質(zhì)量語音的充分條件。大量的實(shí)驗(yàn)表明，單一的SNR預(yù)測(cè)主觀評(píng)價(jià)的能力極差。經(jīng)過改進(jìn)的分段信噪比、變頻分段信噪比等方法與主觀評(píng)價(jià)得出的評(píng)價(jià)結(jié)果間的相關(guān)度有所提高，但這些都只是針對(duì)高速率的波形編碼語音而言。(2)基于LPC技術(shù)評(píng)價(jià)方法。這類方法是以LPC分析技術(shù)為基礎(chǔ)的，把LPC系數(shù)及其導(dǎo)出參數(shù)作為評(píng)價(jià)的依據(jù)參量。由LPC導(dǎo)出的方法有：LRC(LinearReflectionCoefficient)、LLR(LogLikelihoodRatio)、LSP(LineSpecturmPairs)、LAR(LogAreaRatio)、Itakura、CD(CepstralDistance)等方法以及它們的一些改進(jìn)方法。通信對(duì)抗原理馮小平全書第7章共145頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第106頁!(6)其他評(píng)價(jià)方法。其他單價(jià)方法主要有一致函數(shù)CHF法、信息指數(shù)II法、專家模式識(shí)別EPR法等。客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)之間的聯(lián)系常用一種函數(shù)映射關(guān)系來表示，通過這個(gè)映射關(guān)系可以將客