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[摘 要]世界各国为赢得未来电子战的胜利,都在加紧研究和发展各种抗干扰技术,并大力发展多体制相结合的综合抗干扰技术。笔者重点对军事通信抗干扰技术中最关键的扩频技术的现状和发展进行论述,展望了抗干扰技术的发展前景和方向对现代战争具有重要价值。
[关键词]军事通信 抗干扰技术 现状 趋势
中图分类号:TL191 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)07-0111-01
在现代高技术战争中,电子战场十分严峻,各种具有快速响应能力的自动化、智能化、多功能通信对抗系统给军事通信带来了日益严重的威胁。要想保障通信链路安全可靠,通信系统和装备就必须具有抗干扰、抗侦收、抗测向等反对抗能力。世界各国在发展通信装备时,都十分注意发展通信反对抗技术,以提高军事通信的时效性、可靠性和保密性。
通信抗干扰技术的体系、方法、措施可分为4类:1)以扩频技术为主的频域抗干扰技术。如直接序列扩频(DS-SS),其关键参量是时间函数的相位;跳频(FH)的关键参量是时间函数的载频;DS/FH混合扩频技术;自适应选频技术,当通信信道干扰严重时,通信双方同时改换到最优化频道;自适应频域滤波技术;2)以自适应时变和处理技术为主的时域抗干扰技术。猝发通信;低速率通信技术;跳时(TH)技术;自适应信号功率管理技术;3)以自适应调零天线为主的空域抗干扰技术。高增益、低旁瓣、窄波束定向天线技术;自适应调零天线技术;多波束天线技术和空间分集技术;4)纠错编码技术。通信抗干扰体制主要分为扩展频谱和非扩展频谱两种体制,扩展频谱体制是现代通信对抗技术的发展趋势,其包含FH、DS-SS、TH、线性调频、DS/FH/TH混合技术5种基本类型;非扩展频谱体制包括信道编码、调制编码、重传和多数表决、猝发传输、信号交错、分集(时间、空间、频率、极化)、自适应天线、自适应陷波滤波、功率控制、话音/图像压缩、限幅箝压、转发等技术类型。
DS、FH、DS/SS、DS/FH等扩频技术的特点是信号的功率谱密度低、信息的隐蔽性好、抗干扰能力强,在军事通信中已得到广泛应用。
1.直扩技术
直扩通信指待传输信息的频谱用伪随机扩频码扩展后成为宽带信号,送入信道中传输,在接收端利用相应手段将其压缩恢复,从而获取传输信息的通信。DSSS信号频谱密度很低,具有低截获,难侦收等优点。DS-SS通信抗干扰能力得益于接收机对DS-SS信号再次与原扩频伪随机序列进行波形相乘而还原出信息码序列,干扰信号则被接收机本地伪随机码波形相乘后而扩频,只有很小部分干扰信号能量能进入接收机中频窄带滤波器,绝大部分干扰能量被抑制掉了。DS-SS通信具有抗干扰、抗多径、低截获和容易实现大容量码分多址等特点,但其存在“远-近”效应;瞬时带宽较宽。要获得较高的直扩增益,必须提高伪码速率,但目前制造高速的伪码编码器还比较困难(在低速率数传系统中可提供40-50CB直扩增益,目前直扩通信只能提供不超过20CB的干扰容限)。因此较长一段时间中,DS-SS主要是用于卫星通信、微波通信、跳频/跳时结合的混合体制中,较少单独用于VHF、UHF战术电台等通信系统中。
随着民用直扩码分多址(DS-CDMA)移动通信技术中的功率控制技术(解决了直扩通信的“远-近”问题)、RAKE接收技术(克服了多径效应),动态声码器技术等核心技术的突破,促成第三代移动通信体制是CDMA制。将先进民用技术应用于军事是自然的,直扩通信技术已经开始在军用战术移动通信电台,数据分发系统中发挥重要作用。1996年美军演示了SICOM公司研制的一种新型HF直扩收发信机—多业务直扩HF电台的功能,工作频率1-30MHZ,扩频带宽1.5MHZ,能抗多径效应和干扰,能以58kb/s速率传送数据,话音、彩色电视信号,该电台适用于指挥、控制、远程通信和情报,通信距离达到1600km,信号谱密度低,几乎不被截获。
未来直扩通信研究将集中在:1)自适应功率控制技术和多用户干扰抑制技术相结合,以解决直扩系统的容量;2)多进制高效直扩技术。多进制高效直扩是利用一组扩频序列对含多个比特信息的信息码组进行扩频而非以比特为基础进行扩频,其具有在扩频序列长度一定、速率一定时,可传输更多信息;而信息量一定、伪码序列速率一定、扩频处理增益更高、抗干扰能力愈强的优点。美军的JTIDS系统,采用了多进制直扩、跳频、跳时相结合通信体制,直扩码长32位,每32伪码代表5bit信息,处理增益15CB。要实现高效多进制直扩,关键是寻求足够长、足够多的符合扩频要求的伪随机码序列;3)高速编码器技术;4)同FH、TH等组合抗干扰技术;5)变码直扩技术,实现码型自动变换,能增加干扰方识别码型的难度,增强直扩信号的反侦察、抗干扰能力,解决变码直扩的关键技术是解决变码同步、高速变码器件的实现等技术;6)多电平扩频码序列技术。
2.跳频技术
跳频技术是军事通信抗干扰技术中应用最广泛、最有效措施之一,其原理是信息码同伪随机码模2相加后,去离散地控制射频载波振荡器输出频率,使发射信号的频率随伪码的变化而跳变。跳频技术抗干扰能力得益于信号载波频率在很宽的频带内跳变,使干扰方难以跟瞄。但其瞬时带宽同定频一样。跳频通信研究始于70年代,军用跳频电台在80年代中期就开始装备部队,主要以美军Sincgcar、英国Jaguar、法国的PR4G战术电台为代表。现阶段中高速跳频技术仍是对付跟踪式干扰的有效措施,增效方法是提高跳频速率,加大跳频带宽、变速跳频、适当增加跳频组网数目。
3.跳时技术
跳时就是一种时分信道,用伪随机码随机选择信道工作时间,可视为一种伪码调制系统,它具有很好的远近效应一致性,模拟和数字体制都可使用。跳时的优点是用时间的合理分配来避开干扰,干扰机必须连续发射才可能收到效果,增大了干扰代价,也就具有一定的抗干扰能力。一种更加隐蔽的跳时通信技术是使用流星散射传输链路,现已证明这种通信是非常可靠的,具有良好的低截获概率和抗干扰能力。当同一信道中有许多跳时信号时,可能发生几个信号相互重叠,为此,必须利用纠错编码或协调法构成时分多址。跳时技术单独使用较少,常与其它方式结合应用。
近年来,世界各国为赢得未来电子战的胜利,都在加紧研究和发展各种抗干扰技术,并大力发展多体制相结合的综合抗干扰技术。笔者重点对军事通信抗干扰技术中最关键的扩频技术的现状和发展进行论述,展望了抗干扰技术的发展前景和方向对现代战争具有重要价值。
参考文献
[1] 无线通信抗干扰技术性能研究[J].张彬.信息与电脑(理论版).2017(18).
[2] 超短波无线电通信抗干扰技术发展趋势探讨[J].吴棋航.通讯世界.2017(15).
[3] 解读无线通信抗干扰技术性能[J].魏建辉,苟方怀,鲁孟梁.电脑迷.2017(12).
[4] 軍事通信抗干扰技术研究[J].卢美玲.科协论坛(下半月).2013(01).
[关键词]军事通信 抗干扰技术 现状 趋势
中图分类号:TL191 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)07-0111-01
在现代高技术战争中,电子战场十分严峻,各种具有快速响应能力的自动化、智能化、多功能通信对抗系统给军事通信带来了日益严重的威胁。要想保障通信链路安全可靠,通信系统和装备就必须具有抗干扰、抗侦收、抗测向等反对抗能力。世界各国在发展通信装备时,都十分注意发展通信反对抗技术,以提高军事通信的时效性、可靠性和保密性。
通信抗干扰技术的体系、方法、措施可分为4类:1)以扩频技术为主的频域抗干扰技术。如直接序列扩频(DS-SS),其关键参量是时间函数的相位;跳频(FH)的关键参量是时间函数的载频;DS/FH混合扩频技术;自适应选频技术,当通信信道干扰严重时,通信双方同时改换到最优化频道;自适应频域滤波技术;2)以自适应时变和处理技术为主的时域抗干扰技术。猝发通信;低速率通信技术;跳时(TH)技术;自适应信号功率管理技术;3)以自适应调零天线为主的空域抗干扰技术。高增益、低旁瓣、窄波束定向天线技术;自适应调零天线技术;多波束天线技术和空间分集技术;4)纠错编码技术。通信抗干扰体制主要分为扩展频谱和非扩展频谱两种体制,扩展频谱体制是现代通信对抗技术的发展趋势,其包含FH、DS-SS、TH、线性调频、DS/FH/TH混合技术5种基本类型;非扩展频谱体制包括信道编码、调制编码、重传和多数表决、猝发传输、信号交错、分集(时间、空间、频率、极化)、自适应天线、自适应陷波滤波、功率控制、话音/图像压缩、限幅箝压、转发等技术类型。
DS、FH、DS/SS、DS/FH等扩频技术的特点是信号的功率谱密度低、信息的隐蔽性好、抗干扰能力强,在军事通信中已得到广泛应用。
1.直扩技术
直扩通信指待传输信息的频谱用伪随机扩频码扩展后成为宽带信号,送入信道中传输,在接收端利用相应手段将其压缩恢复,从而获取传输信息的通信。DSSS信号频谱密度很低,具有低截获,难侦收等优点。DS-SS通信抗干扰能力得益于接收机对DS-SS信号再次与原扩频伪随机序列进行波形相乘而还原出信息码序列,干扰信号则被接收机本地伪随机码波形相乘后而扩频,只有很小部分干扰信号能量能进入接收机中频窄带滤波器,绝大部分干扰能量被抑制掉了。DS-SS通信具有抗干扰、抗多径、低截获和容易实现大容量码分多址等特点,但其存在“远-近”效应;瞬时带宽较宽。要获得较高的直扩增益,必须提高伪码速率,但目前制造高速的伪码编码器还比较困难(在低速率数传系统中可提供40-50CB直扩增益,目前直扩通信只能提供不超过20CB的干扰容限)。因此较长一段时间中,DS-SS主要是用于卫星通信、微波通信、跳频/跳时结合的混合体制中,较少单独用于VHF、UHF战术电台等通信系统中。
随着民用直扩码分多址(DS-CDMA)移动通信技术中的功率控制技术(解决了直扩通信的“远-近”问题)、RAKE接收技术(克服了多径效应),动态声码器技术等核心技术的突破,促成第三代移动通信体制是CDMA制。将先进民用技术应用于军事是自然的,直扩通信技术已经开始在军用战术移动通信电台,数据分发系统中发挥重要作用。1996年美军演示了SICOM公司研制的一种新型HF直扩收发信机—多业务直扩HF电台的功能,工作频率1-30MHZ,扩频带宽1.5MHZ,能抗多径效应和干扰,能以58kb/s速率传送数据,话音、彩色电视信号,该电台适用于指挥、控制、远程通信和情报,通信距离达到1600km,信号谱密度低,几乎不被截获。
未来直扩通信研究将集中在:1)自适应功率控制技术和多用户干扰抑制技术相结合,以解决直扩系统的容量;2)多进制高效直扩技术。多进制高效直扩是利用一组扩频序列对含多个比特信息的信息码组进行扩频而非以比特为基础进行扩频,其具有在扩频序列长度一定、速率一定时,可传输更多信息;而信息量一定、伪码序列速率一定、扩频处理增益更高、抗干扰能力愈强的优点。美军的JTIDS系统,采用了多进制直扩、跳频、跳时相结合通信体制,直扩码长32位,每32伪码代表5bit信息,处理增益15CB。要实现高效多进制直扩,关键是寻求足够长、足够多的符合扩频要求的伪随机码序列;3)高速编码器技术;4)同FH、TH等组合抗干扰技术;5)变码直扩技术,实现码型自动变换,能增加干扰方识别码型的难度,增强直扩信号的反侦察、抗干扰能力,解决变码直扩的关键技术是解决变码同步、高速变码器件的实现等技术;6)多电平扩频码序列技术。
2.跳频技术
跳频技术是军事通信抗干扰技术中应用最广泛、最有效措施之一,其原理是信息码同伪随机码模2相加后,去离散地控制射频载波振荡器输出频率,使发射信号的频率随伪码的变化而跳变。跳频技术抗干扰能力得益于信号载波频率在很宽的频带内跳变,使干扰方难以跟瞄。但其瞬时带宽同定频一样。跳频通信研究始于70年代,军用跳频电台在80年代中期就开始装备部队,主要以美军Sincgcar、英国Jaguar、法国的PR4G战术电台为代表。现阶段中高速跳频技术仍是对付跟踪式干扰的有效措施,增效方法是提高跳频速率,加大跳频带宽、变速跳频、适当增加跳频组网数目。
3.跳时技术
跳时就是一种时分信道,用伪随机码随机选择信道工作时间,可视为一种伪码调制系统,它具有很好的远近效应一致性,模拟和数字体制都可使用。跳时的优点是用时间的合理分配来避开干扰,干扰机必须连续发射才可能收到效果,增大了干扰代价,也就具有一定的抗干扰能力。一种更加隐蔽的跳时通信技术是使用流星散射传输链路,现已证明这种通信是非常可靠的,具有良好的低截获概率和抗干扰能力。当同一信道中有许多跳时信号时,可能发生几个信号相互重叠,为此,必须利用纠错编码或协调法构成时分多址。跳时技术单独使用较少,常与其它方式结合应用。
近年来,世界各国为赢得未来电子战的胜利,都在加紧研究和发展各种抗干扰技术,并大力发展多体制相结合的综合抗干扰技术。笔者重点对军事通信抗干扰技术中最关键的扩频技术的现状和发展进行论述,展望了抗干扰技术的发展前景和方向对现代战争具有重要价值。
参考文献
[1] 无线通信抗干扰技术性能研究[J].张彬.信息与电脑(理论版).2017(18).
[2] 超短波无线电通信抗干扰技术发展趋势探讨[J].吴棋航.通讯世界.2017(15).
[3] 解读无线通信抗干扰技术性能[J].魏建辉,苟方怀,鲁孟梁.电脑迷.2017(12).
[4] 軍事通信抗干扰技术研究[J].卢美玲.科协论坛(下半月).2013(01).