抗干擾通信技術及其戰略性應用

前言:尋找寫作靈感?中文期刊網用心挑選的抗干擾通信技術及其戰略性應用,希望能為您的閱讀和創作帶來靈感,歡迎大家閱讀并分享。

抗干擾通信技術及其戰略性應用

摘要:抗干擾通信作為近年來出現的高頻術語,已經在現代軍事活動及其相關領域中占據了一席之地。文章簡介了抗干擾通信技術的原理特性,系統的闡述了當今占重要地位的多種抗干擾技術方式以及相關問題。研究人員可以通過對比國內外相應的抗干擾技術手段,了解當今世界抗干擾通信技術的發展趨勢,在有創新思路的基礎上不斷進行研究,提升我國的技術水平。

關鍵詞:抗干擾通信;技術;跳頻;擴頻;國內外應用

1概述

以信息化戰爭的主要戰爭形勢為背景,現代化新型通信技術的研制與開發就變得格外重要。現代化的軍事信息戰早已脫離了正面近距離對抗性的打擊方式,而是以數字化信息化戰略設備為依托,抗干擾通信技術手段的軍事化戰略應用成為打擊敵人的重要方式。信息入侵、系統解密技術、大數據傳輸等通信技術的涉入使得現代化軍事戰爭更加復雜。通常來講,衛星通訊技術可以實現全球性的數據信息的實時互通,但其也有致命的缺點,例如覆蓋面廣、共享數據信息容易被捕獲、保密性差、傳輸效率較專門通信設備要低等??垢蓴_通信技術的實現可以對敵方入侵的信息進行干擾,包括電磁性干擾、消息擾亂干擾、數據流密碼干擾等。增強數據通信抗干擾性,以對抗性通信技術的形式有效獲取敵方信息,截斷通訊信息流,從而高效打擊敵方勢力,更短時間結束戰爭??垢蓴_通信現如今的發展涉及各個領域,但其主要應用區域仍然主要在于軍事方面。其對抗技術涵蓋的范圍很多,例如自適應技術、解密技術、跳頻技術、擴頻技術、編碼糾錯技術等。雖然通信技術研究過程比較繁雜,從發現信號到產生干擾信號需要一個漫長的過程,成本很高,但由于抗干擾高性能效果的顯現,國外抗干擾通信技術依舊把研究重點放在對通訊設備的研究上。目前國內自主研制的對抗技術也有了更加廣泛的應用,例如CDMA抗干擾移動通信體制的研究、自適應天線技術的研究在軍事上的應用等。

2抗干擾通信技術的概述

2.1抗干擾通信技術概念

所謂抗干擾通信技術,從理論上講即在一定的復雜磁效應環境下,通過各種方式來對抗任何外來通訊設施干擾,且保持有效通信的方法。在現代軍事化系統中,抗干擾途徑依賴于設備和技術。其主要設備包括雷達衛星通信、信息網絡、信息收發器等。電磁頻譜在復雜的磁效應環境中有夠有效地傳輸、抵制敵方破譯,同時利用電磁固有的電磁波傳遞效應能夠定向高效的傳遞,從而在軍事活動中發揮作用。

2.2抗干擾通信技術的原理及特性

抗干擾通信技術即通信對抗技術本身具有一定的原則,其相關的具體技術都各自對應著相應的原理。基本原則簡言之是作為主導方,一旦查驗出外來信息傳來的敵方干擾,就要迅速切斷相關傳播途徑并對干擾源實施隔離性抑制,同時在保證通信不受干擾的前提下提升設備上各敏感器件性能指標。其特性主要有:留頻疏導與反壓制對抗、信號的隱蔽性和魯棒性、多種技術的整合性運用、難度系數高、實用性與可靠性等。

3抗干擾技術

3.1高頻自適應技術

高頻自適應技術是基于自適應算法提出的技術,采用歸一化LMS算法實現信號數據的穩定性輸出。高頻自適應一般指的是頻率方面:LMS算法是最小均方誤差準則(MMSE)的自適應算法,采用此算法的原因是算法結構清除、簡單、具有最小的運算量,在此基礎上增加較少的運算量就能快速提高抗干擾性能?;谒惴ǖ母哳l自適應技術通過選頻、換頻,使信號工作在弱噪聲信道中,在較短的時間內提高抗干擾通信指標。

3.2實時選頻技術

實時選頻技術,即在通訊設備都正常工作的情況下,信號總工作在弱干擾頻段或者無干擾頻段的信道上,不僅可以自由切換信道,更利于信號傳輸。

3.3MIMO技術

MIMO技術即多入多出技術,通常整合OFDM技術同時使用。OFDM技術的強抗頻率選擇性衰落恰好彌補了MIMO技術,提高抗干擾通信性能。

3.4UNB技術

UNB技術即超窄帶技術,主要用于提高中長波通信的傳輸效率。例如軍事通訊手段往往采用VLF、LF波段傳輸信息,但頻率低、傳輸效率極低。但采用UNB技術的抗干擾通信系統后,每秒可傳輸幾萬比特的數據。

3.5動態調制技術

3.5.1動態跳頻技術

動態調頻技術就是在固定帶寬和頻點的情況下,擺脫等頻約束,控制變頻跳動。使得在軍事化戰爭中,敵方無法及時獲取準確的信息。

3.5.2多進制擴頻技術

多進制擴頻在普通頻率的基礎上增大帶寬、提高處理增益,使得在擴頻碼率、信息速率與二進制擴頻相同的基礎上,實現了更大增益、更高的抗干擾率。

3.6軟件無線電技術

軟件無線電技術就是指通過軟件遠程操控硬件抗干擾通信電路的技術。利用A/D轉換或者D/A轉換接近射頻開發技術,建立涵蓋A/D-DSPD/A的開放平臺。通過這個平臺,結合時變參數、頻率參數、跳頻擴頻速率等多個參數實現抗干擾指標的適當轉換。對多種不同參數得到的一些量化指標及時修正,大大提升抗干擾能力。

4抗干擾通信中的問題

4.1跳頻速率

①話音通信:調頻速率越高,越是難以跟蹤跳頻點,成本越高,寬帶難度增加,質量越低,且跳頻不超過1000跳每秒。②數據通信:可以在同一個頻段比特位上實現多個跳頻同時傳輸,提高了實用性和可靠性,且跳頻可達到每秒上萬跳。

4.2多進制擴頻

擴頻技術是由擴展普通頻譜衍生而來,相對普通頻譜可以更大限度提高頻譜利用率,無須提高發射功率,也無須接收信噪比。多進制擴頻在基于JTIDS應用平移的基礎上獲得了很大進展,JTIDS技術使得一組擴頻碼傳輸5bit信息的應用拓寬了多進制擴頻技術的研究領域。

4.3雙工抗干擾

雙工抗干擾通信優點較單工有著更高的信息承載率,但缺點在于要比單工通信多占用一倍以上的頻帶,且對于常規通信中涉及到的窄帶器件都不能配套使用。雖然時分雙工等研究正在進行,但到目前為止并未達到理想效果。

4.4高速數據傳輸

當每秒數百比特的數據率在基帶上傳輸時,跟蹤傳輸就尤為困難,產生的抗干擾效果明顯下降。然而現實中必須進行高速數據傳輸,從而導致抗干擾帶寬成百倍的增加。目前已知,解決該問題的方法之一是采用抗干擾的多進制擴頻技術,但依然需要完善。

5抗干擾通信的應用

5.1國外技術應用

雖然抗干擾通信技術是基于通信中信號的抗干擾能力,雖然從信號的輸入到信號的抗干擾性輸出,耗時長、成本高,但因為處理之后的信號抗干擾性效果顯著,因此國外依然是把抗干擾設備的研究作為重點,提高涉及到的各個設備的抗干擾性能。

5.1.1跳頻的高速率應用

美國的HAVEQUICKIA跳頻速率是80年代的調頻電臺在VHF頻段速率的兩倍左右,那時的跳頻速率只有每秒200跳,現在跳頻技術已大大提高,未來電臺的發展將更加注重跳頻速率,從而間接提高了對抗性跟蹤干擾。針對初始設計是高速率跳頻技術的聯合戰術信息分發系統(JTIDS)和位置報告系統(PLRS),其抗干擾通信的能力就更不言而喻了。

5.1.2直接序列擴頻技術的應用

由于直接序列擴頻技術涉及到的電臺本身存在遠近效應等問題,并且帶寬很寬,所以當軍事活動覆蓋范圍較大時,就需要抗干擾設備的輔助,比如在無線網分組、衛星通信等。目前很多國外的UHF軍用接力機一般采用直接序列擴頻技術體制,又因為瞄準式機型不適應該體制,所以法國的TFH701接力機、加拿大的AN/GRC-271機等軍用機便應運而生了。

5.1.3互通

抗干擾電臺之間的互通通常需要考慮多種因素,并不單指某兩個性能之間的互聯,其與普通電臺之間存在顯著性差異??垢蓴_電臺的互通存在傳輸方式——同步(異步)和跳、擴頻技術等問題,代價高。美軍研制出的新型易通話(Speakeasy)電臺就是一種基于15種抗干擾電臺兼容形式下的電臺模式。

5.1.4其他應用

相對于國內技術而言,國外的技術確實相對較為成熟。衛星通信系統中的TDRSS衛星中繼通信、GPS系統、VAST衛星通信網等。各種系統通信、英國的Juguar系列以及Scimitar系統。美國的戰略防御計劃(SDI)在提高設備的通信率方面付出了極大的努力,他們向數據通信提出了新的挑戰,希望通過大量信息實現抗干擾交換并且無障礙監測傳輸的目的,比如高空監視傳感器能同時監視1500個同時發射的導彈。

5.2國內技術應用

現如今國內主要活躍在抗干擾戰術通信、衛星通信系統、CDMA抗干擾移動通信體制以及跳、擴頻相關體制研究的基礎上。常用的衛星通信系統主要是北斗定位系統等。對于CDMA抗干擾移動通信系統,盡管信號高抗干擾性要求與傳輸高效率互相制約,但經過對載波的調制之后,使得電路相互疊加,可以有效的緩解上述狀況,形成同頻直擴CDMA信號。該體制可以用于寬帶的抗干擾傳輸系統,也可用于CDMA無線用戶環場合。除此之外,我國對于跳頻、擴頻技術的探索也日漸深入。比如跳頻同步系統、跳頻碼選擇的問題、跳頻臺組網問題以及提高頻譜利用率的擴頻多址(SSMA)技術等。跳頻頻率的均勻性、電路的簡易化水平、對抗跳頻圖形的反破譯性等性能在探索研究的過程中,相對過去都得到極大的改善,可以很大程度上提高保密性及對抗人為的、非人為各類干擾能力。

6結語

現代軍事戰役的開場不僅意味著實際戰場上的沖殺與交鋒,更意味著在短時間內信息的高效率交互傳輸。抗干擾通信的多種技術手段無疑將現在軍事的戰略性局勢推上了一個新的高度。該文以國內外多種技術手段為依托,探討了當今局勢下抗干擾通信的戰略性意義。列舉了多個抗干擾通信中常見的問題,并提出了解決思路。文章從多方面闡述了國內外各種技術的具體應用,從側面展現出抗干擾通信技術發展狀況,從而可以更加了解國外抗干擾通信發展的實力,大力發展我國抗干擾通信技術,以便減少國外技術的制約。迄今為止,國內抗干擾通信技術已成為研究的熱點話題,抗干擾技術的研究高潮迭起、創新想法層出不窮,這也昭示著國內抗干擾技術在未來的研究過程中有著可人的前景。

參考文獻:

[1]洪福明.抗干擾通信的發展與展望[J].電子科技大學學報,1996(9)

[2]王榮.衛星通信寬帶快速跳頻源實現途徑[J].通信與廣播電,2007(3).

[3]杜思深,王曉川,楊寧.自適應編碼調制技術在通信中的應用[J].現代電子技術,2005(21).

[4]成楚之.防御技術的新發展和新問題[J].現代防御技術,2006(6).

[5]趙巖.跳頻通信系統抗干擾性能研究[D].哈爾濱工業大學.2010.

[6]張小川.擴頻通信系統中跳頻技術的研究[D].山東大學.2008

作者:孫燁 單位:中國民航大學航空工程學院

亚洲精品一二三区-久久