无线通信抗干扰技术及发展趋势

专题技术与工程应用

无线通信抗干扰技术及发展趋势

殷云志

(中国电子科技集团公司第五十四研究所, 河北石家庄050081)

摘　要　由于通信系统装备生存于纷繁复杂的电磁环境之中, 容易受到敌方的侦收、干扰和攻击等威胁。因此, 未来信息战对通信系统装备的抗干扰能力提出了更高更新的要求, 必须研究有效的抗干扰技术以对付日益严重的干扰威胁。对典型的抗干扰技术及新型抗干扰技术进行了介绍, 并给出了其发展趋势。

关键词　抗干扰技术;UNB ;MI M O ; 智能天线; 软件无线电; 智能组网

中图分类号　T N97　　　文献标识码　A 　　　文章编号　1003-() 10--Anti 2jamming T rend

YI N Y un 2zhi

(The 54th Research Institute o f CETC , Shijiazhuang Hebei 050002, China )

Abstract 　The communication systems and equipment are easily subjected to interception ,jamming and attack from the enemy because of existing in the com plicated electromagnetic environment ,s o the strict and new requirements are presented for the anti 2jamming capability of the communication system and equipment in future in formation battlefield and the effective anti 2jamming technologies need be developed against m ore and m ore serious jamming threats. This paper describes legacy anti 2jamming technologies and novel anti 2jamming technologies , and presents their development trend.

K ey w ords 　anti 2jamming technology ;UNB ;MI M O ;smart antenna ;s oftware radio ;smart netw orking

0　引言

随着军事通信在现代战争中的作用和地位的不断提升, 军事通信抗干扰问题也日益突出。在未来的战场上要保证通信畅通, 必须要发展新的抗干扰技术来应对敌方的通信干扰。

112　高频自适应抗干扰技术

1　典型的抗干扰技术

近些年来, 为应对通信干扰, 已经出现了许多成熟的无线通信抗干扰技术, 例如:实时选频、高频自适应、跳频技术、扩频等。

111　实时选频技术

高频自适应是指高频通信系统具有适应通信条

件变化的能力。在高频通信系统中可以有各种类型的自适应, 如频率自适应、功率自适应、速率自适应、分集自适应、自适应均衡和自适应调零天线等。但是改善高频无线电通信质量、提高可通率的最有效的途径是实时地选频和换频, 使通信线路始终工作在传播条件良好的弱噪声信道上。所以一般来说, 高频自适应就是指频率自适应。

113　高速跳频技术

跳频通信就是针对传统无线电通信的弊端, 使原先固定不变的无线电发信频率按一定的规律和速度来回跳变。从抗干扰通信角度来看, 跳频通信是靠载频的随机跳变来躲避干扰, 将干扰排斥在接收信道以外来达到抗干扰的目的, 避免敌方电台的测向和干扰。跳频通信技术在抗干扰通信方面的突出优势, 使其在通信装备中得以广泛应用, 并且成为超短波通信装备的主要抗干扰技术。

收稿日期:2008204209

在实时选频系统中, 通常把干扰水平的大小作为选择频率的一个重要因素。所以由实时选频系统所提供的优质频率, 实际上已经躲开了干扰, 可使系统工作在传输条件良好的弱干扰或无干扰的频道上。近年来出现的高频自适应通信系统, 还具有“自动信道切换”的功能。也就是说, 遇到严重干扰时, 通信系统将作出切换信道的响应。　50

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对于跳频通信而言跳速的高低直接反映跳频系统的性能, 跳速越高抗干扰性能越好。提高跳速、扩展跳频带宽是跳频通信的发展方向。提高跳速可以防止敌方进行跟踪式干扰, 跳频带宽的增加则直接提高了通信系统的抗干扰处理增益。如美国的军事星跳频速率大于10000跳/s , 跳频带宽达到2G H z 。

114　扩频技术

通过扩频技术, 可以把通信信号隐藏在噪声中, 而且只要对功率进行有效的调整, 就可对波状形的合成噪声实施编码和解码。作战中采用这种通信方式, 敌方截获和探测的概率就大大降低, 即使侦收到了, 也很难对信号进行分析利用。同时, 信号淹没在噪声中, 。

信, 。不过, 由于频谱连续, 。

信技术, 目前理论已经证明应用MI MO 技术能极大地提高无线通信系统的性能和容量。

将MI MO 技术与OFDM 、时空编码相结合, 就能同时实现空间分集、频率分集和时间分集。这样就能在空域、频域和时域上实现抗干扰。由于MI MO 通信系统提供的信道容量很大, 这就为数据率提供了一个很大的变化范围, 因此在速度域上也能实现抗干扰。但是, 将MI MO 技术应用到通信抗干扰中还有大量问题需要研究, 比如MI MO 通信抗干扰信道模型、天线配置、功率分配、空时编码等。

2. 32　无线通信抗干扰新技术

随着通信干扰这支“矛”的不断发展, 无线通信

抗干扰这面“盾”也需要不断发展, 当前就涌现出很多新型抗干扰技术, 为战场通信保障提供强有力的技术基础。下面介绍几种典型的新型抗干扰技术。

2. 1　超窄带(UNB) 技术

近几年来, 随着通信和信息技术的高速发展, 人们提出了一些具有高度创新性的新概念和新技术, 其中UW B (超宽带) 和UNB (超窄带) 无线通信系统格外引人注目。前者从概念的提出到实用系统的研制已经初见成效, 在军事上已经得到了应用; 而后者的研究还刚刚起步。

对于军事通信, 超窄带技术大有用武之地。在数据率相同的情况下, 采用UNB 技术, 信号能量被浓缩在很窄的频带里, 从而大大增加了抗干扰能力。UNB 通信技术特别适用于中长波通信系统。地下通信和对潜通信必须采用V LF 、LF 波段, 其主要缺点是频率低、带宽窄、传输速率极低。采用UNB 通信系统恰恰可以化被动为主动, 只需要极小的带宽就可以传输几十kb/s 的数据, 极大地提高了中长波通信的传输效率,UNB 技术一旦成熟, 其应用前景无可估量。

2. 2　多入多出(MIMO) 技术

敌方干扰, 使信号干扰比提高几十dB 。智能天线抗干扰的有效性不亚于一部抗干扰电台。虚拟智能天线则是利用或借用在同一地域内工作的其他同类通信装备天线之间的相互作用, 实现类似智能天线的功能, 以加强本天线接收端的信干比, 提高抗干扰性能。也可以理解为将本地域内所有同类通信装备的物理天线组成一个虚拟的智能天线网, 其机理不同于MI MO 系统的多天线发送和多天线接收技术。

实现虚拟智能天线的关键在于多通道信号处理和多通道信号交互。智能天线技术已相对成熟; 随着数字信号处理技术、智能天线技术的发展, 一个终端同时接收和发射多个信号已成为可能; 在蜂窝移动通信中, 目前的技术已经能够实现基站与移动站之间的相互控制。这些技术为虚拟智能天线的研究提供了很好的基础。

2. 4　智能组网技术

智能组网技术是指抗干扰通信网系可以自动感知电磁环境, 对受干扰程度作出分析判断, 实时调整通信系统的网络结构。例如, 在卫星通信系统中, 对于空间传输网路, 建立多种路由传输方案。当系统受到不可抵御的强干扰时, 主动关闭某些传输通道, 减少系统承载信息量, 根据优先级别, 优先将重要信息迂回到其他路径进行传输。当干扰分析与识别设备发现干扰消除时, 能自动恢复到正常工作状态。

智能组网技术是面向通信过程和网络、系统的, 可以最大限度地利用现有的通信资源, 提高通信系统的抗干扰能力和生存能力。

2. 5　软件无线电技术

MI MO 无线传输技术是通信领域的一项重要技

术突破, 近年来引起了人们的广泛关注与研究兴趣。MI MO 技术是指在发射端通过多个发射天线传送信号, 在接收端使用多个接收天线接收信号的无线通

近年来, 随着软件无线电技术的出现和发展, 为综合抗干扰技术的实现提供了方向。在软件无线电中采用扩、跳频抗干扰技术, 完全可以与时变技术相

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结合。此时扩、跳频的速率、范围、方式都可参量化, 根据不同的使用场合和干扰情况进行变化。一部设备可以做到既可单独跳频工作也可直扩方式工作, 还可跳频与直扩混合方式工作, 这样将大大增强通信系统的抗干扰能力。

软件无线电技术可以应用到其他抗干扰技术中, 例如智能一体化抗干扰终端技术。在数字化终端的基础上, 利用软件无线电技术, 中频以下部分用综合基带设备的通用硬件实现, 各种电路功能均用软件算法模块实现, 构成一个开放式的软件无线电平台。既可以在硬件不变的情况下, 通过改变或下载软件, 方便地改变其性能/功能, 也可以在通过更换或增加部分处理模块, 使抗干扰终端功能和性能升级) 。段中实现我方的通信(称为“扰中通”

“通中扰、扰中通”综合技术研究的目的是敌我双方的通信处于同一频带内的情况下, 达到通信和干扰同时进行, 实现通信、干扰一体化。在其总体方案中, 利用综合控制技术、软件无线电技术和自适应干扰抑制技术, 将各种抗干扰通信体制和通信干扰体制有机地结合起来, 实现通信和干扰的协调统一; 同时根据实战态势和战场环境选择最合适的通信和干扰方式, 针对敌方的通信体制, 选择对这种通信的最有效的干扰措施, 针对敌方的干扰体制, 选择对这、, 满, 有重大意义。

4　发展趋势

随着微电子技术、计算机技术、网络通信技术等信息技术的飞速发展, 通信抗干扰技术发生巨大变化。尤其是军用通信, 以低截获、数字化处理、网络化为主要特点, 通用化、软件化、智能化、综合一体化发展。无线通信抗干扰技术的发展趋势概括如下:

①采用新的抗干扰技术。为了满足未来的通信需要, 将采用更多的新型抗干扰技术;

②综合使用多种抗干扰技术。典型应用是跳频、直扩和跳时3种基本抗干扰体制的组合应用;

③向网络化抗干扰发展。智能组网技术在网络级就可以进行抗干扰。

3　在电子战环境中, 不仅单台通信设备要具有多种通信模式和抗多种干扰的能力, 更重要的是整个通信系统和网络要具有综合抗干扰能力, 能在系统、网络的综合对抗中, 在任何复杂环境下, 迅速、可靠地传输信息。

311　基于信号处理的综合抗干扰技术

在新一代的通信设备和系统中, 仅采用基于信号处理的多种抗干扰措施, 如跳频、扩频、混合扩频、自适应干扰抑制、数据猝发、伪信号隐蔽、前向纠错等。这些措施又具有时变性, 可以根据电子战的环境进行变化和组合, 如跳频, 可以随机变速率跳频、自适应跳频等。

312　基于天线与传播的综合抗干扰技术

5　结束语

从无线通信抗干扰技术的发展趋势来看, 无线

通信的抗干扰不再仅仅局限于信号处理的方向上, 而是向多元化、综合抗干扰的方向发展。需要紧盯通信干扰这支“矛”的发展, 并研发抗干扰这面“盾”特有的技术, 才能够在未来的战场上抵抗通信干扰的进攻, 保障战场通信的顺畅。±

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在军用移动无线通信系统中, 除了节点互连接力机外, 中心台和移动台都使用全向天线。这样, 干扰可如同信号那样从四面八方进入接收机。应用天线自动调零和方向性跟踪技术, 就可抑制任何方向来的干扰或增强接收输入的信号干扰比。如果在跳频和多进制直扩结合接收的基础上再增加这种天线自适应抑制干扰, 将为电台设备提供相当强的抗干扰能力。

313　“通中扰”“、扰中通”抗干扰与对抗综合技术

在战场上, 敌我双方在相同的通信频段内工作, 我方应能在进行抗干扰通信的同时, 对敌方的地空、

) ; 我方在对空空、地地通信产生干扰(称为“通中扰”

敌方通信指挥系统实施干扰压制时, 又能在同一频　52

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参考文献

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殷云志　男, (1981-) , 中国电子科技集团公司第五十四研究所

作者简介

助理工程师。主要研究方向:通信。