摘要:跳频通信具有优良的反侦查抗干扰能力,因而在军事通信方面得到了广泛应用。本文针对性的研究了跳频通信的干扰问题,分别从时域、空域、频域和能域四个方面分析了干扰的效能,为进一步研究新式跳频电台的干扰提供一些参考。
关键词:跳频通信 干扰问题
中图分类号: 文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)05-0000-00
1 引言
在通信对抗中,随着通信侦察和干扰技术的发展,定频通信系统容易暴露目标且易被截获。跳频通信中因为具其有良好的抗干扰、抗截获能力,因而在军事通信特别是战术通信方面得到了广泛的应用。由于通信与干扰的对抗性,跳频通信技术特别是高跳速跳频技术和差分跳频技术的发展对通信对抗构成了新的挑战,跳频通信干扰作为通信对抗的一个重要组成部分,其地位也必将随着跳频技术在军事领域的广泛应用而变得越来越重要。
2 跳频通信原理
跳频技术是用扩频码序列去进行频移键控,使载波频率不断跳变而扩展频谱的一种方法。跳频系统的频率合成器输出载波信号的频率是受跳频指令控制的。在时钟的作用下,跳频指令发生器不断地发出控制指令,频率合成器不断地改变其输出载波的频率。因此,从天线发送出去的就是跳频信号。通常,是利用伪随机发生器来产生跳频指令的,或者由软件编程来产生跳频指令。所以,跳频系统的关键部件是跳频器,更具体地,是能产生频谱纯度好、切换速度快的频率合成器和伪随机性好的跳频指令发生器。这里之所以采用伪随机码而非随机码,是为了接收端的同步。
3 跳频通信干扰的类型
通信干扰的目的是扰乱和破坏对方无线电通信的正常进行。根据干扰的作用,通信干扰分为欺骗性干扰和压制性干扰,压制性干扰是指发射足够强的干扰信号,使对方通信接收机难以或不能正常接受通信信息。压制性干扰是通信干扰的主要方式,鉴于跳频通信的广泛应用,对跳频通信最有效的干扰是以下三种:
(1)窄带频率瞄准式干扰。用于干扰单个信道的窄带干扰。窄带频率瞄准式干扰,先由引导接收机搜索截获并分析信号,然后选择最好的干涉样式启动发射机开始按照需要功率进行干扰,在某一个频率上施放长时间的大功率的干扰,即单频干扰。
(2)拦阻式干扰。用于干扰一个频段内多个信道的宽带干扰。拦阻式干扰,先进行线性扫频,然后根据扫到的频率范围,实施连续拦阻式干扰或者梳状拦阻式干扰。它按频率范围分为全频段和部分频段干扰。
采用全频带干扰时,FH系统的干扰处理增益为:
(式中:为跳频带宽;为信息带宽)。当 较大时,对跳频电台进行干扰必须付出很大的功率,可能达到难以接受的程度。所以全频段干扰不是一种理想的干扰方式,敌方一般也不会采用。
部分频段干扰时[3],设被干扰的频段占全频段的比例为α,在一定的跳速下,α值须大于某一个值时,干扰才是有效的。设 为接收到的信号功率,为接收到的干扰功率,可以得到干扰能达到的平均比特错误率为:
(3)频率跟踪瞄准式干扰。这种干扰方式是实时测量出跳变的频率,并且它结合了窄带频率瞄准式干扰和拦阻式干扰的优点,采取一种折中的方法,即也采用窄带干扰,避免了拦阻式干扰由于干扰功率分散在很宽的频段上而需要很高的干扰功率,由使用了全频段扫描,采用跟频干扰,提高了窄带频率瞄准式干扰的灵活性。
这些干扰方式和跳频通信的关系正像二人对弈时相互“出子”一样,当双方的“布子”落在时——频域棋盘内的同一小格时,则干扰有效。因此,跟踪跳频图案施放的干扰策略就是最佳的干扰跳频通信的策略了。目前第一种方式的干扰效率对于跳频通信效率比较低,特别对于一些跳频数目多的电台只有10%左右,达不到30%的干扰效果,第二种方式对于宽频带乃至全频段跳频的干扰效能比较低,目前第三种方式应用比较多。
4 跳频通信干扰的四个必要条件
(1)时域条件:由于频率跟踪瞄准式干扰是实时测量出跳变的频率,并在该频率上发射干扰信号,因为干扰设备反应时间和电波传播时间的影响,干扰信号的发射时间总是滞后于通信信号。根据实验[1],在信号频率的驻留时间(称信号驻留时间,一般认为它等于跳频码元宽度的90%)内,只要有50%的时间被干扰,就可以达到有效干扰。这就要求从干扰设备的引导接收机截获到信号,到干扰信号到达接收机的总延迟时间,必须不小于信号驻留时间的50%。对于500h/s的跳频信号大约为0.9ms(码元宽度为1/500秒即2ms,驻留时间为1.8ms,因此半数为0.9ms)。
(2)空域条件:是指跳频通信发信机、接收机以及干扰机所处的地理位置应该满足的数学关系。图1中的通信方为收、发信机,干扰机用来对通信的信号进行侦听、处理,然后以同样的载波频率施放干扰。为了有效地干扰跳频系统,在通信频率跳到新的频率之前,干扰机必须完成从侦听到施放干扰的全过程。
(3)频域条件:干扰频谱与跳频通信信号中携带信息的频谱相重合,这样,在频域就难以将二者分开。干扰机采用线性宽频带实时测出跳变频率,在进行处理前进行验证比对,看是否满足相等条件,满足则实施干扰信号发射,不满足则继续搜频。被干扰的信道数占跳频总信道数的比例与跳速和信号形式有关,但是,无论哪种跳速和信号形式,只要干扰了50%以上的信道,都可以达到有效干扰的目的。
(4)能域条件:一般情况下,干扰信号应具有压制敌方通信所需的干扰频率。实施干扰时我们一般需要对干扰功率进行估算,思路如下:
设跳频发信机发射的有效功率为,干扰机的有效功率为 ,则接收机输入端的信号功率和干扰功率分别为:
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