抗干扰通信技术研究
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作者: 金海鹰 胡磊
摘要：军事通信在现代战争中的作用举足轻重，但军事卫星通信很容易受到敌方的侦收、干扰以及攻击，对有效军事指挥与控制战场局面造成严重威胁。通过对抗干扰通信技术原理与特点分析，对常用抗干扰通信技术、无线通信抗干扰新技术、综合抗干扰技术以及抗干扰技术的发展趋势进行了探究。
关键词：军事通讯 抗干扰通讯技术 跳频 天线
中图分类号：TN925 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）10-0053-02
1、抗干扰通信技术原理与特点分析
抗干扰通信技术的学术定义就是用来对抗通讯或雷达运行的任何干扰的系统或技术。可以理解为通信装备及系统为对抗干扰方利用电磁能和定向能控制、攻击通信电磁频谱，以提高其在通信对抗中的生存能力所采取的通信反对抗技术体系、方法和措施。其基本原则就是抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。抗干扰通信技术有明显的两个特点：一是对抗性强，难度强大。战争是智慧与技术角力，通信的成败对战争的胜负影响甚大，因此，抗干扰通信技术对抗性很强，同时，通信干扰不断的发展新技术，而抗干扰通信技术必须对以相应的对策，增强了抗干扰通信技术的难度；二是抗干扰通信技术的实用性与可靠性高，通信抗干扰必须在战场上实际解决问题，如果不可靠或不实用会造成不堪设想的后果。
2、常用抗干扰通信技术
抗干扰通讯技术的作用是通过特定处理信息、信息的载体以及传播方式，大力提升通信接收端的输出信干比，使通讯能够有效识别有用信号与干扰的能力，准确无误的接收所需的正确信号。近些年来，电子技术与通讯技术日新月异，各类无线通信抗干扰技术越来越成熟。常用抗干扰通信技术主要有以下几种：
2.1 实时选频技术
实时选频就是在短波通信路径上实时地对经过电离层“反射 后到达接收点的各频率的特定信号进行测量处理，直接根据接收信号的质量好坏和噪声、干扰的大小，选择出路径损耗小、传播模式少的频率或频段作为工作频率使用，并在此基础上去控制通信设备实行自动快速换频的技术。实时选频系统所选的频率可以使通讯系统运行在传输条件较好的弱干扰或无干扰的频道上，从而能够避开干扰。近些年来发展的高频自适应实时通信系统在遇到严重干扰时还能够进行自动信道切换。
2.2 高频自适应抗干扰技术
高频自适应抗干扰技术就是通讯系统在高频工作状态时，具备适应通信条件变化的能力的技术。随着电子技术与通讯技术的快速发展，高频通信系统中自适应抗干扰技术的类型越来越多，譬如如频率自适应、功率自适应、速率自适应、分集自适应、自适应均衡以及自适应调零天线。由于提升高频无线电通信质量以及可通率的最佳措施效是进行实时地选频与换频，让通讯系统传送的信号一直工作在传播条件优良的弱噪声信道上。因此，高频自适应通常情况下就是指频率自适应。
2.3 高速跳频技术
高速跳频技术就是是通信系统使用载波频率在很宽频带范围内按按一定的规律和速度进行跳变。高速跳频技术的优点很多，一是抗搜索强大。跳频通信系统的频率取值可多达几百个、几千个，甚至上万个，形成很宽的射频频谱；二是抗截获强。跳频系统能够使收发通信两端跳频频率表与“跳频图案”对应一致，使收发通信两端载频跳变的起始时刻和该时刻的频率值对应一致，因此抗截获强；三是抗干扰能力强大。通讯系统采用高速跳频技术时，只有它的频谱落在有用信号的瞬时带宽内，同时干扰功率足够大时，才可能影响到有用信号的正确接收。因此抗干扰能力强大。由跳频技术原理可知，提高跳速能够预防敌方进行跟踪式，增加跳频带宽可以提升通信系统的抗干扰处理增益，因此，高速跳频技术成为超短波通信装备的主要抗干扰技术，宽频带、高速率、数字化、低功耗是高速跳频技术主要发展趋势。
2.4 扩频技术
扩频技术是利用同欲传输数据（信息）无关的码对被传输信号扩展频谱，使之占有远远超过被传送信息所必需的最小带宽的一种信息处理传输技术。扩频通信系统有以下几个特点：一是载波是一种不可预测的，或称之为伪随机的宽带信号；二是载波的带宽比调制数据的带宽要宽得多；三是接收过程是通过将本地产生的宽带载波信号的复制信号与接收到的宽带信号相关来实现。扩频技术能够将通信信号隐藏在噪声中，可以通过有效调整功率对波状形的合成噪声实施编码和解码。在作战中利用扩频技术能够大大降低敌方截获和探测我方信号的概率缺陷是由于频谱是连续的，合适的频带较难选择。
3、抗干扰通讯新技术
无线通讯干扰逐步向综合性、多变性以及新颖性发展，无线通信抗干扰必须采取相应的手段对抗，近些年来，一些新型的抗干扰技术不断涌出，战场通信保障提供强有力的技术基础。
3.1 超窄带（ UNB） 技术
超窄带（UNB）技术就是是能够提供至少60bit/s/Hz以上的极高频谱利用率的通讯技术。近几年来，通信与信息技术是高速发展。作为具有高度创新性的新概念和新技术UWB（超宽带）和UNB（超窄带）的无线通信系统更引人注目。在现代军事通信中，超窄带技术的作用越来越大。通讯系统在数据率一样时，超窄带UNB技术的运用能够使信号能量浓缩在很窄的频带里，抗干扰能力将大大增强。中长波通信系统采用超窄带（UNB）技术效果更佳。军事通讯采用地下通信时，通常要采用VLF、LF波段。这类波段具有频率低、带宽窄、传输速率极低等缺点。但如果采超窄带（UNB）技术，通信系统一般只需要极小的带宽就能够传输几十kb/s的数据，这样，中长波通信的传输效率大大提升。由此可见，超窄带（UNB）技术的发展前景极其广阔。
3.2 多入多出（MIMO）技术
多入多出MIMO无线传输技术近些年唉是通信领域的一项重大技术成果，是指信号系统发射端和接收端，分别使用了多个发射天线和接收天线的无线通信技术，因而该技术被称为多发送天线和多接收天线（简称多入多出）技术，它可看着是分集技术的一种衍生。多入多出（MIMO）技术不但将通讯系统载相同信息的几路信号通过相对独立的途径（利用多发射天线）分散传输，同时还可以设法将分散传输到接收点的几路信号最有效地收集起来（利用多接收天线），安排恰当的多副天线提供的多个空间信道，降低了信号电平的衰落幅度，大大提升了无线通信系统的性能和容量。MIMO技术虽然优势很多，但对频率选择性衰落无能为力，而OFDM技术却有很强的抗频率选择性衰落的能力。因此将两种技术有效整合，抗干扰通讯能力会大大增强。目前MIMO技术领域另一个研究热点就是空时编码。常见的空时码有空时块码、空时格码。空时码的主要思想是利用空间和时间上的编码实现一定的空间分集和时间分集，从而降低信道误码率。 3.3 虚拟智能天线技术
智能天线技术智能天线也称自适应阵列天线，是当前较为先进的通信技术，通常由天线阵、波束形成网络.波未形成算法三部分构成。随着现代数字信号处理技术迅猛发展以及数字信号处理芯片处理能力的提升在基带形成天线波束成为可能，以此代替模拟电路形成天线波束的方法，提高了天线系统的可靠性与灵活程度，智能天线技术在军事通信中的作用越来越明显，完善的智能天线系统不但能够抑制来自不同方向的多个敌方干扰，而且其抗干扰的有效性也高。虚拟智能天线的原理就是通过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，达到提升天线接收端的信干比与抗干扰性能的目的。虚拟智能天线技术能够通过不同天线的组合工作，形成不同的天线波瓣，实现多种方向、角度、增益都不相同的“虚拟天线”，以适应不同工作环境，避免不必要的干扰。多通道信号处理和多通道信号交互是实现虚拟智能天线的关键。
3.4 软件无线电技术
无线电技术就是利用现代化软件来操纵、控制传统的“纯硬件电路”的无线通信技术。其目的是将宽带模数变换器（A/D）及数模变换器（D/A）尽可能地靠近射频天线，建立一个具有“A/D-DSP-D/A”模型的通用的、开放的硬件平台。软件无线电中如果采用扩、跳频抗干扰技术，就能够融合时变技术，使扩、跳频的速率、范围、方式实现可参量化，根据敌我双方的通讯干扰的实际进行变化。采用软件无线电技术，通信系统的部分设备不但能够做可单独跳频与直扩方式工作，还能够跳频与直扩混合方式工作。这样就大大提升了通讯系统的抗干扰能力。
4、综合抗干扰技术
在现代电子战争环境下，要提升卫星通信的生存能力，不仅需要单台通信设备具备抗多种干扰的能力，具备多种通信模式。更需要整个通信系统和网络综合运用多种抗干扰处理措施，能够能在系统以及网络的综合对抗中，在严酷信息战环境下迅速而有效传输军事信息。
4.1 信号处理的综合抗干扰技术
在现代通信设备与通讯系统中，基于信号处理的综合抗干扰技术的研究主要是是指基于信号处理的多种抗干扰说采取的措施。高频脉冲噪声对数字信号处理系统影响最大，因此，要提高通讯系统的抗干扰性能，通常采用跳频、扩频、混合扩频、自适应干扰抑制、数据猝发、伪信号隐蔽、前向纠错等措施。通过这些措施不但能够使通讯信号具有时变性，同时好能够依据电子战的环境进行随机变速率跳频、自适应跳频，大大提高了抗干扰技术。
4.2 天线与传播的综合抗干扰技术
军用移动无线通信系统中的节点互连接力机，其通讯系统的中心台与移动台都是全向天线结构。全向天线结构能够将四面八方的各类干扰收入接收机。然后通过天线自动调零与方向性跟踪技术，对各个方向来的干扰或增强接收输入的信号干扰比进行抑制。天线与传播的综合抗干扰技术就是以高、宽跳频与在多进制直扩结合接收为基础，增加全向天线结构自适应抑制干扰的技术。这种技术大大提升了通讯系统中电台设备的抗干扰能力。
4.3 “通中扰”、“扰中通”抗干扰与对抗综合技术
“通中扰”、“扰中通”抗干扰与对抗综合技术的前提基础是敌我双方在相同的通信频段内工作。“通中扰”就是我方在采取抗干扰措施时，同时干扰敌方的地空、空空以及地地通讯系统；同时在一样的频段中传送我方的通讯信号，从而实现通讯与干扰一体化。“通中扰”、“扰中通”抗干扰与对抗综合技术就是利用综合控制技术、软件无线电技术以及自适应干扰技术，将各类抗干扰通讯体制与通讯干扰体制有效结合，实现通讯与干扰协调统一的目的。图1是“通中扰”、“扰中通”抗干扰与对抗综合技术图。
图1中可以看出，整个通讯系统的天线是宽带射频天线，这种射频天线能够可以根据需要选择是全向天线或者自适应天线。宽带A/D/A变换器的作用是接收信号A/D变换与发射信号的D/A变换，这种模式能够充分利用软件无线电技术与数字信号处理方式；功率控制板的作用主要是控制发射通讯信号与干扰信号的功率；通讯功能控制板的作用是依据战场实际状况择优选择通讯方式；干扰功能控制板的作用是依据战场实战态势来选择适宜的干扰方式，让干扰效果最佳；电子支援板的作用是对战场上各类通讯数据进行侦查与收集，为综合控制板提供决策依据；综合控制板是整个通讯系统的中心，控制各个组成结构协调运行。
5、抗干扰通讯技术发展趋势
当前微电子、计算机、网络通信等各类技术日新月异，为通信抗干扰技术的发展提供了强有力的技术支持，在军用通信中，通信抗干扰技术的主要特征是低截获、数字化处理、网络化同时向通用化、软件化、智能化、综合一体化方向发展。一是抗干扰技术会不断创新，与干扰技术的对抗性愈来愈强；二是多种抗干扰技术综合应用逐步推广，跳频、直扩和跳时等抗干扰体制有效组合功效愈来愈强大；三是抗干扰通讯技术逐步向网络化抗干扰发展。
6、结语
总之，当前军事科技迅猛发展，电子通讯系统是现代战争成功与否的重要部分，认真研究卫星通信系统的抗干扰、抗截获、抗摧毁的有效策略，能够大力提升卫星通信系统的生存能力，从而进行有效军事指挥，控制战场局面，取得胜利。
参考文献
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[2]杜思深，王晓川，杨宁.自适应编码调制技术在通信中的应用[J].现代电子技术，2005年21期.
[3]成楚之.防御技术的新发展和新问题[J].现代防御技术，2006年06期.
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