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抗干扰通信设备与技术发展动态分析

时间:2011-05-01  作者:秩名

论文导读:扩展频谱技术是抗干扰通信中的主要应用技术。该技术已在战术抗干扰通信、卫星通信、数据信息分发以及卫星导航等系统和设备中得到了广泛应用。基于跳频抗干扰体制的跳频电台和基于直扩抗干扰体制的直扩电台等是主要抗干扰通信设备。
关键词:扩展频谱,抗干扰通信,跳频电台
 

1 引言

扩展频谱技术是抗干扰通信中的主要应用技术。目前,该技术已在战术抗干扰通信、卫星通信、数据信息分发以及卫星导航等系统和设备中得到了广泛应用。在战术抗干扰通信中,基于跳频抗干扰体制的跳频电台和基于直扩抗干扰体制的直扩电台等是主要抗干扰通信设备。

本文分析了外军抗干扰通信设备的应用现状和抗干扰通信技术的发展动态。

2 外军抗干扰通信设备的应用现状

外军跳频抗干扰技术及其设备的发展可以归结为三代产品。20世纪70年代中后期至80年代初期,外军开始推出第一代跳频通信设备,即模拟跳频电台,以较低跳速、较窄带宽为特征;80至90年代,开始推出第二代跳频通信设备,即数字跳频电台和数字跳频接力机等,以较高跳速、数字话音、数据通信为特征;目前正在发展的是第三代跳频通信设备,以多频段、多模式、多功能自适应数字跳频技术以及有关特殊的跳频技术为特征。

在应用上,外军现役通信抗干扰设备有以下一些基本特点:

(1)大部分无线电台(短波电台、超短波电台等)采用纯跳频体制,少部分超短波电台采用窄带直扩/跳频组合的体制;

(2)短波跳频电台跳速的实用水平一般为数跳~100跳/秒(以下简写为hop/s),大部分在50hop/s以下,很少为1000hop/s以上的高速跳频;受天调技术的限制,其跳频带宽通常为数百kHz的窄带跳频,只有极少数采用新体制的短波跳频电台才达到了较大的跳频带宽;

(3)超短波跳频电台跳速的实用水平一般为100~500hop/s,多为中速跳频;

(4)微波接力机既采用了跳频体制,也采用了直扩体制,;设备已数字化、系统化、固态化,可靠性高,但其综合抗干扰性能还有待于进—步提高;

(5)大部分现役通信抗干扰装备采用单频段,少数采用多频段;

(6)一些国家,特别是军事强国,通信抗干扰装备已形成了较大的装备规模。

3 抗干扰通信技术发展动态分析

20世纪90年代以来,扩展频谱技术趋于完善,在应用上取得了突破性的进展。外军相继推出的数10种新型通信抗干扰设备,代表了当今抗干扰通信技术的发展趋势,主要有以下几个方面:

(1)提高抗跟踪干扰能力是现阶段跳频通信的重点问题之一

提高跳频通信抗跟踪干扰能力的技术动态主要有两个方面,一是适当提高跳速,二是采用变速跳频。目前,外军具有跳频网分选能力的实用跟踪干扰机的跳速短波为几十hop/s,超短波为几百hop/s。由于技术和成本等原因,目前还未见可以对付信号密集条件下的较高跳速的实用跟踪干扰机的报导。外军较新的跳频通信设备,如美国的HF—2000,瑞典的TRC—350,法国的ALCATEL111等,均采用了中高跳速跳频,以提高其抗跟踪干扰能力。值得注意的是,外军有些跳频通信设备大幅度提高跳速,并不是以提高抗跟踪干扰能力为出发点的,其主要目的是利用相应的技术体制,由高跳速提高数据传输速率。提高跳速还便于纠错处理。当然,提高跳速也会引起其它问题,需要综合考虑。

变速跳频是抵抗跟踪干扰的有效措施之一,外军现役跳频电台中也有所采用,但多是半自动变速或有限种跳速随机变速,还没有实现真正意义上的变速跳频,通常将其称为准变速跳频。论文大全。

(2)提高跳频通信抗阻塞干扰的技术措施日趋成熟

最初提出跳频抗干扰体制实际上是以抗阻塞干扰为出发点的。长期以来很多国家和不少学者都致力于跳频通信抗阻塞干扰技术的研究,目前已取得了较好的进展,有些技术已得到了成功的应用,有些还处于研究之中。

跳频通信抗阻塞干扰技术的实用化研究成果主要有:在短波波段采用自适应选频与跳频相结合的体制,即将经过LQA(链路质量分析)选出的最佳或准最佳频率作为跳频频率表生成的基准;在超短波波段采用具有FCS(频率控制系统)功能的跳频体制,即在一般的窄带干扰情况下,使用常规跳频,在遇到宽带阻塞干扰时,自动转到FCS功能,在当前最佳频点上定频工作,一旦宽带干扰消失,又可回到跳频方式上工作;在UHF波段采用了频率自适应与跳频相结合的体制,即在跳频通信过程中自动检测和删除受干扰频率,使系统在无干扰或干扰较弱的频点上跳频。另外,扩展频段和跳频带宽也是提高跳频通信抗阻塞干扰的有效途径之一,如下所述。

(3)拓宽现有频段、发展多频段是通信抗干扰装备的重要发展趋势

拓宽现有频段、发展多频段除了有利于协同通信和全频谱作战以外,也为提高通信装备的战场适应能力提供了选择的余地,对于提高跳频通信抗阻塞干扰能力更为重要。在外军新一代通信抗干扰装备中,包含HF/VHF、VHF/UHF和HF/VHF/UHF多频段的跳频电台或定频电台就多达数十种之多,这是外军新一代通信抗干扰装备的重要发展趋势。

在拓宽频段方面,少数短波电台的频段范围已拓宽到1.6~50MHz,如美国的RF—500短波电台等;少数超短波电台的频段范围拓宽到30~108MHz,如比利时的BAMS超短波电台等,增加了20MHz的带宽。

在研制多频段通信抗干扰装备方面更是如火如荼,电台以HF/VHF/UHF三个频段的为典型特征,如:美国的AM—7177A/ARC—182(V),加拿大的AN/GRC—512(V)多频段电台等。

随着软件技术和高速处理芯片的发展,多频段、多功能(MBMFR)抗干扰通信装备是目前的重要发展方向之一。

(4)提高短波跳频数据传输速率取得了突破性进展

自从短波通信出现以来,由于通信体制、器件以及空中信道等原因,使其数据传输速率一直限制在2.4kbit/s以下。在跳频体制下,由于需要数据压缩,实现短波高速数据传输更为困难,其有效数据速率一般还达不到2.4kbit/s。

近年来,对这一难题的研究取得了突破性进展,如美国休斯公司研制的HF2000,跳速为2560hop/s,在不采用信道均衡技术的情况下,数据速率为2.4kbit/s;美国Sanders公司推出的CHESS系统,以差分高跳速(5000hop/s)体制实现了4.8~19.2kbit/s的高数据率,首次突破了2.4kbit/s的限制,较好地解决了短波高速数据传输的难题。

(5)直扩体制的发展与应用

直扩体制目前还是主要用于微波及卫星通信系统,少数国家也将直扩体制在低频段尝试应用,但由于直扩体制固有的弱点,使其在战术电台中仍然没有得到实际的应用。为了增强其实用性,直扩体制是伴随着自适应滤波、自适应调零天线以及可变直扩带宽等技术的应用而发展的。尽管这几项技术在直扩通信装备中被广泛采用,但是近些年还几乎未见有突破性的报导。比如自适应滤波的收敛速度、抗窄带干扰的个数、陷波深度及其能量损失、自适应天线的调零增益等,并且对于窄带直扩与宽带直扩利弊的争论也未见分晓。不过,对于多进制直扩的优势已基本达成共识,并在外军直扩通信装备中得到了广泛应用。论文大全。

(6)综合抗干扰体制及技术的应用

目前,采用综合抗干扰体制的典型标志之一是跳频、直扩和跳时三种基本抗干扰体制的组合应用,特别是在VHF/UHF及其以上频段更是如此。

除此之外,很多通信抗干扰设备采用了频率自适应、窄带干扰自适应滤波器、跳频滤波器、交织纠错、猝发传输、变速跳频、变带宽直扩以及自适应天线调零增益等增效措施。有些通信抗干扰设备,特别是短波跳频电台,具备了猝发数据传输的能力,提高了抗干扰、抗截获和抗测向能力;有些通信抗干扰装备增加了GPS定位功能,可与跳频同步相结合,提高了综合应用能力。论文大全。从总体上看,外军通信抗干扰设备体现了频率域、时间域、空间域、调制域、速度域等多维空间抗干扰技术的综合以及扩谱抗干扰技术与非扩谱抗干扰技术的结合。

4 结束语

本文基于所收集的国外战术抗干扰通信设备技术资料,对抗干扰通信的技术发展动态进行了综述。近年来,尽管我国抗干扰通信技术和装备得到了长足的发展,在有些方面已达到国际先进水平,但总体上与国际先进水平还存在一定差距。希望本文能对我国抗干扰通信技术和装备的发展起到一定指导作用。


参 考 文献
1 张传庆,罗蓉媛,陶香云等.外军抗干扰电台汇集.信息产业部电子7所,2006.7
2 罗蓉媛,陶香云.外军抗干扰电台技术的进展. 1999军事通信抗干扰研讨会论文集,南京,1999.10
3 姚富强.扩展频谱处理增益算法修正[J].现代军事通信,2003(1)
 

 

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