通信抗干扰技术的发展概况

2017-04-04 by:CAE仿真在线来源:互联网

跳频通信装备抗跟踪干扰能力日益提高,抗跟踪干扰已由定频通信抗自动瞄准式干扰发展到跳频抗跟踪干扰

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。20世纪80年代的跳频通信装备为中低跳速跳频,较新的跳频通信装备采用了中高跳速跳频,如美国的HF-2000,CHESS,HAVE-QUICKIIA,JTIDS及MILSTAR,瑞典的TRC-350,法国的ALCALTEL111等。

值得注意的一点是有些跳频通信装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,如:CHESS系统和JTIDS等。另外,提高跳速后,还将给交织和纠错带来方便。当然,提高跳速也会引起其他问题,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,但还多是半自动变速或有限种跳速随机变速,有些是通过信令实现跳速牵引,还没有实现真正意义上的变速跳频,这里将其称为准变速跳频,如法国的ERM-9000,TRC-9600,南非的TRC-1600,TRC-600以及瑞典的SFH-41等。

跳频通信装备抗阻塞干扰技术逐步成熟

最初提出跳频抗干扰体制,实际上是基于频率分集原理,并以提高跳速为代价实现抗阻塞干扰为出发点的。后来由于数据传输速率越来越高,常规跳频体制的跳速难以适应,形成了实际上的慢跳频(无论绝对跳速多高)。因此,抗阻塞干扰能力一直是跳频通信的重要问题。

长期以来很多国家都致力于跳频通信抗阻塞干扰技术的研究,有些成果已得到成功的应用。外军实用化研究成果主要有短波采用自适应选频与跳频相结合的体制,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,如美国的SCl40、英国PATHER-2000、以色列的HF-2000,TRl78、法国的TRC-350H、南非的HF-6000,TRl78A/B,TR390以及瑞典的TRC-350等;

超短波采用具有FCS(free channel searce)功能的跳频体制,在一般窄带干扰情况下,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,如法国的PR4G、比利时的BAMS等;

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,如瑞典的RL-401系列跳频接力机等,但该跳频机在干扰严重时,无更有效的措施,只是自动回到常规跳频状态。

扩展频段成为通信抗干扰新的发展趋势

拓宽现有频段、发展多频段,不仅有利于协同通信和全谱作战,还有利于提高跳频通信抗阻塞干扰能力。在拓宽频段方面,外军少数短波电台的频段范围已拓宽到116~50MHz,如美国的M508,RF-500,AN/PRC-132短波电台等;少数超短波电台的频段范围拓宽到30~108 MHz,如比利时的BAMS、荷兰的PRC/VRC-8600、德国的SEMl73/183/193、以色列的CNR-9000、英国的PANTHER-V、法国的PR4G系列电台等,增加了20MHz的带宽。

在开发新频段方面,成效显著,最具代表性的是美国的MILSTAR卫星通信系统,采用宽带亚毫米/毫米波,实现宽带高速跳频,跳频带宽达2 GHz。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三个频段的综合运用为典型特征。

如美国的AM-7177A/ARC-182(V),MBITR,MXF-610,MBMMR,SPEAKEASY,英国的SWORDFISH,BOWMAN,南非的MATADOR,TRC-1600,TR600,加拿大的AN/GRC-512(V)等,多频段接力机主要有美国的AMLD4,AMLA3,AN/GRC-226,法国的TFH-150,TFH-701,瑞典的RL401/422,俄罗斯的捷标坦特系列接力机等。

提高短波跳频数据速率取得突破进展

自从短波通信出现以来,由于通信体制、器件、信道带宽及天波传输特性等原因,短波数据传输速率一直限制在214 kb/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,跳频有效数据传输速率一般还达不到214kb/s。

近些年来,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2560跳/s,在不采用信道均衡技术的情况下,数据速率为214kb/s。美国Sanders公司推出的CHESS系统,采用新的差分高速跳频(5000跳/s)突破了214kb/s的限制,实现了418~1912 kb/s的高数据率,较好地解决了短波高速数据传输的难题。

这种体制集调制、解调和跳频图案于一体,其数字化程度高,极易实现高跳速和高数据率,抗跟踪干扰能力强,跳频图案一维均匀性好,图案不重复,但存在跳频图案二维连续性和随机性较差、宽带频率选择及组网困难和误码传播等问题。因此,差分跳频体制要进入实用化,还有不少技术问题需要研究。

直扩技术体制发展应用未见实质性突破

直扩体制目前仍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远近效应、多址干扰等弱点。难以实现大区制动态组网,也难以兼顾抗干扰与多址性能,使其在大区制使用的战术电台和军用移动通信系统中仍然没有得到广泛的应用。

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已成功采用,但是近些年还几乎未见有突破性的报道。

比如:自适应滤波的收敛速度、抗窄带干扰的个数、陷波深度及信号能量损失、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,对于多进制直扩以及可编程解扩器件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。

综合抗干扰技术体制及新技术广泛应用

目前,采用综合抗干扰体制及技术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。如美国的JTIDS系统,意大利的HYDRA/V、德国的SEMl73~SEMl93、瑞典的MRR、法国的ALCATELlll系列电台等。

除此之外,不少国家采用了频率自适应、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、自动/自适应功率控制,以及自适应天线调零增益等非扩谱增效措施。有些通信抗干扰装备,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,如美国的SCl40、以色列的HF-2000、英国的VRQ319/BCC39以及比利时的BAMS等。

有些通信抗干扰装备还增加了GPS和授时功能,可与跳频同步相结合,提高了综合应用能力,如美国的MBITR,MXF-610,NTDR和英国的BOWMAN以及以色列的CNR-9000系列电台等。

所有通信抗干扰装备均能进行相应的组网,提高了网系应用能力。

(本文来源:网络,仅供参考)

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