一、 需求背景
隨著現代社會的發展,無線通信在人們生活中的重要性日益增加。無線通信的出現與發展,解決了人們通信的時間與地點限制,使得人們能夠隨時隨地進行信息交流,大大提高了社會的工作效率。無線通信主要是依靠電磁波信號可以在自由空間傳播的特性的來作為一種信息交流的方式,自從1888年德國赫茲證實了電磁波的存在,無線通信事業迎來了蓬勃發展,成為21世紀國家不可或缺的產業與技術支撐。
在現代化軍隊作戰過程中,由于靈活作戰的需要,無線通信的應用尤為重要。無線通信符合建設現代化軍隊和信息化軍隊的要求。在作戰過程中,通過技術手段保障我方無線通信設備的暢通已成為戰術中不可或缺的一部分。在2015年國家成立了戰略支援部隊這一新軍種,其一重要職責就是負責作戰過程中的通信保障工作。由此可見,無線通信在現代化軍隊建設中的重要性。
然而,隨著現代通信的快速發展,無線通信的信號干擾問題日益嚴重。在軍隊作戰過程中,甚至將信號干擾技術作為一種高水平作戰手段來抑制敵方戰場信號的及時交流。通過對干擾措施的掌握與運用,可以有效地阻止敵方進行作戰信息交流,對敵方的指揮系統形成重創,從而削弱敵方的作戰能力,為我方取得戰爭的勝利打下堅實的基礎。與無線通信系統干擾技術相對應的是其抗干擾技術,兩者是一件事物的兩面性,也具有同等重要性。信號的抗干擾技術能力成為我方通信質量保障的關鍵。通過專業的抗干擾技術,可以有效保證我方作戰信息傳輸的隱蔽性與暢通性,防止信息的泄漏與中斷。由此可得,研究無線通信系統的干擾與抗干擾問題,不僅是社會發展的需要,也在一定程度上提高了我國軍隊信息化建設水平與作戰水平,保證了國家和人民的安全。本文旨在介紹目前國內外比較常用的無線通信系統的干擾與抗干擾技術以及其基本的原理。
二、 軍用無線通信系統的干擾技術
在軍用無線通信系統中,信號的干擾主要有三種技術手段:同頻干擾,阻塞干擾,與掃頻干擾。下面分別介紹這幾種干擾技術的基本原理與應用方法。
(1) 同頻干擾
同頻干擾指的是我方發射與敵方頻率相同的信號進而干擾其有用的傳輸信號,在敵方進行信號接收的時候,由于干擾信號的頻率與其接收頻率相同,從而使有用信號失真,達到干擾其通信系統的目的。在作戰過程中,我方采用特定的技術手段跟蹤敵方的信號并破譯其具體的頻率的同時釋放出相同頻率的信號,從而實現對敵方通信系統的干擾,因此同頻干擾又叫做跟蹤式干擾。此時,釋放的干擾信號頻率如若與敵方接收機的接收頻率完全一致,則可以實現對敵方信號的完全覆蓋。衡量同頻干擾的干擾能力有一個重要的指標為同頻干擾比,其定義為有用信號與同頻干擾信號幅度的比值,所以在作戰過程中,應使同頻干擾比盡可能得小。應用同頻干擾,由于是針對敵方某一特定頻率,干擾的是一路確定信道,所以經常用來干擾敵方的作戰指揮系統。
(2) 阻塞干擾
阻塞干擾是以無線通信設備里的具體元器件做為干擾對象的一種常用技術手段。由于無線通信設備在發射與接收電磁信號時都要使信號經過一重要的元器件,這一重要的元器件就是放大器。因此,研究放大器的工作特性是充分了解無線通信設備不可缺少的環節。經過研究,放大器的放大倍數是根據放大微弱信號的整機增益來設定的。其電平如若在線性工作區,那么放大器可以正常進行信號的放大工作;如若其電平超出放大器的線性工作范圍后,會導致放大器進入非線性工作狀態,導致放大器不再進行正常的放大工作或者放大倍數比原有放大倍數低,甚至完全抑制。阻塞干擾正是利用無線通信設備里的放大器這一工作特點進行無線信號的干擾。當敵方的無線通信設備工作時,我方釋放一個強度較大的干擾信號作用于敵方接收機的前端電路,造成其放大器進入非線性失真狀態,導致敵方接收機接收靈敏度下降,從而阻塞其有用信號的傳輸,達到干擾其正常通信的目的。
(3) 掃頻干擾
掃頻干擾是指干擾設備在某一頻段內各頻段作周期性掃描,對該頻段內所有敵方電磁信號逐一進行壓制性干擾。如掃頻速度選擇適中,處在掃頻范圍內的多部電子設備可在一段時間內強烈的周期性的干擾。當在作戰環境中,如若敵方的的無線通信的信道比較多或者敵方通信的頻率無法準確獲知,此時掃頻干擾是首選的干擾方式,另外當敵方的無線通信設備頻率可變時,掃頻干擾也可以針對性的做出應對措施。由于掃頻干擾適用于復雜的戰場通信環境,成為現代軍隊電子對抗戰中重點研究的技術。目前掃頻干擾技術經過不斷地研究與發展,我國已經具備自動跟蹤識別的掃頻干擾技術能力,可以自動搜索、鎖定、干擾敵方無線電通信信號并保證我方無線通信的暢通。實施干擾前,需要預置搜索接收機的信道間隔、掃頻對應的頻段和若干保護信道。當搜索到我方的無線通信信號時設備可以自動跳過,從而保證我方無線通信的暢通;當識別到敵方的無線通信信號時,由搜索狀態轉變為干擾狀態,發射相應頻率的干擾信號,從而達到對敵方無線通信系統干擾的目的。
三、 軍用無線通信系統的抗干擾技術
在第二部分我們介紹了三種主流的軍用無線通信系統干擾技術,在干擾技術發展的同時,抗干擾技術也隨之研究發展。干擾技術是為了阻止敵方的正常通信,然而戰場的局勢瞬息萬變,各個國家的軍工科技也在不斷進步,我方的無線通信系統也可能會受到敵方的干擾,因此為了保障我方的通信的暢通從而贏得戰爭主動權,研究軍用無限通信系統的抗干擾技術成為現代信息戰中至關重要的一部分。本部分我們將著重介紹目前兩種比較主流的軍用無線通信抗干擾技術:跳頻技術、擴頻技術。
(1) 跳頻技術
跳頻技術是指載波頻率在一定范圍內,按某種規律跳變的一種抗干擾技術。在作戰時,無線通信設備的收發都按照一個相同的頻點序列來進行信息的傳輸,這一頻點序列就是跳頻序列。一個跳頻序列就是在給定的包含若干個頻點的集合內,通過一定的算法,由移動分配偏移以及跳頻序列號共同確定這若干個頻點的排列方法。從通信方面講,“跳頻技術”是一種用碼序列進行多頻頻移鍵控的通信方式,也是一種碼控載頻跳變的通信系統。其中常用的碼序列是基于m序列、RS碼、M序列等設計的隨機序列,是由移位寄存器加反饋電路來進行設計實現,既增加了設備性能的穩定性,同時結構也比較簡單,能夠實現較快的同步。與常規的定頻無線通信相比,跳頻技術無線通信具有兩個明顯的優勢:一是通信抗干擾性能好,當敵方啟用干擾技術干擾我方通信時,即使有部分頻點被干擾,在跳頻序列中其余未被干擾的頻點上仍然可以正常通信 ,從而達到抗干擾的目的,;二是通信隱蔽性能好,由于我方通信的頻率一直按照離散方式進行隨機變化,因此敵方難以捕捉我方的信號,從而保障了我方通信的隱蔽性。
(2) 擴頻技術
擴頻技術是擴展頻譜技術的簡稱,它的基本理論基礎是香農定理,即信道信息傳輸速率的上限R max與帶寬W和信道信噪比S/N的關系:
香農定理指出當信號的傳輸速率不變時,信號的帶寬和信噪比可以互換。即增大信號帶寬的同時,可以降低對信號信噪比的要求。當信號帶寬增加到一定程度時,有用信號的功率可以接近噪聲信號甚至可以湮沒在噪聲信號之中進行傳輸,擴頻技術就是建立在這一基礎理論進行研究的。目前我國軍隊中應用比較廣泛也比較先進的CDMA通信系統正是利用了這一技術。對于頻譜擴展,首先是在無線通信設備的發射端的輸入信號經過調制技術形成數字信號,然后再由擴頻碼發生器產生的碼序列來進行數字信號的處理以拓寬信號的頻譜,最后將拓寬頻譜的信號再進行射頻處理發射出去,從而降低信號在單位頻帶內的發射功率,使信號湮沒在噪聲里以達到隱蔽通信的效果,敵方很難捕捉我方的信號。在無線通信設備的接收端,采用同樣的方式進行解擴處理,使有用信號解調成窄帶信號,把干擾信號解調成寬帶信號,然后在通過窄帶濾波器進行濾波,提取有用信號,從而實現無線通信系統極強的抗干擾能力。
四、 結束語
本文介紹了軍用無線通信系統的干擾與抗干擾的幾種常用措施,說明了其實現各功能的基本原理與應用方式。由于社會的發展,各項技術也在不斷提升與創新,電子對抗技術也越來越先進。我們在了解前沿技術的同時也要不斷發現問題與解決方法。這樣才能使我方技術更加具有先進性和實戰性,在錯綜復雜的戰場環境下始終可以保持通信的暢通,擁有絕對的優勢,為最后的勝利打下堅實的基礎。
(作者:王林 中國人民解放軍92941部隊)