通信抗干擾技術(shù)的發(fā)展概況

2017-04-04 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

跳頻通信裝備抗跟蹤干擾能力日益提高,抗跟蹤干擾已由定頻通信抗自動(dòng)瞄準(zhǔn)式干擾發(fā)展到跳頻抗跟蹤干擾

提高跳頻通信抗跟蹤干擾能力的技術(shù)動(dòng)態(tài)主要有兩個(gè)方面,一是適當(dāng)提高跳速,二是采用變速跳頻。20世紀(jì)80年代的跳頻通信裝備為中低跳速跳頻,較新的跳頻通信裝備采用了中高跳速跳頻,如美國(guó)的HF-2000,CHESS,HAVE-QUICKIIA,JTIDS及MILSTAR,瑞典的TRC-350,法國(guó)的ALCALTEL111等。

值得注意的一點(diǎn)是有些跳頻通信裝備大幅度提高跳速并不是以提高抗跟蹤干擾能力為出發(fā)點(diǎn)的,其主要目的是利用相應(yīng)的技術(shù)體制,由高跳速提高數(shù)據(jù)傳輸速率,如:CHESS系統(tǒng)和JTIDS等。另外,提高跳速后,還將給交織和糾錯(cuò)帶來(lái)方便。當(dāng)然,提高跳速也會(huì)引起其他問題,需要綜合考慮。

變速跳頻是抵抗跟蹤干擾的有效措施之一,外軍現(xiàn)役跳頻電臺(tái)中也有所采用,但還多是半自動(dòng)變速或有限種跳速隨機(jī)變速,有些是通過信令實(shí)現(xiàn)跳速牽引,還沒有實(shí)現(xiàn)真正意義上的變速跳頻,這里將其稱為準(zhǔn)變速跳頻,如法國(guó)的ERM-9000,TRC-9600,南非的TRC-1600,TRC-600以及瑞典的SFH-41等。

跳頻通信裝備抗阻塞干擾技術(shù)逐步成熟

最初提出跳頻抗干擾體制,實(shí)際上是基于頻率分集原理,并以提高跳速為代價(jià)實(shí)現(xiàn)抗阻塞干擾為出發(fā)點(diǎn)的。后來(lái)由于數(shù)據(jù)傳輸速率越來(lái)越高,常規(guī)跳頻體制的跳速難以適應(yīng),形成了實(shí)際上的慢跳頻(無(wú)論絕對(duì)跳速多高)。因此,抗阻塞干擾能力一直是跳頻通信的重要問題。

長(zhǎng)期以來(lái)很多國(guó)家都致力于跳頻通信抗阻塞干擾技術(shù)的研究,有些成果已得到成功的應(yīng)用。外軍實(shí)用化研究成果主要有短波采用自適應(yīng)選頻與跳頻相結(jié)合的體制,將經(jīng)過LQA(鏈路質(zhì)量分析)選出的最佳或準(zhǔn)最佳頻率作為跳頻頻率表生成的基準(zhǔn),如美國(guó)的SCl40、英國(guó)PATHER-2000、以色列的HF-2000,TRl78、法國(guó)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)功能的跳頻體制,在一般窄帶干擾情況下,使用常規(guī)跳頻,在遇到寬帶阻塞干擾時(shí),自動(dòng)轉(zhuǎn)到FCS功能,在當(dāng)前最佳頻點(diǎn)上定頻工作,一旦寬帶干擾消失,又可回到跳頻方式上工作,如法國(guó)的PR4G、比利時(shí)的BAMS等;

UHF波段采用了頻率自適應(yīng)與跳頻相結(jié)合的體制,即在跳頻通信過程中自動(dòng)檢測(cè)和刪除受干擾頻率,使系統(tǒng)在無(wú)干擾或干擾較弱的頻點(diǎn)上跳頻,如瑞典的RL-401系列跳頻接力機(jī)等,但該跳頻機(jī)在干擾嚴(yán)重時(shí),無(wú)更有效的措施,只是自動(dòng)回到常規(guī)跳頻狀態(tài)。

擴(kuò)展頻段成為通信抗干擾新的發(fā)展趨勢(shì)

拓寬現(xiàn)有頻段、發(fā)展多頻段,不僅有利于協(xié)同通信和全譜作戰(zhàn),還有利于提高跳頻通信抗阻塞干擾能力。在拓寬頻段方面,外軍少數(shù)短波電臺(tái)的頻段范圍已拓寬到116~50MHz,如美國(guó)的M508,RF-500,AN/PRC-132短波電臺(tái)等;少數(shù)超短波電臺(tái)的頻段范圍拓寬到30~108 MHz,如比利時(shí)的BAMS、荷蘭的PRC/VRC-8600、德國(guó)的SEMl73/183/193、以色列的CNR-9000、英國(guó)的PANTHER-V、法國(guó)的PR4G系列電臺(tái)等,增加了20MHz的帶寬。

在開發(fā)新頻段方面,成效顯著,最具代表性的是美國(guó)的MILSTAR衛(wèi)星通信系統(tǒng),采用寬帶亞毫米/毫米波,實(shí)現(xiàn)寬帶高速跳頻,跳頻帶寬達(dá)2 GHz。在研制多頻段通信抗干擾裝備方面更是如火如荼,電臺(tái)以HF/VHF/UHF三個(gè)頻段的綜合運(yùn)用為典型特征。

如美國(guó)的AM-7177A/ARC-182(V),MBITR,MXF-610,MBMMR,SPEAKEASY,英國(guó)的SWORDFISH,BOWMAN,南非的MATADOR,TRC-1600,TR600,加拿大的AN/GRC-512(V)等,多頻段接力機(jī)主要有美國(guó)的AMLD4,AMLA3,AN/GRC-226,法國(guó)的TFH-150,TFH-701,瑞典的RL401/422,俄羅斯的捷標(biāo)坦特系列接力機(jī)等。

提高短波跳頻數(shù)據(jù)速率取得突破進(jìn)展

自從短波通信出現(xiàn)以來(lái),由于通信體制、器件、信道帶寬及天波傳輸特性等原因,短波數(shù)據(jù)傳輸速率一直限制在214 kb/s以下。在跳頻體制下,由于需要數(shù)據(jù)壓縮,實(shí)現(xiàn)短波高速數(shù)據(jù)傳輸更為困難,跳頻有效數(shù)據(jù)傳輸速率一般還達(dá)不到214kb/s。

近些年來(lái),對(duì)這一難題的研究取得了突破性進(jìn)展,如美國(guó)休斯公司研制的HF2000,跳速為2560跳/s,在不采用信道均衡技術(shù)的情況下,數(shù)據(jù)速率為214kb/s。美國(guó)Sanders公司推出的CHESS系統(tǒng),采用新的差分高速跳頻(5000跳/s)突破了214kb/s的限制,實(shí)現(xiàn)了418~1912 kb/s的高數(shù)據(jù)率,較好地解決了短波高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾y題。

這種體制集調(diào)制、解調(diào)和跳頻圖案于一體,其數(shù)字化程度高,極易實(shí)現(xiàn)高跳速和高數(shù)據(jù)率,抗跟蹤干擾能力強(qiáng),跳頻圖案一維均勻性好,圖案不重復(fù),但存在跳頻圖案二維連續(xù)性和隨機(jī)性較差、寬帶頻率選擇及組網(wǎng)困難和誤碼傳播等問題。因此,差分跳頻體制要進(jìn)入實(shí)用化,還有不少技術(shù)問題需要研究。

直擴(kuò)技術(shù)體制發(fā)展應(yīng)用未見實(shí)質(zhì)性突破

直擴(kuò)體制目前仍主要用于微波及衛(wèi)星通信系統(tǒng),少數(shù)國(guó)家也將直擴(kuò)體制在低頻段嘗試應(yīng)用,但由于直擴(kuò)體制固有的遠(yuǎn)近效應(yīng)、多址干擾等弱點(diǎn)。難以實(shí)現(xiàn)大區(qū)制動(dòng)態(tài)組網(wǎng),也難以兼顧抗干擾與多址性能,使其在大區(qū)制使用的戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)和軍用移動(dòng)通信系統(tǒng)中仍然沒有得到廣泛的應(yīng)用。

為了增強(qiáng)其實(shí)用性,直擴(kuò)體制是伴隨著自適應(yīng)濾波、自適應(yīng)調(diào)零天線以及可變直擴(kuò)帶寬等技術(shù)的應(yīng)用而發(fā)展的。盡管這幾項(xiàng)技術(shù)在直擴(kuò)通信裝備中已成功采用,但是近些年還幾乎未見有突破性的報(bào)道。

比如:自適應(yīng)濾波的收斂速度、抗窄帶干擾的個(gè)數(shù)、陷波深度及信號(hào)能量損失、自適應(yīng)天線的調(diào)零增益等,并且對(duì)于窄帶直擴(kuò)與寬帶直擴(kuò)利弊的爭(zhēng)論也未見分曉。不過,對(duì)于多進(jìn)制直擴(kuò)以及可編程解擴(kuò)器件的優(yōu)勢(shì)已基本達(dá)成共識(shí),并在外軍直擴(kuò)通信裝備中得到了廣泛應(yīng)用。

綜合抗干擾技術(shù)體制及新技術(shù)廣泛應(yīng)用

目前,采用綜合抗干擾體制及技術(shù)的典型標(biāo)志之一是跳頻、直擴(kuò)和跳時(shí)三種基本抗干擾體制的組合應(yīng)用,特別是在VHF/UHF及其以上頻段更是如此。如美國(guó)的JTIDS系統(tǒng),意大利的HYDRA/V、德國(guó)的SEMl73~SEMl93、瑞典的MRR、法國(guó)的ALCATELlll系列電臺(tái)等。

除此之外,不少國(guó)家采用了頻率自適應(yīng)、窄帶干擾自適應(yīng)濾波器、跳頻濾波器、交織糾錯(cuò)、猝發(fā)傳輸、變速跳頻、變帶寬直擴(kuò)、自動(dòng)/自適應(yīng)功率控制,以及自適應(yīng)天線調(diào)零增益等非擴(kuò)譜增效措施。有些通信抗干擾裝備,特別是短波跳頻電臺(tái)具備了猝發(fā)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?提高了抗干擾、抗截獲和抗測(cè)向能力,如美國(guó)的SCl40、以色列的HF-2000、英國(guó)的VRQ319/BCC39以及比利時(shí)的BAMS等。

有些通信抗干擾裝備還增加了GPS和授時(shí)功能,可與跳頻同步相結(jié)合,提高了綜合應(yīng)用能力,如美國(guó)的MBITR,MXF-610,NTDR和英國(guó)的BOWMAN以及以色列的CNR-9000系列電臺(tái)等。

所有通信抗干擾裝備均能進(jìn)行相應(yīng)的組網(wǎng),提高了網(wǎng)系應(yīng)用能力。

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