認知通信電子防御技術探索

何莽莽

摘 要：通信電子防御技術是軍事安全的重要影響因素，其在促進國家軍事發展中發揮了重要的作用。為了強化通信電子的防御能力，本文介紹一種基于認知無線電和通信電子防御的認知通信電子防御（CCEP）技術。

關鍵詞：認知無線電；通信電子防御；CCEP技術

一、引言

認知無線電（CR）在狹義上是一種能通過與工作環境交互來引起發射機參數發生改變的無線電。2005年，SimonHaykin教授將數字信號處理、人工智能和網絡等引入其中，從而完善了對認知無線電的定義，并從中體現出了認知無線電的可重構能力和感知能力。通信電子防御是一種廣義上的抗干擾，即采用抗強電磁攻擊、抗干擾、抗截獲、通信反偵察等技術及戰術綜合防御手段來對抗敵方通信電子的攻擊。在本案，筆者探討基于認知無線電和通信電子防御的CCEP技術：

二、CCEP技術

CCEP技術是認知無線電技術與相關抗干擾技術結合的電子防御技術，其具有頻譜認知功能、動態頻譜分配功能、智能決策功能及自適應參數調整功能。據此，CCEP技術具有智能、綜合和認知等特征，其中認知是指系統能對戰場的電磁環境與干擾方式進行自我認知；綜合是指系統能對功率域、頻域、空域和時域等抗干擾手段進行綜合運用；智能指的是系統能按干擾的類型開展智能化決策。針對基于CCEP的通信系統，其信號能在不同域中自由變化，則具有較強的反偵察抗截獲能力。若要將認知無線電技術引入軍事通信電子防御領域中，則可采用如下手段提高系統的抗干擾能力：通過改變信道編碼碼率、信源編碼速率和調制階數等來改變干擾容限，進而實現抗干擾的動態化；通過自選頻率、編碼、功率等參數及智能決策來實現抗干擾的智能化；按干擾樣式選擇抗干擾策略，以實現抗干擾的高效性。總之，CCEP技術是一項綜合性的技術，詳見圖1。

圖1CCEP技術的總體方案

結合CCEP技術的內涵，這一技術包含頻譜感知技術、頻譜共享技術和認知引擎技術等關鍵技術。

（一）頻譜感知技術

頻譜感知（或稱頻譜檢測）技術是實現CCEP認知功能等的前提。從認知用戶的角度來看，可將認知無線電系統所用的頻譜檢測算法分為本地檢測和合作檢測兩大類。其中，在本地檢測中，匹配濾波檢測為最優檢測，但其應用范圍十分有限；能量檢測的應用頻率最高，具有復雜性低的優點，但不宜用在低信噪比的環境中且不宜確定門限；循環譜檢測可用來區別不同的發射信號，但其具有較高的復雜度。合作式頻譜感知方法的研究是為了控制無線信道對頻譜檢測的不良影響，即：聯合不同CR用戶發出的信息來判決主用戶是否存在，從而提升最終的檢測性能。

（二）頻譜共享技術

頻譜共享技術的重點為動態頻譜分配，而在本案，筆者僅從技術角度淺析一種以CR頻譜共享技術為基礎的動態頻譜分配方案。動態分配戰場頻譜資源的目的是實現通信設備、網絡和系統對頻譜資源的合理利用，以免在躲避敵方干擾的情況下發生自相干擾。戰場電磁頻譜的共享包括網絡（或系統）內部及網絡（或系統）間的共享，同時從結構上來看，這種共享又是一種綜合分布式與集中式的混合式共享。在戰場頻譜動態分配中，可采用博弈論模型及改進后的圖著色模型，同時亦可先進行頻譜質量分級，再按通信鏈路與電臺裝備的重要性來劃分認知用戶，從而建立分級分配模型。此時，頻譜管理單位可建立分層頻譜自動化管理控制系統來保證上下層通信的暢通性。

（三）認知引擎技術

認知引擎是先通過政策域、無線電域和用戶域等來獲取信息，然后再在通信紫銅重建中執行模擬、推理和決策等操作。認知無線電可利用認知引擎來調整參數。研究發現，認知引擎具備機器學習能力，即：通過學習和分析干擾來重新配置系統的參數，進而提出最佳的抗干擾策略來主動規避干擾。據此，在CCEP技術中，認知引擎占有極其重要的位置，但有待將機器學習等人工智能技術與免疫遺傳算法結合起來研究認知引擎技術，以提高抗干擾的有效性和智能性。

三、結語

綜上，在認知無線電技術與通信電子防御結合的技術上研究CCEP技術具有現實意義，但其中面臨的挑戰也是十分突出的，比如現有通信電子防御技術與認知無線電的融合、頻譜感知算法和動態頻譜分配的設計與實現、認知引擎的設計、認知網絡及CCEP與在用裝備的兼容性等問題。總之，研究CCEP技術是為了適應信息化戰爭及應對通信對抗技術的發展。另外，CCEP是通信電子防御的發展新高度，其在革新抗干擾通信技術裝備上發揮了重要的作用。

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（作者單位：西華大學）