軍用無線通信干擾和抗干擾技術分析

杜子亮，王英民

(西北工業大學 航海學院，西安 710072)

0 引 言

在以信息化和網絡中心化為核心的現代戰爭中，軍用無線通信能夠高效、穩定、可靠地分發與共享情報、態勢、指控、協同等信息。將戰場上的不同平臺聯通為一個作戰網絡，實現體系作戰，對于制信息權的奪取具有重要意義。然而，戰場電磁環境日益復雜和嚴峻，干擾技術越來越自動化、智能化和多維化。如果己方通信系統沒有很強的抗干擾能力，在現代戰爭中極易被壓制，難以或無法進行信息傳輸。本文就軍用無線通信干擾和抗干擾技術開展分析研究。

1 軍用無線通信系統

軍用通信系統能夠有效保證信息傳遞的安全,其有效性主要表現在干擾與抗干擾技術的強弱上，要具有較強的通信信號偵收、識別、處理、干擾能力，還要能保證己方通信信號能應對敵復雜多變的干擾樣式。這是當前信息化戰場對軍用無線通信系統的客觀要求。軍用無線通信系統能夠保證信號穩定，持續、安全、穩定地為部隊作戰提供通信支撐，不斷深化通信技術創新研究，在干擾和抗干擾的技術體制上領先才能在未來不斷變化的信息化戰場新形勢中生存下來。

2 軍用無線通信干擾和抗干擾的重要意義

軍用無線通信技術是在特定的條件下所形成的具有特殊能力的一種技術，與民用通信相比技術性和專業性明顯增強。軍用無線通信是應用在作戰的環境中，客觀要求其必須具有較強的保密性才能夠保證通信的安全性。由于軍用通信技術的發展較為迅速，加之范圍較廣，所以針對軍用通信形成多種相關技術，主要有通信干擾技術與抗干擾技術。干擾技術可以劃分為跟蹤式干擾和阻塞式干擾，而抗干擾技術一般分為跳頻反干擾和擴頻反干擾。軍用通信對抗偵察、抗截獲的研究主要是由于軍用通訊技術在軍事活動中需要隱蔽作戰企圖，提升軍事作戰的隱蔽性和突然性，顯著增強作戰能力。從對抗角度來看，強化通信干擾技術能保證對敵通信的壓制干擾，降低敵方作戰能力。提高通信抗干擾技術才能在作戰的過程中防止因技術不夠嚴謹造成的信息泄露的問題。

3 軍用無線通信干擾技術的分析

軍用無線通信干擾技術主要分為跟蹤式干擾和阻塞式干擾。采用通信偵查技術能夠測量對手的通信信號，與對手的通信頻率保持一致，從而起到干擾作用。通信干擾技術的應用在一定程度上能夠破壞敵方信息傳輸，擾亂其正常指揮。

3.1 跟蹤式干擾

跟蹤式干擾在進行偵測敵方通信信號基礎上發射與對手通信頻率相同的信號，對其造成干擾。如果干擾信號足夠強，在一定程度上能夠與對手的信號頻率相重合，最終實現信號全面覆蓋。為此，軍事上采用跳頻干擾技術具有一定的重要作用，能夠降低對通信系統的干擾。跟蹤式干擾技術分為3種類型，即波形、引導和轉發，其中最為常用的是引導式追蹤干擾。引導式追蹤干擾在使用時較為簡單，只需要對外部信號頻率進行偵測，同時還要保證偵測的頻率，要保證信號信息的及時性才能對出現的外部信息頻率進行干擾。采用引導式追蹤的主要優點是無需再利用將跳頻圖對敵方信號頻率進行破解。雖然干擾方式簡單，但需要進行實時檢測，同時還要保證干擾的頻率與外部出現的信號頻率的跳頻點一致，才能實現干擾。這就需要軍事干擾工作人員具有較強的反應能力。波形跟蹤干擾技術就是利用跳頻圖案，通過對圖案的破解才能對外部出現的信號頻率進行干擾，最終達到干擾敵方通信目的。

3.2 阻塞式干擾

阻塞式干擾主要通過對敵方通信信號進行全頻段覆蓋，發射干擾信號。這種干擾方式在一定程度上具有較大的優勢。在無法準確得知外部信號頻率的跳頻規律時可以采用阻塞干擾，實現外部頻率信號干擾目的。阻塞式干擾在使用的過程中可以分為多種類型，其中最為常用的是寬帶阻塞干擾。同時，還要根據實際情況對于外部信號的干擾選擇適合的干擾技術。在對信號頻率進行偵測的基礎上，還可以運用兩種或者多種以上的干擾技術才能夠進一步提高對敵方通信信號的阻礙作用。

4 軍用無線通信主要抗干擾技術

4.1 跳頻抗干擾技術

4.1.1 抗跟蹤式干擾

(1) 提高跳頻組網及戰術使用能力

跳頻組網有兩個主要作用：① 可以提高跳頻通信的反偵察能力。通過正確的跳頻組網方式，干擾方難以將時頻交錯的跳頻頻率集與各跳頻子網的跳頻圖案進行對比分析，可以有效地提高敵方破譯我方跳頻圖案的難度，從而提高跳頻通信的抗跟蹤干擾的能力；② 提高跳頻組網的路由中繼能力。當干擾方對我方某一條或幾條通信鏈路實施干擾時，利用跳頻組網的路由中繼功能選擇其他可用鏈路進行通信。除了正確組網運用以外，還有一些戰術運用手段，如跳頻佯動、頻率優化設置等。

(2) 跳頻速率或變速跳頻

當跳頻圖案已被敵方破譯獲取的情況下，仍想保持跳頻通信的抗干擾特性就只能在速度域與干擾方進行對抗了，即降低跳頻駐留時間，提高跳頻速率。當跳頻速率高于敵方跟蹤干擾機的最高速度時，就可以有效地抵抗敵方跟蹤式干擾，此時的跳速定義為安全跳速。跳頻速率越高，抗跟蹤式干擾的能力就越強，尤其對于點對點的跳頻通信系統，其跳頻速率若低于安全跳速則會被敵方實施跟蹤式干擾。另外，可以采用變速率跳頻策略，這同樣可以抵抗敵方跟蹤式干擾，即跳頻頻點的駐留時間隨時間推移呈非線性偽隨機變化。這樣可以有效地提高敵方偵察破譯跳頻圖案的難度，使敵方無法進行波形跟蹤式干擾。

(3) 提高跳頻圖案的技術性能和使用水平

這是一種對抗雙方在圖案域的較量，主要是針對波形跟蹤時干擾而言的。從技術上，要求跳頻圖案算法復雜度高、重復周期長、無小周期循環、隨機性和均勻性好，并具有寬間隔跳頻能力和多組不同的算法，以及具有算法和跳頻密鑰靈活應用的能力。從使用上，首先要正確設置、運用和區分訓練跳頻圖案和作戰跳頻圖案，并且作戰跳頻圖案應采用多種算法。另外，使用者應能根據不同跳頻設備的跳頻組網要求和作戰任務，以及不同的作戰合理分配和使用作戰跳頻圖案及跳頻密鑰，并且能根據戰場電磁干擾情況實時更換，以增大敵方戰時破譯跳頻圖案的難度。

4.1.2 抗阻塞式干擾

(1) 空閑信道搜索技術

空閑信道搜索技術的基本原理是在通信之前對待用頻率進行頻段掃描，檢測各跳頻頻點上是否存在干擾，如無干擾則保留使用該頻點，如檢測有干擾則將該頻點剔除。將檢測過的頻段組成新的無干擾或干擾較小的跳頻頻率集，通信雙方在新頻率集上進行跳頻通信。當阻塞式干擾使得系統無法正常工作時，跳頻通信系統將重新進行空閑信道搜索，重復之前的過程，尋找干擾較小的頻率子集進行通信。

(2) 實時頻率自適應跳頻技術

在跳頻處理增益一定的條件下，干擾容限一般在頻率集的三分之一左右，導致了敵方可實現“三分之一頻率數”干擾策略。這是目前制約常規跳頻抗阻塞干擾能力的重要瓶頸。實時頻率自適應技術是在通信過程中實時偵察通信頻率的被干擾情況，實時刪除被干擾的跳頻頻點，保持通信雙方在無干擾的頻率子集內進行跳頻通信。實時頻率自適應技術主要用于跳頻通信過程中進行抗干擾躲避，而空閑信道搜索技術是在通信前將干擾頻率剔除，保持通信頻率子集無干擾。若將兩種技術相結合，會使系統具有更好的抗阻塞式干擾的性能。

(3) 頻域、時域二維處理技術

阻塞式干擾在時域、頻域上都是固定的，或在一段時間內是固定的。實際中，還存在頻域上的固定、時域上的不固定或時域上固定、頻域上不固定或時域、頻域都不固定的阻塞式干擾，即動態阻塞干擾，比如敵方的掃描式阻塞干擾和隨機跳頻碰撞阻塞干擾等。僅靠頻域一維處理已力不從心了，應考慮在頻域、時域二維空間上進行聯合檢測和處理。不僅在頻域上檢測干擾信號特性以及作相應的處理，還要檢測干擾信號存在的時間信息，以提供準確的干擾信息。實際上，這是一種通信方的電子支援措施。若將這種技術與實時頻率自適應跳頻技術相結合，可以較好地抵抗通信過程中的動態阻塞干擾，并且可以把固定阻塞式干擾視為動態阻塞式干擾的一種特殊情況。

(4) 自動更換頻率表技術

當跳頻通信系統被敵方阻塞式干擾影響到僅剩極少的頻率可用時，跳頻通信系統的通信能力已經達到了崩潰的邊緣，此時應該采取自動更換頻率表技術，以提高跳頻通信系統的生存能力。其基本原理是根據頻率資源的可用情況，在當前跳頻頻率表被嚴重干擾時，通信雙方自動切換到同一張新的跳頻頻率表上繼續進行通信。實際上，這種方法是實時頻率自適應技術的一種延伸擴展，在具體工程實踐中需要考慮以下問題：① 設定合適的切換門限，即只有在跳頻系統達到崩潰極限時才進行頻率表切換；② 同步切換，為保證通信雙方的通信不中斷，需要進行同步切換。

4.2 擴頻抗干擾技術

4.2.1 抗非相關干擾

(1) 自適應窄帶濾波、陷波

在實際工程中，帶內的非相關窄帶干擾有時是固定的、有時是隨時間變化的。為此，需要在接收機前端擴展的頻段內對窄帶干擾實現實時的自適應濾波。由于此時通信信號頻譜寬于干擾信號，對帶內干擾的濾除實際上表現為對干擾的陷波。為了達到這一目的需要解決3方面的技術問題：一是濾波器帶內的陷波頻點要隨著干擾頻點的變化而變化，而且要有濾除多個干擾頻點的能力；二是要求濾波器在干擾頻點處有陡直的陷波特性，以減少有用信號能量的損失；三是如何對帶內的干擾快速掃描，此時需要自適應濾波器具有更快的反應能力。

(2) 抗寬帶非相關干擾技術

對于寬帶非相關干擾，自適應窄帶濾波就很難發揮作用，如果使用多個窄帶濾波器拼接，會損失較多的信號能量。可以采取以下措施：① 限幅措施，以對付干擾功率較大的寬帶非相關干擾，降低干擾的幅度，防止擴頻接收機被推向飽和；② 適當降低信息速率和增大擴頻處理增益，利用增加信息比特的能量和擴頻系統對非相關干擾的“反擴頻”作用，減少干擾的影響；③ 增大功率硬抗，以提高擴頻接收機的接收信干比。

4.2.2 抗相關干擾

(1) 采用變碼擴頻策略

實現擴頻相關干擾的前提是對擴頻信號的有效偵察，而目前對擴頻信號的偵察體制基本上是建立在時間累積的基礎上的。所以，擴頻抗相關干擾的前提是有效的反偵察，其切入點是盡可能縮短單次連續通信的時間，使偵察方無法通過時間累積的方法提高偵察接收機的輸出信噪比。為此，采用變碼擴頻的策略，可以打破偵察方基于時間累積的偵察體制，即在通信過程中擴頻碼型能夠按照某種規律自動變換，甚至碼型跳變，以增加碼型識別的難度。

國外研究人員從不同角度提出了另一種跳碼方式，稱之為自編碼擴頻。其基本原理是利用前n個信碼比特作為第n+1個信碼的擴頻碼來進行擴頻調制，利用信息碼流的隨機性保證擴頻碼的隨機性，并且每隔一個信息碼元改變一次偽碼。進一步的分析表明，盡管這種技術具有明顯的優越性，但還存在一些需要研究和解決的問題。

(2) 其他抗相關干擾措施

針對擴頻相關干擾的特點，還有其他一些措施可以采用，主要有：① 適當增加碼長及處理增益。無論是固定偽碼擴頻還是跳碼擴頻，增加碼長都有利于增加碼型被識別的難度。② 提高偽碼的自相關性，降低偽碼的互相關性。提高擴頻偽碼的自相關性，一方面可以使得敵方在偵察時很難找到與之匹配的碼字；另一方面敵方在進行相關干擾時，只要碼字自相關特性有一點偏離，則擴頻通信接收機即可將干擾信號作為非相關信號進行擴展處理，相關干擾效果大大下降。③ 加大功率硬抗。在敵我雙方裝備技術性能一定的條件下，加大功率硬抗是所能采取的最后措施。

5 結束語

綜上所述，現代戰爭已經由單平臺的機械對抗轉變為以網絡為中心的信息對抗。無線通信干擾技術與抗干擾技術是交戰雙方互相博弈的一對關鍵要素，取得通信時信息的重要組成部分就意味著掌握了戰場的主動權。如何在戰時復雜的電磁環境下保證軍用無線通信系統的工作效能已經成為了決定戰爭勝負的關鍵因素之一。軍事行動中進一步加強偵察與反偵察的能力，綜合運用干擾和抗干擾方法才能夠保證軍用無線通信系統的穩定性和安全性。