通信抗干擾技術的發展概況

2017-04-04 by:CAE仿真在線來源:互聯網

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瞄準式干擾發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動態主要有兩個方面,一是適當提高跳速,二是采用變速跳頻。20世紀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,如美國的HF-2000,CHESS,HAVE-QUICKIIA,JTIDS及MILSTAR,瑞典的TRC-350,法國的ALCALTEL111等。

值得注意的一點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點的,其主要目的是利用相應的技術體制,由高跳速提高數據傳輸速率,如:CHESS系統和JTIDS等。另外,提高跳速后,還將給交織和糾錯帶來方便。當然,提高跳速也會引起其他問題,需要綜合考慮。

變速跳頻是抵抗跟蹤干擾的有效措施之一,外軍現役跳頻電臺中也有所采用,但還多是半自動變速或有限種跳速隨機變速,有些是通過信令實現跳速牽引,還沒有實現真正意義上的變速跳頻,這里將其稱為準變速跳頻,如法國的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逐步成熟

最初提出跳頻抗干擾體制,實際上是基于頻率分集原理,并以提高跳速為代價實現抗阻塞干擾為出發點的。后來由于數據傳輸速率越來越高,常規跳頻體制的跳速難以適應,形成了實際上的慢跳頻(無論絕對跳速多高)。因此,抗阻塞干擾能力一直是跳頻通信的重要問題。

長期以來很多國家都致力于跳頻通信抗阻塞干擾技術的研究,有些成果已得到成功的應用。外軍實用化研究成果主要有短波采用自適應選頻與跳頻相結合的體制,將經過LQA(鏈路質量分析)選出的最佳或準最佳頻率作為跳頻頻率表生成的基準,如美國的SCl40、英國PATHER-2000、以色列的HF-2000,TRl78、法國的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,使用常規跳頻,在遇到寬帶阻塞干擾時,自動轉到FCS功能,在當前最佳頻點上定頻工作,一旦寬帶干擾消失,又可回到跳頻方式上工作,如法國的PR4G、比利時的BAMS等;

UHF波段采用了頻率自適應與跳頻相結合的體制,即在跳頻通信過程中自動檢測和刪除受干擾頻率,使系統在無干擾或干擾較弱的頻點上跳頻,如瑞典的RL-401系列跳頻接力機等,但該跳頻機在干擾嚴重時,無更有效的措施,只是自動回到常規跳頻狀態。

擴展頻段成為通信抗干擾新的發展趨勢

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

在開發新頻段方面,成效顯著,最具代表性的是美國的MILSTAR衛星通信系統,采用寬帶亞毫米/毫米波,實現寬帶高速跳頻,跳頻帶寬達2 GHz。在研制多頻段通信抗干擾裝備方面更是如火如荼,電臺以HF/VHF/UHF三個頻段的綜合運用為典型特征。

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

提高短波跳頻數據速率取得突破進展

自從短波通信出現以來,由于通信體制、器件、信道帶寬及天波傳輸特性等原因,短波數據傳輸速率一直限制在214 kb/s以下。在跳頻體制下,由于需要數據壓縮,實現短波高速數據傳輸更為困難,跳頻有效數據傳輸速率一般還達不到214kb/s。

近些年來,對這一難題的研究取得了突破性進展,如美國休斯公司研制的HF2000,跳速為2560跳/s,在不采用信道均衡技術的情況下,數據速率為214kb/s。美國Sanders公司推出的CHESS系統,采用新的差分高速跳頻(5000跳/s)突破了214kb/s的限制,實現了418~1912 kb/s的高數據率,較好地解決了短波高速數據傳輸的難題。

這種體制集調制、解調和跳頻圖案于一體,其數字化程度高,極易實現高跳速和高數據率,抗跟蹤干擾能力強,跳頻圖案一維均勻性好,圖案不重復,但存在跳頻圖案二維連續性和隨機性較差、寬帶頻率選擇及組網困難和誤碼傳播等問題。因此,差分跳頻體制要進入實用化,還有不少技術問題需要研究。

直擴技術體制發展應用未見實質性突破

直擴體制目前仍主要用于微波及衛星通信系統,少數國家也將直擴體制在低頻段嘗試應用,但由于直擴體制固有的遠近效應、多址干擾等弱點。難以實現大區制動態組網,也難以兼顧抗干擾與多址性能,使其在大區制使用的戰術電臺和軍用移動通信系統中仍然沒有得到廣泛的應用。

為了增強其實用性,直擴體制是伴隨著自適應濾波、自適應調零天線以及可變直擴帶寬等技術的應用而發展的。盡管這幾項技術在直擴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道。

比如:自適應濾波的收斂速度、抗窄帶干擾的個數、陷波深度及信號能量損失、自適應天線的調零增益等,并且對于窄帶直擴與寬帶直擴利弊的爭論也未見分曉。不過,對于多進制直擴以及可編程解擴器件的優勢已基本達成共識,并在外軍直擴通信裝備中得到了廣泛應用。

綜合抗干擾技術體制及新技術廣泛應用

目前,采用綜合抗干擾體制及技術的典型標志之一是跳頻、直擴和跳時三種基本抗干擾體制的組合應用,特別是在VHF/UHF及其以上頻段更是如此。如美國的JTIDS系統,意大利的HYDRA/V、德國的SEMl73~SEMl93、瑞典的MRR、法國的ALCATELlll系列電臺等。

除此之外,不少國家采用了頻率自適應、窄帶干擾自適應濾波器、跳頻濾波器、交織糾錯、猝發傳輸、變速跳頻、變帶寬直擴、自動/自適應功率控制,以及自適應天線調零增益等非擴譜增效措施。有些通信抗干擾裝備,特別是短波跳頻電臺具備了猝發數據傳輸的能力,提高了抗干擾、抗截獲和抗測向能力,如美國的SCl40、以色列的HF-2000、英國的VRQ319/BCC39以及比利時的BAMS等。

有些通信抗干擾裝備還增加了GPS和授時功能,可與跳頻同步相結合,提高了綜合應用能力,如美國的MBITR,MXF-610,NTDR和英國的BOWMAN以及以色列的CNR-9000系列電臺等。

所有通信抗干擾裝備均能進行相應的組網,提高了網系應用能力。

(本文來源:網絡,僅供參考)

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