短波通信抗干扰技术

短波通信抗干扰技术（精选9篇）

短波通信抗干扰技术 第1篇

1 短波通信中对于抗干扰性能的需求

短波通信本身具有平台特性和技术特性, 并伴有一定的电磁威胁, 这也决定了其对抗干扰能力的需求。结合实践主要有如下需求:实现抗干扰和高速数据传输的优化设计, 抗干扰条件下实现高速数据传输能力的提升;实现高速调频, 提升抗多径干扰和跟踪干扰能力;提高抗阻塞的干扰能力, 实现宽带跳频;实现跳频与干扰感相结合, 提升抗干扰的实时性和针对性, 要求至少能承受三分之一频率表以上的频点干扰;实现跳频通信和跳频同步的一体化设计、更多的间隔猝发实践和变参数的实时跳频, 提高反侦察、抗干扰和抗解惑能力;实现发射功率同抗干扰体制的有效匹配, 提升网间的电测兼容性;实现组网的形式多样化, 提升网系的抗毁和运用能力;实现高抗措施, 提升自身对于电磁脉冲的防御力等。以上这些需求在中、大功率的短波电台中尤为明显。

2 短波通信中抗干扰关键技术分析

2.1 频率合成分析

频率合成是短波通信中抗干扰的一项关键技术, 与电台性能的好坏有着直接的关系。长时间的实践证明, 在短波通信中采用DDS技术就可实现低俗跳频频合器。从目前来看, 频合器跳速指标的实现很简单, 其关键就在于低相噪和低杂散的设计, 特别是对于具有较大功率的短波跳频平台, 直接影响到其网间的兼容性。此外, 对于功率较小的短波电台, 还应对低功耗的设计进行考虑。

2.2 混合扩频分析

不论是序列扩频, 还是跳时、跳频, 这一技术在应用中不是受到来自器件的限制, 就是其本身技术的不足造成的。短波频段不仅限制短波频率的间隔, 难以获取扩谱的大倍数增益, 而且会导致直扩系统的解扩损失。于此同时, 直扩技术对于远近效应难以克服, 且存在极限跳速的问题。跳频技术同直扩技术具有互补性, 缺点与优点间形成互补。正因为其这种特性, 促进了对于混合扩频这一抗干扰关键技术的研究和运用, 比如跳频/直扩、跳时/直扩、跳时/跳频等新型技术的应用。

2.3 非扩频类分析

扩频类抗干扰技术指的主要是通过降低信号发送功率、扩展通信宽带占用率在频率域上实现通信系统抗干扰能力的增强。而非扩频类抗干扰关键技术则指的主要是在时间、空间域和编码空间对通信体制常规抗干扰技术的探索。这一类抗干扰技术主要包括:猝发通信技术、交织编码和纠错编码、分集技术、无线电软件技术和自适应天线技术。此外, 还有其他的许多抗干扰技术, 比如Smart AGC、干扰对消技术等都为未来短波通信高抗干扰能力的实现提供了技术保障。

3 短波通信中抗干扰技术的发展趋势分析

随着科学技术的迅速发展, 短波通信中的抗干扰技术迅速发展, 短波通信的抗干扰技术已经取得了一些进展和突破, 主要从以下几个方面进行论述。

3.1 全自适应技术为发展方向

短波信道易受多径时延、幅度衰落、天气变化等因素影响, 要保证通信可靠性, 需要短波通信系统根据短波信道的变化自适应地改变系统结构和参数。随着技术的发展, 单一自适应技术必将被全自适应技术所替代。在未来新的高信息化时代, 主要的通信技术为网络数据的通信, 而单一的自适应技术却难以满足这一需求, 自适应技术同智能天线、自适应天线、空分编码、多输入多输出、数字波束及软件天线等技术有机整合, 共同构成全自适应短波通信技术, 现在的短波自适应通信技术, 主要是指频率自适应技术, 而未来的短波自适应通信技术应该是全方位的, 包括自适应选频与信道建立技术、传输速率自适应技术、自适应信道均衡技术、自适应天线技术等。

3.2 高速调制解调技术

高速数据调制解调技术是高速数据传输的核心技术之一。在信道有效带宽不变的情况下, 采用多进制调制方式也可以提高卫星通信链路的数据传输能力。目前广泛应用的窄带短波电台的调制解调器有串行和并行两种体制, 串行体制使用单载波调制发送信息, 目前最高速率为9.6kbit/s, 对均衡的要求很高;并行体制是将发送的数据并行分配到多个子载波上传输, 传统的并行体制中各个子载波在频谱上互相不重叠, 在接收端用滤波器组来分离各个子信道, 各个子信道之间要留有保护频带。这种频带利用率低, 目前最高速率仅为2.4kbit/s, 而且设置多个滤波器也有难度。正交频分复用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 调制方式以其传输速率快、频带利用率高和抗多径能力强等优点越来越受到人们的重视, 也开始逐步被应用于短波通信领域。

3.3 抗干扰技术体制向宽带发展

短波通信抗干扰能力的提升, 需要增加信号宽度和提高自身跳频速率来实现。但是传统形式上采用的交织、纠错、加密等措施, 使得信息有效地传输速率减弱。因此, 为了实现信息有效传输速率的提升, 增加信道宽带和短波信道的频率是一个必然的趋势。

此外, 短波通信抗干扰技术发展的趋势还包括软件无线电由数字化向软件化转变、随机性扩频码序列更优及由单一链路想综合性网系的方向发展。

4 结语

信息技术的高速发展, 为短波通信抗干扰能力的提升注入了新的活力, 抗干扰和自适应能力都不断进行着改进。随着抗干扰技术应用的日渐成熟, 短波通信中抗干扰技术将进一步提高升, 以实现短波通信的长足发展。

参考文献

[1]栾正斌.浅谈短波通信中抗干扰技术[J].网络通信及安全, 2010 (4) .

[2]王太军.短波抗干扰技术及发展趋势综述[J].交流与探讨, 2008 (3) .

航空超短波通信的互调干扰分析 第2篇

关键词:超短波互调干扰三阶互调干扰

中图分类号:TN927文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)06(a)-0111-01

1 引言

无线电干扰是指在无线电通信过程中,由一种或多种发射、辐射、感应或组合源所产生的电磁能量,对无线电通信系统的正常接收产生影响或对无线电通信所需接收信号的正常接收产生影响的过程。这种通过直接耦合或间接耦合方式进入接收设备信道或系统的电磁能量,可以导致无线电通信性能下降,质量恶化,甚至会阻断通信。

无线电干扰通常分为互调干扰、同信道干扰、邻道干扰、带外干扰、杂散辐射干扰、阻塞干扰和来自非无线电设备的干扰这七大类。其中,互调干扰是无线电通信中最严重的干扰之一。

互调干扰是指当两个或两个以上的频率信号同时输入收、发信机时,由于电路的非线性而产生第三个频率f0,当f0恰好落入某个电台的工作频段中,则该台将受到干扰。互调干扰不仅影响通话质量,严重的时候会造成信号严重失真,致使空中交通管制人员与飞行人员通话困难甚至联络不上,严重干扰地空指挥通信系统的正常运转,直接影响到飞行安全。互调干扰还会造成设备的损坏,当发射机调试好以后,它的工作频率是处在输出电路的最佳谐振点上,这时候电路电流最小,但是互调干扰信号使工作电路失谐,电流增大,元器件发热严重,大大增加发射机的故障,影响飞行安全。

2 互调干扰形成的机理和分类

2.1 互调干扰形成的机理

任何一个线性系统都存在非线性系数。三阶互调是指当两个信号或多个信号在一个线性系统中,由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍(混频)后所产生的寄生信号。比如f1的二次谐波是2f1,它与f2产生了寄生信号2f1-f2。由于一个信号是二次谐波(二阶信号),另一个信号是基波信号(一阶信号),它们俩合成为三阶信号,其中2f1-f2被称为三阶互调信号,它是在调制过程中产生的,又因为是这两个信号的相互调制而产生差拍信号,所以这个新产生的信号称为三阶互调失真信号。产生这个信号的过程称为三阶互调失真。由于f1、f2信号一般比较接近,也造成2f1-f2、2f2-f1与原来的基带信号f1、f2比较接近,这样会干扰到原来的基带信号f1、f2,这就是三阶互调干扰。

当情况比较复杂如有三个信号在一个线性系统中,如f1、f2、f3,它们除了产生上述说的三阶互调外,还将产生三阶互调f1+f2-f3、f1+f3-f2、f2+f3-f1。当然,在这个过程中也会出现更高阶的互调,比如五阶互调、七阶互调,但是由于高阶互调信号强度较弱,造成的干扰较轻微,因此我们一般不考虑更高阶的互调干扰,而认为三阶互调是最主要的干扰。

2.2 互调干扰的分类

互调干扰来源于电路的非线性,根据产生的位置不同,我们大致可分为以下三种:

①发射机互调干扰 由于其它信道的发射信号或RF共用器件的信号耦合到发射机末级与本机,发射信号在功放电路中相互調制而产生新的频率组合,随同有用信号一起发射出去,对接收机形成干扰。这类干扰称为发射机互调干扰。②接收机互调干扰 在接收机的前端电路中,同时两个偏离接收频率的干扰信号同时侵入接收机时,由于高频放大器和变频器的非线性,使其调制而产生互调频率,互调频率落入接收机频带内造成的干扰称为接收机互调干扰。③外部效应引起的互调干扰 在发射机发射端传输电路中,由于天线、馈线接头以及其它接点接触不良,或者是异种金属的接触部分所引起非线性的原因,在强射频电场中起检波作用,从而产生互调干扰。这类干扰称为外部效应互调干扰。这类互调干扰的特性比较复杂,它是随天气和气候变化而变化,白天和黑夜、干燥和潮湿、甚至上午与下午的干扰程度都不尽相同。

3 航空超短波通信受广播电台互调干扰分析

目前航空超短波频段为108MHz～156MHz,商业广播调频电台频段为88MHz～107.9MHz,两者均为超短波频段,传输特性一致,由于两者频谱接近,如果两个系统之间没有充分的隔离措施,互相影响很大。广播发射机的发射功率一般都在成百上千瓦,它由多个放大器组成,由于放大器的放大特性不是理想的线性,其输出含有非线性成分。当放大器输入端有不同的工作频率时,在输出中将含有互调产物,如果互调产物的频率刚好落在航空超短波频段,则将严重影响航空超短波接收机的正常工作。

下面我们举例说明。假设某个调频广播电台有三个工作频率89.5MHz、100.7MHz、106.2MHz,则该台可能产生的三阶互调频率为78.3MHz、72.8MHz、111.9MHz、95.2MHz、122.9MHz、111.7MHz、84MHz、95MHz、117.4MHz,可以看出有四个三阶互调将落入航空超短波频段108MHz～156MHz中。如果地空通信系统与该调频广播台站之间没有足够的保护距离,那么在111.7MHz、111.9MHz、117.4MHz、122.9MHz附近这几个航空通信信道将受到干扰。

4 减少互调干扰的措施

互调干扰的产生需要具备三个条件,第一要有非线性电路;第二干扰信号能够进入非线性电路;第三互调分量的频率要等于接收机的工作频率。以上三个条件只要一个不能满足就不会产生互调干扰,因此我们采取措施的方法要从上述三个方面考虑。

4.1 减少发射机互调干扰采取的措施

①各发射机分用天线时,要增大天线间的水平,垂直隔离距离,避免馈线互相靠近和平行敷设;②在发射机的输出端接入高Q带通滤波器,增大频率间隔;③改善发射机末级功放的性能,提高线性动态范围;④在共用天线系统中,各发射机与天线间插入单向隔离器或高Q谐振腔。

4.2 减少接收机互调干扰采取的措施

①接收机前端加入衰减器,降低干扰信号电平;②接收机输入回路应有良好的选择性,如采用多级调谐回路,以减少进入高放的强干扰;③高放和混频器宜采用具有平方律特性的器件,如结型场效应管。

4.3 减少外部效应引起的互调干扰

①改良金属件的接触情况;②采取防锈处理;③设备间有良好的工作环境。

5 结语

航空超短波频段受商业调频广播电台互调干扰带来的危害是十分严重的,但在了解了互调干扰形成的机理后,我们可以在设备投产前合理分配各设备的频率,设备投产后采取各种适当措施,最大程度的避免互调干扰的形成,以保障航空飞行安全。

参考文献

[1]谈华生.互调干扰的探究.中国无线电管理,2007.

短波通信抗干扰技术应用与探讨 第3篇

短波通信利用短波频率实现无线电通信, 短波通信的频段范围是1.5~30MHz。 短波通信应用范围广,无需部署大规模有线资源, 通信设备简单方便和易于维护,不易受到网络枢纽资源的制约,因此在军事、民用等领域得到广泛应用。 短波通信也存在一些固有的缺点:短波通信过程中,由于受电离层变化的影响 ,短波信号容易产生多径时延、幅度衰落等问题,降低了通信传输的质量。 因此,为了提高短波通信抗干扰能力,通信学家采用多种抗干扰技术,比如自适应技术、跳频技术、分集技术、差错控制技术等,以有效地确保短波通信的质量。

2 短波通信抗干扰应用技术

2.1 自适应技术

自适应技术是短波通信的一种重要的抗干扰技术,其可以通过自动调整短波通信系统结构和参数,优化系统适应通信传输环境变化的能力, 以便提高抗干扰能力,改善短波通信的传输质量。 自适应技术在应用过程中可以定时分析短波通信的链路质量,同时在多个信道上进行扫描分析,等待接收对方的呼叫信号或上层发布的LQA探测命令, 为短波信号自动选择合适的频率建立链路,满足通信业务传输。 自适应技术具有自动化、智能化等优势,可以随时跟进短波周围环境,比如天气、经纬度、太阳离子的变化,进行自动优化,切换传输信道,改善短波通信的衰落现象, 提高短波通信抗干扰能力,保持较好的通信质量。

2.2 跳频技术

跳频技术通过不断地更换短波通信频率、避开受到干扰的信道而保持良好的工作状态。 跳频技术可以根据短波通信实际遭受的干扰情况, 实时动态修改频率表,删除受到干扰的频率,保留通信传输质量较好的频点,满足高质量短波通信需求。 跳频技术可以使短波通信工作在一个较宽的频率内, 这样就可以保证信号不受其他通信条件的影响,或者直接扩展频率带宽,跳频技术可以解决多路径、衰落的通信问题,抵抗衰落能力非常强。

2.3 差错控制技术

在现代短波通信系统中, 传输业务日益多样化,比如数据传输、控制命令传输等,由于短波传输受到的大气层、人为干扰较大,因此信息编码发生错误概率较大,数据传输过程中也会出现丢包和出错的情况,为了能够对付这种方面的干扰,可以采取差错控制技术。 差错控制技术主要分为自动重发请求、 前向纠错和混合纠错等。 当接收方收到的数据包经校验存在错误时,可以向发送端发送数据出错问题, 发送方接收到通知之后,根据自动重发请求再次发送数据包。 接收方发送接收的数据包存在错误,并且可以获取发生错误的码元,使用前向纠错技术进行改正。 混合纠错集成了自动重发请求和前向纠错两种技术的优势,如果错误较少且容易获取错误码元,采用前向纠错;如果错误较多且无法获取错误码元,使用自动重发。 差错控制技术可以有力地保证短波通信数据的正确性和完整性。

2.4 分集技术

短波通信环境非常复杂, 通信信道的使用非常密集,不同信道的衰落情况不同,有的信道存在较强的信号, 可以从多径信号中选择两个及以上的信号进行组合,也被称为分集技术。 分集技术是用来补偿衰落信道损耗而采取的技术措施,它通常通过两个或更多的接收天线来实现,同均衡器类似,分集技术在不增加传输功率和带宽的前提下, 来改善无线通信信道的传输质量。分集通过多个信道(时间、频率或者空间)接收到承载相同信息的多个副本,接收机使用多个副本包含的信息能比较正确地恢复出原发送信号。 如果不采用分集技术,在噪声受限的条件下, 发射机必须要发送较高的功率,才能保证信道情况较差时的信道链接。 在短波通信中,固定台站和移动台的接收机都可以采用分集技术,分集技术包括频率、路由、时间、空间和角度分集等,分集技术通常采用多重接收技术,能够将接收到的信号进行选择性组合,从而使得信号传输质量更高,提高短波通信的信噪比,确保通信传输质量。

3 短波通信抗干扰技术发展趋势

近年来,短波通信应用发展很快,在军、民通信领域具有重要的地位,并且短波通信技术也得到了改进。 目前,短波通信抗干扰技术发展趋势包括几个方面。

(1)单一自适应技术向全自适应技术方向发展 。

短波通信技术已经得到了广泛的应用,尤其是随着现代通信技术的快速发展,短波通信集成了其他的软硬件通信技术,成为一种高效的集成通信技术,单一自适应技术已经无法满足传输抗干扰需求,因此可以与软件无线电、智能天线、多输入多输出、软件天线、空分编码、数字波束成形等技术进行融合,形成一种全自适应短波通信系统。

(2)短波抗干扰技术从低速窄带向高速宽带发展。

为了能够提高短波通信抗干扰能力, 需要提高短波通信的调制速率和增加传输信号带宽, 但是由于采用前向纠错、加密等措施,降低了数据传输速率,因此短波通信必须同时满足抗干扰和高速传输的需求。

(3)短波通信抗干扰技术可视化、智能化。

随着软件开发技术的快速提升, 模拟通信技术已经逐渐向数字通信转变, 有效地实现了无线通信的便捷性和可利用性。 为了更好地满足任务需求,短波通信逐渐向可视化、智能化方向发展,以便能够实时性地查看通信频道资源,选择低干扰信道进行组合和传输,提高短波抗干扰能力。

(4)跳频码序列优化。

目前,跳频抗干扰技术发展过程中,其采用的伪随机码通常为M序列、Gold序列、Walsh序列等, 固定的序列无法更好地优化、提升抗干扰能力,非常容易导致跳频通信存在某些缺陷,近年来,利用非线性动力学混沌理论,寻找更好的跳频码序列,可以提高通信抗干扰技术。

4 结束语

自适应技术、跳频技术、分集技术、差错控制技术等短波通信抗干扰技术是一系列关键的技术,已经引起了国内外通信学家的研究和改进, 针对短波通信的频域、空间域、时域、功率域、速度域等多个方面,投入了大量的人力、财力和物力,研究短波通信存在的弊端和弱点。经过多年的研究, 通信学家提出了自适应填写技术、猝发通信技术、纠错编码技术、交织编码技术、协作分集、MIMO系统、跳频技术、直接扩频技术等抗干扰技术 。 同时,随着短波通信需求的不断增加,通信频谱资源变得越来越紧缺,为了提高通信频谱资源利用率,许多信道都采用分时复用、频分复用技术技术,以提高频谱利用率,导致通信信道遭受的噪声更加严重。 通信信道抗干扰技术必将得到更多的研究和改进,以更好地满足短波通信需求。

摘要：短波通信通过大气层进行传播,不需要中间设备,具有较强的抗毁能力,适用于各种复杂环境下的远距离通信。因此在通信领域特别是军事领域得到了广泛的应用,并在军用通信领域占有重要地位。随着短波通信技术的不断发展,短波通信应用领域越来越宽,空间电磁频谱日趋复杂,短波通信面临的干扰越来越多、越来越复杂。短波信号的传播过程是一个在电离层内多次反射的过程,因此容易受到空间环境的干扰。为了抵抗通信干扰,人们提出了自适应技术、跳频技术、差错控制技术和分集技术等抗干扰技术,增强短波通信抗干扰能力,提高短波通信传输的稳定性和可靠性。

军事通信抗干扰技术研究 第4篇

关键词：军事通信 抗干扰 技术 研究

中图分类号：TN975 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）001-097-02

1引言

民用通信与军事通信的主要区别是军事通信的主要作用在于反侦察、抗干扰、机动和保密、抗毁等方面，其生命力十分顽强。近年来，世界各国高度重视通信在军事战争中的作用，加快军事通信抗干扰技术的研究，特别是从海湾战争结束以后，军事通信抗干扰新装备已经成为国力和军队战斗力的一个新竞赛场，已经成为现代信息化作战关注的焦点和难点。随着电子技术和信息技术的快速发展，军事通信抗干扰技术已经发展成为一门独立学科，培育了一批又一批具有现代化作战能力的人才队伍。面对世界及我国军事发展趋势和我国军队在军事通信抗干扰方面的经验和教训，大力发展军事通信是提高我国军队综合实力的必然选择，我们应该本着高度负责和科学严谨的态度，深入思考我国军队抗干扰应该如何向更深层次发展。

2军事通信抗干扰技术概述

为了能在未来的电子技术大战中赢得胜利，世界各国加大投资力度，紧急研发各种军事通信抗干扰技术。就目前而言，较为常见的抗干扰技术主要有自适应干扰抑制技术、扩频技术、以及综合抗干扰技术，具体如下：

2.1扩频技术

目前通过扩频方式来达到干扰的技术主要有：直扩技术、跳频技术、跳时技术、混合扩频技术，具体如下：

2.1.1直扩技术

直扩通信技术是通过将频谱用伪随机扩频码，将其扩展后，再转换成为宽带信号，送入信道中传输。在信号接收端，利用解码技术将其压缩恢复，从而获得原始信息。一般我们使用的DS-SS信号的频谱密度都十分底，这就使得其拥有低截获的优点，很难被侦收。在过去的很长一段时间内，DS-SS主要都应用于卫星通信、微波通信，以及跳频率与跳时结合混合体制，它很少在VHF、UHF战术电台等通信系统中单独使用。

2.1.2跳频技术

跳频技术是目前军事上使用范围最为广泛的，也是最有效的措施之一，它的基本原理是将信息码和伪随机码模叠加在一起后，离散地控制射频载波振荡器输出频率，进而使得发射信号的频率，随着伪码的变化而变化，防止信号被干扰和破解。跳频技术的优良抗干扰能力得益于信号载波频率变动范围比较宽，这样就使得干扰方很难跟瞄。在目前调频技术仍然是对付跟踪式干扰的有力措施，而且增加调频速率，增大调频的宽度，适当增加调频组网数目等，都是提高抗干扰能力的有效方式。

2.1.3跳时技术

跳时就是一种时分信道，通过用伪随机码随机选择信道工作时间，可把它看作一种伪码调制系统，它具有很好的远近效应一致性。跳时技术的优点在于它利用时间的合理分配来避开干扰，干扰机只有连续发射干扰信号才能达到干扰效果，这样就增加了干扰的成本，也是一种抗干扰能力的表现。

目前研发的一种更加隐蔽的跳时技术是通过流星散射传输链路，现在已经研究证明这种技术可靠性非常高，它具有很好的抗干扰能力和优良的低截获率。但是有一点必须值得注意的是，当同一信道中有许多跳时信号时，有可能发生几个信号相互叠加的现象，因此需要与其它技术，如纠错码等相互配合使用。

2.1.4混合扩频技术

混合扩频技术是是通过DS/FH体制来提高其抗干扰能力，它不仅拥有了DS的信号低截获和高隐蔽性的特点，而且还拥有调频的全部优点。比如意大利的Hydra-V电台就是典型成功案例，此外美国研制的战场信息发布系统JTIDS、EPLRS是DS/FH/TH混合体制都是成功典范。

2.2自适应干扰抑制技术

自适应技术是指能够根据连续地测量跟踪信号、系统特性的变化，通过自适应算法和高速数码信号处理等等方法，自动地改变系统结构和参数，进而使通信系统能够适应电磁环境变化而保持优良性能。自适应干扰抑制技术又分为电平域自适应技术和空间自适应技术。

2.3猝发通信技术

猝发通信技术就是先将速率正常的信息加以封装，然后通过以10-100倍的速率猝发，再用接收机将信息恢复到正常速率，恢复成原始信息。猝发技术具短暂性和随机性，由于使用时间段，可以有效避免监听和干扰，是目前使用的较多的一种抗干扰方法。使用猝发通信技术的设备主要有两类：（1）同步数字信息猝发装置；（2）调制式数字信息猝发装置。用于战争所用的战术VHF、HF通信电台和系统都配备有各种类型的数字信息猝发模块。一般而言，HF多使用10、50、200bit/s，VHF的最高可达600bit/s，而猝发通信速度要高的多，最高可达到几千bit/s。

2.4纠错编码技术

科学家们在研究抗干扰能力时，为了进一步提高数字通信系统的抗干扰能力，采用具有发现并纠正错误的能力的纠错编码技术。纠错编码技术通过增加冗余信息来提高的抗干扰能力，但是这种方法是以降低信息传输数度为代价。目前已经研究出来的纠错编码方法种类较多，其中常用的有三种：前向纠错法、反馈纠错法、反馈前向纠错法。

2.5综合抗干扰技术

随着电子对抗技术的飞速发展，各种抗干扰和促进干扰的技术不断被发明，为了保障各国自己的通信顺畅，世界各国大力研究新一代的集多种抗干扰和干扰技术于一身的设备。比如法国的PR4G电台，就拥有集跳频、自适应技术和保密等先进技术，此外还有美国的JTID系统等，通过这种综合抗干扰技术大大提高了其信息抗干扰能力。

3关于我国军事通信抗干扰研究的几点建议

结合国外军事通信抗干扰技术发展趋势和我军所面临的实际情况，为进一步提高我国军事通信抗干扰能力，保障我国军事通信系统，笔者认为需要从以下几个方面做起：

3.1推进依法治装进程，确保装备质量

我国通信装备建设的指导思想是从严治装，这一思想在很长时间内促进了我国军事通信发展，但是随着我国经济不断发展，世界科技不断变革，我国通信装备建设逐渐掺杂着“人治”的不利成分。我们必须转移到依法治装的轨道上来，这是一项非常迫切的工作，此外还应该加大全员和全局质量意识的教育。

3.2开发新的频率资源，完善频段划分

（1）适应全谱作战，满足信息容量的需求。（2）缓解民用通信和军用通信之间频普占用之间的矛盾。由于民用通信发展速度非常快，对频谱占用也越来越多，在一定程度上对军用通信造成了影响，但是频谱资源却是有限的，为了有效杜绝这一问题，我们需要将通信技术与频谱管理有机的结合起来，要结合需求的变化进行频段划分，同时不断提高通信技术。比如，可以扩展短波、微波等通信频段，并开发新的频段。

3.3完善脉冲炸弹防御措施

现代战争已经由最初的作战方式转变为科技对抗，军事通信设备和系统在除了受到病毒、电磁干扰等常见的攻击外，辐射武器、微波武器、电磁脉冲等也是影响其安全的又一大威胁。特别是电磁脉冲炸弹，由于其机动性强、投送手段多、瞬间功率巨大、覆盖频率范围宽等特点，使得暴露在外的机动通信装备容易受到攻击。另一方面机动通信防御保护所涉及的技术众多，而且防御设备要求轻便简单，使得在防御方面困难重重，效果不明显。因此，我们应该高度重视脉冲炸弹的威胁，加大研发力度，完善具体的指标体系和措施，提高我国应对脉冲炸弹防御能力。

参考文献：

[1] 宋佳，王盼卿，齐剑锋，等.装备领域本体的构建方法研究[J].微计算机信息，2009（15）.

[2] 张莉萍.基于领域本体构建的Web信息抽取[J].嘉兴学院学报，2010（06）.

[3] 付强，左仁辉.基于winpcap实现网络监听技术[J].电脑知识与技术，2008（13）.

[4] 胡剑东，刘晓波.OpenServer中嗅探器的实现方法[J].黑龙江科技信息，2007（17）.

短波通信抗干扰技术 第5篇

短波通信是20世纪30年代发展起来的一种无线电通信方式,由于其成本低、设备简单、方便灵活,现已成为中远距离通信的重要手段,在民用和军事方面都发挥了重大作用[1,2,3]。随着多种抗干扰工程与实践的完善,使短波通信自身存在问题得到良好解决,通信可靠性、稳定性都已提升到一个新的水平[4,5,6,7]。

短波跳频通信因具有良好的抗干扰性能,现已在战场、局部战争中得到广泛应用,战场上各种带内干扰已成为军事通信面临的重要问题。因此加强短波电台的通信抗干扰性能尤为重要[8,9,10]。

为了提高通信电台的抗干扰性能,本文重点构建了GMSK短波跳频电台模型,并在此基础上搭建了干扰抗干扰模型,仿真中通过改变干扰类型,采用自适应干扰对消器对干扰进行抑制,通过仿真得到了在不同信噪比下干扰对消前后对不同干扰的抑制作用。

1 自适应干扰对消原理

基于自适应对消原理的短波电台带内干扰抑制实现的前提是从包含有用信号和干扰信号的环境中提取出干扰信号作为参考输入[11,12,13]。

自适应对消方法原理如下: 采集干扰信号的时间与采集有用信号时间紧密相连,在足够短的时间内,可以认为干扰信号是平稳的,这样就可以基于干扰信号的自相关性和干扰特征,采用自适应对消方法有效抑制干扰,提高信号质量。自适应对消方法原理框图如图1所示,原始输入由携带信息的信号和互不相关的干扰信号组成,而参考输入为相关形式的干扰。对于自适应滤波器,采用基于LMS算法进行抽头权值自适应的横向滤波器。该滤波器使用参考输入,对包含在原始输入端的信号进行估计。从原始输入中减去自适应滤波器输出,即可消除干扰影响。

这种对消方法可以适用于敌方白噪声干扰、定频干扰、梳状干扰和跟踪式干扰的干扰抑制。同时,进行电磁干扰自适应对消的另一关键问题是自适应滤波器的设计,本文采用的算法是基于维纳滤波理论的最小均方算法( LMS) ,LMS算法具有较低的计算复杂度和较好的收敛稳定性。

2GMSK 调制原 理及短波跳频电台通信原理

2. 1GMSK 调制原理

GMSK是在最小频移键控( MSK) 的基础上改进而成的,MSK信号主要优点是包络恒定,并且带外功率谱密度下降快。为了进一步使信号的功率谱密度集中和减小对邻道的干扰,在进行MSK调制前先通过一个高斯型的低通滤波器。此高斯型低通滤波器的频率特性表示为:

式中,B为滤波器的3 d B带宽。

将式( 1) 做逆傅里叶变换,得到此滤波器的冲激响应为:

式中,

由于h( t) 为高斯特性,故称为高斯型滤波器。

2. 2 跳频电台通信原理

跳频电台通信原理框图如图2所示。

基本工作原理如下: 在发射机中,输入的信息对频率为fs的载波进行调制,得到调制信号。独立产生的跳频序列控制频率合成器在不同的时隙内输出频率跳变的本振信号。用它对调制信号进行变频,使变频后的射频信号频率按照跳频序列跳变,即为跳频信号。在接收机中,与发射机跳频序列一致的本地跳频序列控制频率合成器,使输出的本振信号频率按照跳频序列相应地跳变。跳变的本振信号,对接收到的跳频信号进行变频,将频率搬回到固有频率,实现解跳。解跳后的调制信号,在本地载波作用下,经解调后,恢复出信息[14,15]。

3 GMSK 跳频电台通信仿真模型建立

GMSK跳频电台通信模型如图3所示。仿真模型包括: 信号源、信道、调制解调器、混频器、跳频器、干扰模块和误码率计算模块。干扰信号模块分别设置为白噪声干扰、一定频率的正弦信号、多个正弦信号叠加来模拟窄带噪声、定频干扰和梳状干扰。

在图3基础上加入自适应对消器( 基于LMS算法) ,如图4所示。LMS模块desired端为有用信号与干扰信号的混合信号,input端为干扰信号,由于2个端口都有干扰信号,分析2路干扰信号的相关性,LMS输出端输出对消后的信号。

子系统跳频器由PN序列PN Sequence Generator模块、Buffer、Bit to integer Converter、Unbuffer和压控振荡器Discrete - Time VCO模块组成,如图5所示。PN Sequence Generator的采样率为1 /250,其本原多项式为x4+ x3+ 1 ,周期为31个码元,对应64个调频点。伪随机序列通过Bit to integer Converter产生与之相对应的整数s,输入到压控振荡器,则当s在0 ~ 31变化时,就能够产生32个跳频点。压控 振荡器频 率为4 k Hz,灵敏度为100 Hz / V,所以得到 跳频载波 的频率范 围为4 ~ 7. 2 k Hz。

4 仿真结果分析

在图4所示系统中,设置AWGN信道BT = 0.3,为了得到不同信噪比下,加入不同干扰方式下的误码率性能,通过改变AWGN信道的SNR参数,分别设置为 - 20 d B、- 15 d B、- 10 d B、- 5 d B和0d B,分别记录加入干扰前后的误码率,统计后得到的误码率曲线如图6、图7和图8所示,分别代表了加入白噪声、定频干扰和梳状干扰后的误码率曲线。

在仿真中可以看到当信噪比逐渐增大时,误码率逐渐变小; 比较图6、图7和图8所示可以看出,梳状干扰对通信性能影响较严重,定频干扰与白噪声干扰次之; 当干扰信号为白噪声时,经过自适应对消后的系统误码率逐渐减小,并在SNR = - 15 d B时趋于稳定,误码率得到很大的改善; 当干扰信号为定频干扰和梳状干扰时,可以看出,当SNR = - 15d B时经过自适应干扰对消后与未加入干扰时的误码率曲线趋于吻合。由此可以得出: 加入自适应干扰对消器的GMSK短波通信电台对白噪声、定频干扰和梳状干扰起到了明显的干扰抑制作用,并且对梳状干扰的抑制作用最为明显,定频干扰次之,其次则是白噪声干扰。产生这种情况的主要原因在于,梳状干扰、定频干扰信号的自相关性较强,通过自适应对消后,会得到很好的抑制作用。

5 结束语

短波通信电台易受干扰,为了解决带内干扰,得到较好的通信性能,采用了基于自适应干扰对消的干扰抑制方法。主要分析了自适应干扰对消原理、GMSK调制原理以及调频电台通信原理,并且建立了带有干扰模块以及基于自适应干扰对消方法的短波电台通信仿真模型。仿真结果表明,梳状干扰对通信性能的影响较为明显,定频干扰和白噪声干扰次之; 在加入自适应对消器消除干扰后,干扰对消器对梳状干扰抑制效果也最为显著; 同时当SNR =- 15 d B时,误码率趋于稳定,此时误码率最小。

摘要：针对通信电台易受电磁干扰的问题,采用了基于自适应干扰对消的干扰抑制方法来解决带内干扰。主要介绍了自适应干扰对消原理以及高斯最小频移键控(GMSK)调制原理,通过在simulink下建立短波跳频电台模型以及加入对消器的电台模型,仿真中改变干扰类型,得出了对消前后白噪声、定频干扰和梳状干扰在不同信噪比下的误码率。仿真结果表明,梳状干扰对通信性能的影响较为明显,定频干扰和白噪声干扰次之;在加入自适应对消器后,干扰抑制效果显著。

刍议短波通信中的抗干扰问题 第6篇

一、对现代短波通信技术的简要介绍

所谓短波通讯 (Short-wave Comunication) , 是一种无线电通讯方式。它的波长一般在100米~10米之间, 频率范围介于6兆赫~30兆赫之间。短波通讯的发射电波要经过电离层的反射, 才能到达无线电接收设备。由于它主要是利用电离层的反射进行电波传送, 因而他的传送距离可以达到数千乃至上万公里, 是现代是远程通信的主要手段。但是, 由于电离层是一种典型的时变传输媒介, 很容易受到昼夜、季节和天气气候等因素的影响, 因此, 在稳定性方面, 短波通信质量不是太佳, 而且从设备接收到的效果来看, 噪声较大, 有时甚至会造成通信中断。利用这样的信道条件进行数据通讯, 要保证通讯质量, 一般在传输速率上有一定的限制。一般情况下, 短波信道数据的传输速率不能超过200 b/s。另外, 短波信道是带宽受限的信道, 射频频谱显得比较拥挤, 信道间的互相干扰现象也比较严重。上世纪八十年代以来, 随着科技的发展, 短波通信在电波传播研究、频率自适应通信、中高速数据通信、组网通信、自适应跳频及近垂直入射天波通信等方面, 取得了技术上的重大突破, 这就使得短波通信的自身问题和缺点得到了有效的克服和明显的改进。近年来, 微型计算机、移动通信和微电子技术得到了迅猛发展, 人们通过各种新的手段, 比如利用微处理器、数字信号处理 (DSP) 、各种短波自适应通信系统、频率管理预报系统和跳频系列电台等技术, 使短波通信的质量和数据传输速率不断提高, 现代短波通信呈现出青春般的活力。目前, 尽管各种新型无线电通信系统不断涌现, 但是, 短波这一古老和传统的通信方式, 不仅没有被淘汰, 反而仍然受到全世界普遍重视, 在广泛应用和快速发展着。

二、短波通信对于抗干扰性能的基本需求

由于短波通信自身具有平台特性和技术特性, 通信过程中常伴有一定的电磁威胁, 因此, 短波通信对抗干扰能力有一定的要求。主要表现在: (1) 要通过抗干扰和高速数据传输的优化设计, 实现干扰条件下高速数据传输能力的提升; (2) 通过高速调频技术的运用, 实现抗多径干扰和跟踪干扰能力的有效提升; (3) 通过宽带跳频手段, 实现抗阻塞干扰能力的提升; (4) 通过提升抗干扰的实时性和针对性, 实现跳频与抗干扰相结合, 使得短波通信至少能承受三分之一频率表以上的频点干扰; (5) 通过跳频通信和跳频同步的一体化优化设计, 以及更多的间隔猝发实践和变参数的实时跳频, 实现反侦察、抗干扰和抗解惑能力的有效提高; (6) 实通过发射功率同抗干扰体制的有效匹配, 实现短波通信网间电测兼容性的性能提升; (7) 通过组网形式的多样化, 使网系的抗毁和运用能力得到提升; (8) 通过高抗措施的采用, 使自身对于电磁脉冲的防御力得到有效提升, 等等。

三、对短波通信中抗干扰关键技术的分析

1. 短波通信中的频率合成技术

在短波通信中, 频率合成是一项十分关键的技术, 该技术的使用情况对电台性能的好坏有着直接的影响。理论研究和实践应用都表明, 采用DDS技术, 就可有效实现跳频频合器的相关跳速指标。尤其是对于具有较大功率的短波跳频平台, 低相噪和低杂散的设计就非常关键, 设计得好与坏, 直接影响到其网间的兼容效果。另外, 对于功率较小的短波电台, 还应考虑进行低功耗的设计。

2. 短波通信中的混合扩频技术

由于通信器件的限制和技术不足因素的制约, 不论是序列扩频, 还是跳时、跳频, 混合扩频技术在实际应用中, 都会受到一定的限制。在短波通信中, 短波频段不仅限制短波频率的间隔, 使扩谱的大倍数增益难以获取, 而且会导致直扩系统的解扩损失, 并且通信中的直扩技术对于远近效应也难以有效克服, 而且存在极限跳速的问题。短波通信中, 要通过跳频技术和直扩技术的混合利用, 使得二者的缺点与优点间形成互补, 进而促进跳频直扩、跳时直扩、跳时跳频等新型抗干扰关键技术的应用。

3. 短波通信中的非扩频类技术

短波通信中的扩频类抗干扰技术, 主要是通过降低通信中的信号发送功率、扩展通信宽带占用率, 进而在频率域上实现通信系统抗干扰能力的增强;短波通信中的非扩频类抗干扰关键技术, 则主要是在时间、空间域和编码空间上, 对通信体制的常规抗干扰技术进行探索。非扩频类抗干扰技术主要包括: (1) 猝发通信技术; (2) 交织编码和纠错编码、分集技术; (3) 无线电软件技术; (4) 自适应天线技术; (5) Smart AGC和干扰对消技术, 等等。短波通信中非扩频类技术的运用, 为未来短波通信高抗干扰能力的大幅度提升提供了技术上的保障。

四、我国短波通信设备存在的主要问题及发展战略

从目前技术来看, 在未来很长时间内, 短波无线电通信仍将是一种重要的无线电通信手段。目前, 我国的短波通信还存在着一些问题, 比如新老设备并存, 设备种类较多, 设备型号复杂, 各家通信公司一般自成体系, 电台的程式和体制不够统一, 协同通信问题难以有效解决;从通信防御上考虑, 电台制式的单一, 天线种类多和自适应能力差, 难以满足现代信息条件对短波通信提出的抗干扰要求;从信息一体化考虑, 短波电台的组网能力、自适应能力、网络管理和控制功能都还比较弱。因此, 我国短波通信的发展要紧随信息时代对通信业务的要求, 采取必要的应

》接156页对策略:

1. 进一步做好短波通信频率管理系统的发展和完善

根据通信条件的变化, 适时进行选频和换频, 确保通信线路始终工作在传输条件良好的无噪声信道上, 是提高短波通信质量和可靠性的最有效途径。目前, 我国在某一区域内短波通信频率管理系统大都已经形成网络, 这种通信条件, 已经能够达到为网内各条通信线路提供实时频率资源信息的目的。如果能对区域内的短波通信进行有效的网络形式组织, 使得在该区域内既有由若干条探测电路组成的频率网络, 又有以基地站为中心所构成的通信网络, 并使频率控制中心和短波通信的基地站合并成一个区域中心, 那么, 就可以客服解决目前频率管理系统与通信线路互相独立情况下的通信弱点。

2. 进一步加快电台程式和体制的规范化发展

从实用和长远的发展方向看, 短波电台应超越系统界限, 成为通用的通信设备。上世纪八十年代, 美国通过利用自适应调制解调技术, 对30多种系列短波电台进行技术改造, 使地面、机载、舰载无线电通信系统的技术体制得到到了统一, 从而实现了美国同北约盟国不同程式电台的互通。在信息全球化快速发展的新时代, 我国短波通信设备也应走规范化、标准化、系列化的发展道路, 最大程度地减少系统、网络间接口障碍, 提高系统的兼容性, 实现通信资源共享。另外, 要不断加大对新设备的投入, 对部分老旧设备进行技术改造、升级和淘汰;要把短波通信系统建设融入到数字化人和信息一体化的建设之中, 同时, 大力加快战术电台互联网的设备、体制和协议的研究和开发, 加速通信网络的智能化发展。

3. 进一步加强自适应技术研究和抗干扰措施的采用

当今条件下, 实现短波通信的“三维最佳化 (即工作频率、传输起始时间及系统终端位置的最佳化) ”, 是改善现有通信可靠性和可利用性的最优途径。在实际通信中, 电路的终端位置是固定的, 最佳化问题能够有效简化工作频率和传输起始时间的二维选择。因此, 未来的短波通信要进一步发展RTCE技术和缩短自动控制的响应时间, 选择最佳时间, 实现等待和突发, 提高传输数据的速率, 增强现有短波通信的可靠性。在抗干扰措施采用方面, 要采取综合化、多体制并存的抗干扰措施, 通过综合运用各种技术, 以更好地解决信息条件下短波通信的抗干扰问题。可采用的现代抗干扰技术主要有: (1) 直扩技术加跳频技术 (DS+FH) ; (2) 跳时技术加跳频技术 (TH+FH) ; (3) 自适应技术与跳频技术; (4) 扩频技术与非扩频技术; (5) 抗干扰技术与保密技术; (6) 线路压缩扩展技术与抗干扰技术, 等等。

五、结语

现代科技发展迅速, 各种新的通信技术赋予短波通信抗干扰能力的提升以新的活力。随着短波通信抗干扰和自适应能力的不断改进, 随着抗干扰技术应用的日渐成熟, 短波通信中的相关问题将会得到越来越有效的解决, 实现短波通信的长足发展成为可能。我国短波通信要与时俱进, 紧密结合新时代的通信特点, 采取各种切实措施, 促成短波通信集成化、数字化、一体化与网络化的有效结合, 进而实现短波通信业的快速、健康和科学发展, 从而大大促进我国无线电通信技术的快速腾飞。

摘要：目前在国际上, 短波通讯是一种常用的通信手段, 由于短波通讯自身具有独特的特点和明显的优势, 因此, 在现代通讯技术不断成熟的今天, 其应用范围越来越广泛, 短波通讯在通讯领域和其他相关领域的重要地位日益凸显。尽管短波通信在通信方面具有其它通信手段不可替代的地位, 但是, 在现代复杂的电磁通信环境下, 它也和其他通讯方式一样, 面临着各种各样的干扰。因此, 只有不断采用有效的抗干扰技术, 才能增强通信系统和装备的可通率。本文从信息时代对短波通信的需求入手, 对短波通信中的抗干扰问题进行了分析研究, 并针对我国的短波通信发展, 提出了相应的建议和策略。

关键词：刍议,短波通信,抗干扰,问题

参考文献

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[4]张蕴玉, 短波跳频电台设计若干问题探讨[J]《现代通信》, 200 (92)

[5]李晓利, 面向新世纪的短波通信系统[J], 《现代通信》, 200 (03)

[6]赵宏岐, 电子计算机使用安全策略漫谈[J], 经营管理者, 2009 (12)

短波通信共址干扰综合抵消方法设计 第7篇

关键词：短波,干扰,电台,天线

0 引言

短波通信是工作在2~30 MHz频段内的通信方式。短波信号通过天波传输(电离层反射)或地波传输(沿平坦地面传输)实现超视距通信,当使用大功率功放和天波传输方式时,其通信距离甚至可达数千公里,同时短波通信具有站点建设周期短、设备简单、维护费用低、使用方便等特点。短波通信也是唯一不受战争、自然灾害等外界因素影响的,具有极强抗毁能力和自主通信能力的通信方式。多年来,短波通信在军事和民用领域广泛使用。

短波通信设备架设环境受限,特别是各级中心站点,由于要在有限的区域内架设多部短波电台,因此不同程度会受到共址干扰的影响,其中包括:发射信号主频谱对接收信号的干扰,发射信号的带外辐射对接收信号的干扰,发射信号过强将接收机推至饱和等。从通信干扰产生方式上分,以上所述的共址干扰属于积极(有源)干扰中的一种,产生方式为系统自身干扰,而非敌方压制性或欺骗性干扰[1]。文章将通过硬件干扰抵消和软件干扰抵消两个方面详细阐述针对共址干扰的有效应对方法。

1 短波共址建设规模

以某工程项目为应用背景,该项目短波通信中心站建设规模为2套短波收发信机、8套短波接收机、2套短波宽带天线、1套射频多路共享器等,用于实现短波通信远端站组网与接入控制,以及同时接收8个远端站的信息数据。随着需要接入远端站数量的增加,可同时增加中心站短波接收机的数量从而达到扩容的目的。短波通信中心站设备逻辑连接关系如图1所示。

2 软件干扰抵消方法

2.1 电台职能规划

中心站电台由2部收发信机和8部接收机组成,其中规划1部收发信机作为网络维护使用,另1部收发信机和8台接收机作为业务传输使用,如图2所示。将电台职能进行有效规划,实现业务传输和入网与维护两大功能进行分离,为网络运行时隙功能的划分奠定基础,可确保业务传输与网络维护互不干涉,从而通过时间域分离有效避免部分共址干扰的发生。

2.2 频率规划

在30MHz可用频谱范围内合理有效地为各中心站规划出专属的频段和频率,进而选择可用的呼叫信道组和业务信道组,使得各中心站接入频率不重叠,同时使单中心站内收发频率隔离度满足系统抗干扰设计。

(1)可用频谱范围计算:根据天线方向图、工程经验、统计数据和专用软件(VOACAP)计算工作区域内、不同时段、不同季节可用频谱范围,其中要剔除干扰点和专用频点。

(2)全网频率规划:根据计算得出的全网频谱范围,规划各中心站可使用的频率范围。

(3)单中心站频率规划:规划各中心站所使用呼叫信道、业务信道。

(4)频率规划数据库:建立一个全网频率资源规划及使用数据库,详细记录全网频率规划和单中心站频率规划情况。提供频率规划数据库全网更新手段,使得网内所有成员(包括中心站、远端站)获知最新的频率规划数据。

频率规划初步设想如图3所示,同址频率采用较大的间隔,并且同址频率组内频率有一定跨度范围。不同址的中心站频率可以相邻。

2.3 同步接入控制

在中心站和远端站采用GPS时间同步机制,确保全网的时间同步。可将网络运行时间划分成连续帧,每个帧划分成两个时隙,其中包括上行时隙与下行时隙,可根据需求设定各时隙持续时间(τ1和τ2),如图4所示。结合电台职能规划,将上行时隙设计为完成中心站对远端站业务数据的接收以及中心站接收远端站入网申请,将下行时隙设计为中心站向远端站发送业务数据以及网络维护工作。其中下行时隙内完成的业务数据发送和网络维护工作将有网络控制器协调运行,不会出现碰撞的情况。

时隙的划分更加有效地对信道资源进行利用,同时也避免收发信号在远端站的冲突,并且在各级中心站,由于发射机与接收机是同址建设,采用同步接入控制方式也有效地避免了中心站发送信号对接收信号的干扰,保证短波信号的可靠接收。

3 硬件干扰抵消方法

3.1 天线间距设置

共址干扰抵消的最好办法就是将电磁波辐射源各自分离,利用电磁波空间损耗有效地减小干扰信号的影响。应用于本文,则将中心站两个短波天线拉开架设,间隔距离需根据站点频率规划以及短波电台本身抗干扰能力决定。经验值为200m的距离可保证100kHz频率间隔收发无干扰。

天线远距离架设势必需要增加射频馈线的长度,从而带来不必要的射频信号损耗,我们设计选用低损耗的射频电缆,标号为SYV-50-7-2,衰减系数小于3dB/100m,电缆直径约1.4cm。同时射频电缆长度越长也会增加干扰引入的可能性,因此需采用加强屏蔽的同轴电缆,并且在条件允许的情况下,不采用电缆拼接的形式(一个射频连接器将有1~2dB不等的衰减)。

3.2 天线类型选取

短波通信天线是一种能量转换器件,其作用是高频电能与电磁波之间相互转换[2]。按照性能可将短波天线分为全向天线、定向天线和双极天线等三种类型。其中全向天线是指在水平面内增益相差不大的天线;定向天线形成的定向波束具有辐射能量集中的特点,相比全向天线,其增益较高;双极天线属于窄带天线,其阻抗变化很大,需要配置天线阻抗调谐器[2]。

不同天线类型具有不同的天线方向图,并且天线方向图直接决定无线电波辐射方向和增益,影响通信性能,其与天线形式、天线架设高度、天线尺寸、工作频率等几个方面有关系[3,4]。往往天线形式、天线架设高度、天线尺寸是在系统建设初期确定下来,并且不能随意更改的,因此决定天线方向图的主要因素为工作频率的选择。当天线形式、天线架设高度、天线尺寸和主要工作频段等基本参数确定下来,利用专用软件即可估算出天线方向图,在场地建设、覆盖范围、通信距离等条件允许的前提下,合理规划天线部署形式,将存在干扰的天线系统布置在干扰天线电磁辐射主瓣和主要旁瓣外,会起到很好的隔离的作用。

3.3 滤波器技术

滤波器技术是短波共址干扰抵消措施中最常用的手段[5]。短波电台滤波器可分为后选器和预选器。其中后选器作用于发射机功率放大器的前级,对射频小信号进行滤波,可以有效滤除带外宽带噪声、谐波分量,提高发射功率信号质量,降低互干扰信号分量。预选器作用于接收机前端,对接收机的天线输入信号进行滤波,可以有效滤除带外宽带噪声、杂散信号分量,提高接收信号信噪比,提升收信效果。系统对短波滤波器(预/后选器)指标要求如下:

(1)全波段覆盖:2~29.999 99MHz;

(2)后选器增益:0~4dB;

(3)驻波比:≤2;

(4)选择性:±5%选择性,优于20dB;±10%选择性,优于45dB;

(5)谐波抑制(后选器):≥45dB;

(6)3dB通带带宽:2~3.999 9 MHz,±64kHz;4~9.999 9MHz,±128kHz;10~30MHz,±256kHz;

(7)三阶截点(预选器)≥30dBm;

(8)预选器阻塞:≥90dBuV;

(9)预选器带内插损:≤4dB;

3.4 硬件设计与改造

作为业务传输用的一组电台包括1台收发信机和8台接收机,它们共用一根天线,为了避免增加独立RF隔离器带来的实现难度和不可靠性,可对短波收发信机硬件做图5设计。短波收发信机增加1路RF输出接口,用于连接多路共享器。收发切换与收发隔离保护仍保留原有电台内部控制机制不变。对收发信机内部继电器的可靠性分析,选用性能好、可靠性高、使用寿命长的继电器产品。

利用短波收发信机内部收发信号隔离功能,相当于起到收发时间隔离的作用,可有效降低发射信号对接收信号的影响。

4 结束语

短波共址干扰是短波通信站点建设面临的主要干扰问题。文章从实际工程角度,通过硬件干扰抵消和软件干扰抵消两个方面详细阐述共址干扰的应对方法。文中所阐述的多种方法综合使用,可以有效抵消共址干扰的影响,提高短波通信信道利用率、信道容量和传输效率,对短波通信工程规划与建设起到很好的指导作用。

参考文献

[1]肖宁,黄山良,熊朝华.一体化防空探测系统抗干扰技术[J].指挥信息系统与技术,2012(03):35-39.

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[4]辛琦.移动通信天线及短波天线关键技术研究[D].西安:西安电子科技大学,2013.

短波通信抗干扰技术 第8篇

1干扰抑制系统结构

通信对抗一体化的核心技术是建立在频谱感知基础上的, 频谱感知即是对干扰信号的探测识别,完整的频谱感知模块的硬件结构如图1所示。从探测通道能够获得感兴趣频带内信号的占用情况,通过编制算法软件进行后续的多域信号分析处理,即可采取对应的抗干扰措施。

2干扰抑制系统分析

信号特征提取和模式识别是多模式多域抗干扰通信的第一步,特征提取和模式识别对多模式多域抗干扰通信非常重要,它能使系统实时获得当前频率集的通信质量,并为下一步的抗干扰策略选取提供依据。图2给出了干扰识别的流程图, 它可以分为5个主要步骤。

2.1频率跳变

频率跳变是指把通信侦察机的接收频率调整到下一个所要探测的信道,这里由DSP和FPGA联合控制频率合成器的本振频率。该系统采用双接收通道,一个用于接收数据,一个用于频谱感知。本系统采用数字化信道接收机来实现频谱感知, 以信道带宽为间隔,进行快速扫描。扫描方式有两种,即按全频段顺序扫描和按预置频率集扫描。为了方便对干扰模式的识别,一方面,侦察机的侦察跳变规律与通信中所使用的跳频图案不一致,这样便于实现对各种干扰样式的探测;另一方面, 由于侦察某一信道所需时间要远小于跳频通信中在这一信道的驻留时间,因此在很短的时间内可以实施对整个频带的快速扫描。

2.2信号采集

为了对当前的信道进行有效分析,必须采集足够多的信号样本,同时,为了提高侦察的速度,跳频扫描速率也必须足够快。这样一来,需要对采样速率和跳频驻留时间联合设计,进行折中处理,才能准确获取当前信道接收信号的频谱特征。即在每一跳的驻留时间内,得到多个采样点,对下变频器输出的I/Q两路数据分别保存,等待后续处理。

2.3功率谱估计

循环谱检测法主要是为了实现接收信号功率的精确检测, 本系统设计中将循环谱检测应用到MPSK检测中,以确定合适的判定 门限 。 通过测量MPSK信号的周 期循环谱 在f = ±fcα = 1/Tc处的峰值大小,来相应精确计算信号的接收功率,而这两个参数( fc与Tc)在检测过程中对我们来说是已知的,因此在检测过程中仅需要计算MPSK信号的周期循环谱在该处的峰值即可而并不需要计算它的整个周期循环谱,从而大大降低了该算法的计算复杂度。

此外,在战场恶劣电磁环境中,干扰都是动态变化的,特别是跳频干扰时,其变化速率更快。因此,对宽频带全频段扫描的各频率点能量值需要增加记忆性,从而能够感知跳频信号对系统的影响。稳健频点能量估计框图如图3所示。

由图可以看出,稳健频点能量估计实现了快充慢放机制。 工作机制如下:

第一步先比较当前检测的频点能量与记忆能量值比较,若前者强,则以前者检测结果为准,否则进行第二步。

第二步将记忆能量值与当前检测值经过IIR低通滤波器, 实现慢放过程。

这样就从时频二维对宽频段信号进行了检测,防止检测的最佳工作频点落入跳频频率集中,这样就会不断造成数据业务信道工作频率点的转移。

2.4特征提取和选择

根据模式识别理论,原始数据组成的空间称为测量空间, 分类识别赖以进行的空间称为特征空间,通过变换,将测量空间中表示的模式变为特征空间中表示的模式。

根据干扰信号与通信信号以及背景噪声在频域上体现出的不同特性,确定在频域上进行特征提取。对于未知随机信号,无法像用数学表达式精确表示,而只能用它的各种统计平均量来表征。根据累计多次探测的全频段功率谱,可以计算得到均值和方差,因此我们将这些均值和方差序列作为分类的二维特征空间。

该模块中的特征提取是面向抗干扰策略。我们要提取两个特征:最佳工作频率点和干扰分布。最佳工作频率点就是在允许通信的频段内,通过稳健频率点能量估计算法估计出一段时间内的受干扰最小的频率点。干扰分布是通过稳健频率点能量估计值与循环谱检测算出的干扰门限值进比较确定某频点是否受干扰,然后确定受干扰的频率点占通信频段的百分比。

2.5干扰模式分类识别

短波信道干扰方式可分为跟踪干扰、压制干扰和梳状干扰;干扰的类型可分为静态干扰、动态干扰和回放干扰;干扰模式主要有扫频干扰、伪码干扰、白噪声干扰和FSK干扰等。

通过建立干扰模型库,对干扰样式进行可靠估计,将干扰划分成典型干扰与非典型干扰。

这里给出一种基于模式识别的典型干扰样式识别方法,仅以无干扰、单音干扰、窄带干扰和重度干扰为例进行粗识别。 根据有无干扰以及常见的干扰样式,可以分为四种情况:

1当接收信号中不含干扰时,信号的功率谱基本保持平坦特性,谱均值和谱方差在较小的范围内变化;

2当接收信号受到轻度干扰时,如果是单音干扰,必然存在少量数据均值和方差远远大于其它数据;

3当接收信号受到轻度干扰时,如果是窄带干扰,除了存在少量数据均值和方差远远大于其它数据外,还有一部分数据均值较大,而方差较小;

4当接收信号受到重度干扰时,除了存在大量数据均值和方差远远大于其它数据外,还有相当多的数据均值较大,而方差较小。

根据这四种情况下功率谱均值和方差分布的不同特性,可采用C-均值算法中的模糊C均值分类(FCM)算法进行干扰识别。识别过程如下:

1将探测得到的功率谱均值m和方差 σ2,显示在 (m,σ2) 的二维空间内;

2综合考虑以上四种情况,设定C = 4,采用FCM算法对数据进行分类;

3根据四个聚类的中心 (m1,σ12) ,(m2,σ22) ,(m3,σ32) 和 (m4,σ42) 的分布特性和每一类的属性特征,判断接收信号中是否存在干扰,以及存在哪一种干扰。

3综合抗干扰措施

信号特征提取和模式识别是多模式多域抗干扰通信的第一步,如何对各种干扰进行消除是多模式多域抗干扰通信的第二步。这里给出基于时域抵消、频域陷波和子带变换的综合抗干扰处理技术。通过干扰样式的信号特征识别、干扰归类处理、弱信号检测、多域干扰消除等手段,实现了多模式多域抗干扰通信,提高了复杂电磁环境下的通信可靠性。

3.1基于干扰模型库的干扰估计抵消抑制

对于典型干扰,可结合干扰模型库,通过特定干扰处理细则,对干扰进行有效的抑制。以干扰的观测信号为期望信号, 根据典型干扰信号和数据传输波形信号明显区别,对各种干扰信号进行估计,在此基础上采用基于模型库的干扰估计算法, 确定当前接收信号存在的典型干扰样式、强度、出现规则等干扰信号特征,利用本地再生干扰样式与输入信号相减运算抵消动态干扰。采用时域抵消的干扰滤波方法可以逐采样点更新权值,具有提高输出信干噪比,跟踪速度快等优点。对于静态干扰可采用频域窄带滤波技术滤除多达4个窄带干扰;对于动态干扰结合干扰模型库,在时域上进行抵消处理,削弱干扰影响;对于回放干扰,通过传输波形和时间相关联的方式,使回放干扰随时间的推移,不能形成有效干扰。

图4给出了采用的干扰估计抵消抑制原理框图。

由于短波信道上存在干扰的多样性,干扰模型库只能对单音、多音、扫频等典型干扰进行有效的抵消处理,采用干扰估计抵消滤波方法的性能受干扰样式影响很大。对于非典型干扰, 则以信息比特为期望信号,按照最优准则令信息比特滤波估计值与期望值之间的误差最小化来提高输出信干噪比,这种方法可以适用于任何干扰,但需要采用已知的训练序列作为期望信号,在收敛后转入判决反馈模式,利用接收判决的信息比特作为期望信号。

3.2自适应子带变换

针对非典型抗干扰处理技术,我们针对短波信道特点,给出并实现了基于自适应子带变换的变换域处理算法。该算法具有优良的时频域特性和多分辨分析特性,能随输入信号灵活地调整其时频分辨率,自适应地选取与信道匹配的基底,迅速地把干扰定位在一个频域范围,干扰抑制器的正交镜像滤波器具有良好的幅频特性,能更彻底地抑制干扰,对有用信息的滤除极少,特别适用于非平衡信道。

3.3多域多模干扰处理效果

综合抗干扰处理策略及其效果图如图5所示。

4抗干扰性能仿真与测试

针对跳频点的稳健频点能量估计仿真图如图6和图7所示。图8和图9给出了ISE Chip Scope频谱感知实测结果。以当前通信频率集带宽60MHz为例,图8表示干扰带宽为12MHz轻度干扰时的频谱探测波形,图9表示干扰带宽为40MHz重度干扰时的频谱探测波形。由实际感知结果可见,能够获得精确的频谱占用情况。

5结论

本文主要研究了短波通信中如何抑制有意和无意的电台干扰,分析了各种干扰样式对不同短波通信系统的影响,并提出了针对各种干扰的信号增强技术和多模多域的抗干扰策略, 通过计算及仿真证明,多模式干扰自动识别系统,能模仿实战环境中的干扰情况,然后针对不同干扰模式,采取相对应的多域抗干扰措施,达到了消除干扰的目的。

摘要：该文针对短波复杂电磁环境下多种干扰的特点和常用干扰抑制算法的性能,提出了一种多模多域的抗干扰技术方案,分析了这种技术方案对典型干扰样式的抗干扰效果,并通过计算及仿真证明,达到了抗干扰的目的。

短波数字通信系统关键技术探讨 第9篇

1自适应均衡技术

在段波数字通信中, 在短波信道的相关带宽信号的调制带宽的情况下, 会产生码间干扰, 调制信号也会随之展宽。使用均衡技术可以有效消除码间干扰, 同时消除其对信道畸变进行补偿, 能够在接收端正确地重建发送信号, 是一种滤波技术。短波通信信道具有未知性和时变性的特征, 所以在设计时, 滤波器应该能够对短波信道的改变进行适应和调整, 能够自动调节, 所以这种技术叫做自适应均衡技术。

自适应均衡技术有两类, 第一种是传统的自适应均衡, 另一种是盲均衡。其中盲均衡可以用于无法发送训练序列的情况中, 也可以应用于实时性要求不高的情况, 但是短波数字通信系统对实时性要求较高, 所以传统的自适应均衡技术仍然是短波通信的主要技术, 其具有高性能的发送训练序列, 能够满足短波通信的要求。

传统的自适应均衡需要发送一个训练序列, 能够调整自适应均衡器的系数, 使其能够在大范围内迅速收敛, 也能够保证在均衡过程中用来进行跟踪, 能够更加逼近真实的信道。这种方法会降低传输速率, 但是这种自适应算法会加快收敛速率, 能够达到较好的性能, 而且算法易于实现。

在短波数字通信中信道均衡是一个十分重要的问题, 数据在传输中会有码间干扰的存在, 使接收端的信号产生畸变, 一些简单的解调处理不能够很好地恢复发送的数据, 有可能会出现错误。为了克服信号失真和码间干扰, 信道均衡是最有效的方法, 利用信号的先验信息, 采用相应的算法估计信道特性, 来补偿信号失真, 能够使数据在接收端得到正确的重现。由于短波信道的特性, 均衡器必须要能够跟踪信道的时变特征, 应该使用自适应均衡器。

自适应均衡器有两种工作模式, 一种是训练模式, 另一种是跟踪模式。发射机首先发射一个定长序列, 序列已知, 这能够使均衡器在接收机中可以适当地调整设置。典型的训练序列是一个二进制的伪随机信号, 训练序列之后是要传输的数据。自适应均衡器通过一定的算法来评估信道特性, 并且对信道作出补偿。设计训练序列要求做到在最差的情况下也能够获得恰当的滤波系数, 在训练序列执行完后所获得的滤波系数接近最佳值。接受用户数据时自适应算法能够适应不断变化的信道, 不断改变滤波特性。

2信道编码技术

短波信道是一种衰落信道, 短波信道中突发错误是不可忽略的, 多径信道的干涉相消会出现大衰落, 错误的概率会非常大, 纠正这些错误可以使用纠正突发错误的码来实现。

2.1交织

无线信道的变化相对于符号持续时间来说是缓慢的。典型的移动台在衰落深陷区会持续几十毫秒。一般的码不能纠正大量错误, 在使用交织后, 每个符号会有独立的衰落, 即使有些符号较差, 也能够恢复出信息, 如果没有交织, 有效性会下降很多。交织在与编码结合时能够减少平均误比特率, 对于没有编码的系统, 交织器仍然能够起到分散突发错误的作用, 但是并不能减少平均误比特率。交织会增加传输等待时间, 在最大等待时间小于衰落深陷持续时间的情况下, 交织器的有效性会大大降低。交织器有两种, 一种是分组交织, 另一种是卷及交织。前一种与分组编码一起使用, 后一种与卷积编码结合使用。

2.2分组码

最简单的线性分组码是汉明码。分组码将数据源分组, 在分组内计算出一个更长的码字并且进行传输, 冗余度越高码率越低, 纠正错误的概率越强。分组码的理论和实际已经很成熟, 已经得到了广泛的使用, 但是还存在缺陷, 比如分组码是面向数据块的编码方式, 要等到整个码字全部接收完毕后才能进行译码, 数据块较长时会有较大的系统时延, 分组码对于帧同步的要求非常高, 也会造成一定的增益损失, 所以在低信噪比情况下分组码的纠错能力很弱。

2.3卷积码

卷积码由连续输入的信息序列得到连续输出的编码序列, 利用了各码组的相关性, 在编码器的复杂程度相同时, 卷积码获得的增益更大, 也能够容易的实现最佳译码。卷积码被广泛的使用在数字通信系统中, 发展前景很好, 也已经成为了国际卫星通信的标准码。

2.4级联码

是一种利用短码构造长码的技术, 在通信系统和数据存储系统中得到了广泛的应用, 能够减小译码的复杂度, 获得较高的可靠性。

2.5 Turbo码

也成为并行级联卷积码, 将卷积码和随机交织器相结合, 实现了随机编码。Turbo码能够接近香农极限的译码性能, 抗衰落干扰能力强。

3总结

自适应均衡技术和信道编码技术能够有效地提高短波数字通信系统的可靠性和有效性, 论文首先讨论自适应均衡技术, 然后分析了信道编码技术, 讨论了这两项技术的特点和具体技术。但是这些技术或多或少还是存在一些问题, 所以还需要技术人员的共同努力, 改善系统性能, 提高系统有效性。

参考文献

[1]蓝富钟.自适应均衡技术在通信中的作用探讨[J].科学与财富, 2014, (6) :278-278.

[2]范伟, 朱家成, 胡飞等.短波自适应通信的信道仿真算法研究[J].通信技术, 2013, (2) :19-21.