卫星通信抗干扰系统

卫星通信抗干扰系统

一般可理解为，通信装备及系统为对抗干扰方利用电磁能和定向能控制、攻击通信电磁频谱，以提高其在通信对抗中的生存能力所采取的通信反对抗技术体系、方法和措施。

一般说，通信抗干扰的基本体系、方法、措施可分为三类：

1、信号处理。如直接序列扩频技术(DS-SS)，其关键参量是作为时间函数的相位；跳频技术(FH-SS)其关键参量是作为时间函数的载频；等等。

2、空间处理。如采用自适应天线调零技术，当接收端受到干扰时，使其天线方向图零点自动指向干扰方向，以提高通信接收机的信干比。

3、时间处理。如猝发传输技术，由于通信信号在传输过程中暴露的时间很短暂，从而大大降低了被干扰方侦察、截获的概率。

通信抗干扰技术研究的就是在已知或预测敌方的干扰手段情况下，在上述技术基础上(当然不排除以后有新的技术类别)选取适当的技术手段来消除或减轻敌方干扰，而使我方需要进行的通信能够延续的一项技术。对敌方的干扰性质，强度、种类、手段、采用的体系，了解得越清楚，采取的措施越有针对性，取得的效果也越好。由于敌方的对抗手段往往是综合的、多变的，有的可能是完全新颖的，所以抗干扰的手段也必须采取多种方式的结合才能取得较好的效果。

通信抗干扰技术的特点：

1、对抗性强，技术综合性强，难度高，发展快，某种程度上说是敌我双方智慧和技术的斗争。通信的成败关系着战争的胜负，所以此技术对抗性很强。通信抗干扰有了新技术，搞对抗的就想新的对策，反过来也一样，这样就促进了技术的发展和难度的提高。

2、对技术的实用性和可靠性的要求高，通信抗干扰必须在战场上实际解决问题。指标高而不可靠或不实用是不能容忍的，其后果不堪设想。

[相关技术]通信对抗；扩频技术；抗干扰电台；卫星通信抗干扰

[技术难点]

1、提高跳频速率有利于抗干扰，但跳速提高需解决如下问题：接收机中频滤波器产生的瞬时扰动问题；发射机功率输出截止状态产生的过渡问题；频率合成器高速频率切换问题；对邻道的干扰问题；同步问题。

在短波跳频时，高速跳频的频率合成器、宽带天线、宽带功放都是技术上应当解决的问题。

2、扩频系统中常用的专用高速集成电路（例高速PN码发生器、调制器等）及数字信号处理器DSP的开发和研制生产是通信抗干扰技术突破的重要保证。

3、新型扩频码的研究和工程化。这既是发展方向，又是技术难点。

4、自适应天线对于干扰信号的抑制原理已如前述，目前已得到越来越多的应用。正在成为通信抗干扰技术的一个重要方面。但在H F/VHF/UHF实现自适应调零天线，目前尚有一定困难。

[国外概况]

在电子对抗中，谁赢得了通信的主动权，谁就可以取得战争的胜利。抗干扰通信是电子战的一部分，国外许多国家都非常重视通信抗干扰技术的发展，都投入大量人力、物力、财力进行通信抗干扰技术的研究。由于扩展频谱技术具有信号频谱宽、波形复杂、参数多变、安全隐蔽等显著特点，已成为当代通信抗干扰技术的重要发展方向和体制，也成为通信对抗技术的主要发展方向与体制。国外常用的有跳频技术、直接序列扩频技术、跳时技术、混合扩频技术等。当然还有非扩展频谱类的抗干扰技术，如自适应天线技术、猝发通信技术、纠

错编码与交织编码技术、分集技术等。我们以扩展频谱技术为主，适当结合其它方式来介绍通信抗干扰技术。

一、扩展频谱抗干扰技术

1、跳频技术(FH)

跳频技术是用扩频码序列去进行频移键控，使载波频率不断跳变而扩展频谱的一种方法。它是一种比较成熟的抗干扰技术，具有较强的抗干扰能力，已在战术通信中得到广泛的应用。

国外自六十年代起就对跳频体制的理论和技术进行了研究，七十年代即研制出实用的跳频电台，到了八十年代，跳频电台已成为世界各主要国家的重要通信装备。随着调制技术、编码技术、微电子技术、特别是DSP技术和计算机网络技术的迅速发展，跳频技术在90年代又有了新的发展，目前正向着自适应、高速、变速率和宽带的方向发展。

初期跳频电台大多采用分频段跳频，其跳频带宽也较窄，跳频速率也较低。例英国450系列UHF/SSB电台的带宽为5MHz，跳频速率仅30跳/秒。专家们分析，快速跟踪式干扰很难对中高速跳频电台进行有效干扰，可采用a.提高跳频速率；b.加大跳频带宽，既可分频段跳，也可全频段跳；c.变速跳频；d.适当增加跳频组网数目等方法来对付快速跟踪式干扰。而对于宽频段阻塞式干扰则除同上a、b外，还可采用自适应跳频的办法。例如,美国的Milstar军事星在EHF频段因频谱资源丰富，可在1GHz的频带内实现快速宽带跳频，使得现有的干扰技术无法对它实施有效的干扰。法国Thomson－CSF公司的350H系列电台和SYSTEME－3000系列中的TRC－3500电台都利用了S KYHOPPER自适应跳频模式。能有效地对付阻塞干扰和点频干扰，提高信道利用率（达50%），并改善通信质量。另外，英国Racal公司生产的Panther-H高频电台有通用定频、自适应定频和智能跳频三种方式。在智能跳频方式中可对128个频率扫描，从中选出一组静噪频率。据称这种智能跳频方式在传输质量上优于传统方式，而且比SKY HOPPER自适应跳频能力有所提高。采用跳速多变的方式，可不断打

乱敌方的侦察和跟踪部署，是有效的抗跟踪干扰措施之一。目前，国外报导的变速跳频电台多是半自动变速或有限种跳速随机可变，有些可通过随机性信令实现跳速索引。如美国Litlon公司早在80年代中期就推出多速率的7680抗干扰通信设备。法国Thomson－CSF公司1 996年推出的海军电台ERM－9000（VHF/UHF）亦具有低速和快速跳频能力。PR4G系列电台之一TRC9600机载跳频电台具有快速/中速跳频速度变换能力。南非Grinel通信公司生产的TRC－1600背负电台是一种多速率（慢、中、快）多波形抗干扰电台，该公司推出的另一种TRC－1600多模式背负电台具有可变跳频带宽（5MHz－175MHz）和可变跳速（4－33Hz（SSB），70Hz（FM/AM））功能，同时还有智能AF C（自动频率控制）、AGC（自动增益控制）等功能。瑞典Shadow技术公司于1995年推出的SFH－41型CHAMELEON跳频VHF手持电台有3个跳频速率（分别为12.5、20、50跳、秒），且跳速在任何频率上的驻留时间都很短。现有扫描器还很难锁定这样的信号，因此其防窃听、抗干扰能力更强。

功率自适应跳频是通信方对每个有效频率自适应地调整发射功率，使功率输出在满足收端正常接收的情况下达到最低，提高信号的隐蔽性，从而达到抗干扰目的，其关键技术是宽带、大动态范围的可变增益功率放大器。以色列Yadiran通信公司的HF－6000自适应HF /SSB跳频电台，可在全频段自适应跳频，其跳速在15－20跳/秒范围可变。具有自适应射频功率输出，自动化信道频率选择，机内自动建立链路等功能。

此外，跳频空闲信道搜索跳频（跳频FCS）是一种新的跳频自适应技术。法国Thomson－CSF公司的新型战术通信系列电台PR4G在1 996年的改进中增加了跳频空闲信道搜索功能，这种方式在每次通话前对全部信道进行空闲信道检测，即使大部分频率被干扰，仍可保持通信。

分跳频（DFH）技术是一种新的跳频技术，美国Lockheed Sande rs公司1995出品的HF增强型相关跳频电台（CHESS）是一种能保障低截收和检测概率及高抗干扰能力的高速短波跳频系统。它是新一代短波扩展频谱技术的代表。跳速5000跳/秒，信道探测每秒开销200

个频率，其余4800个频率用于传数据。无纠错时最高数据率可达19. 2kbit/s。当以4.8kbit/s速率发射时，电台误码率为1×10－5。

2、直接序列扩频技术（DS）

直接序列扩频是一种真正对抗的抗干扰体制，它将有用信号在很宽的频带上进行扩展，使单位频带内的功率变小，即信号的功率谱密度变低，通信可在信道噪声和热噪声的背景下，用很低的信号功率谱进行通信，使信号淹没的噪声里，敌方不容易发现信号。该技术的特点是信号隐蔽性好，截获概率低，并能抗多径干扰，而且容易实现码分多址体制。

直接序列扩频技术在卫星通信，例跟踪与数据中继卫星系统、微波通信、数字蜂窝通信中结合CDMA多址技术及军用电台中得到了广泛的应用，提高了通信的抗干扰能力。由于器件的进步及混沌理论的直接序列的出现，使直接序列系统更利于同步和减少码间串扰，为实现超宽带序列扩频创造了条件。

典型的产品有美国SICOM公司1995年在美国95年联合武士互通性演示验证（JWID'95）演示会上演示它开发的宽带短波收发信机。而西德TST公司生产的TST－2007无线保密电台，采用直接序列扩频技术，在29MHz带宽上编码，使每赫兹的功率很少，以致在近距离上也难以检测到传输信号。

为了增加直扩系统的处理增益，常可采用M元扩频的方法，M元扩频（或称软扩频）方式将基带信号的K个比特分成一组，从而形成一个K位的地址信号，总共有2k地址，每个地址对应一个伪随机码。使用的伪随机码的数目比直扩方式增加了2k －1个，码长增加了K 倍，处理增益增加了10lgkdB，因而其抗干扰能力也相应提高，但设备复杂度也提高。

直接扩频技术（包括M元扩频）虽得到广泛应用，但在VHF战术通信等场合往往有明显的远近效应，因此一般应用时要采取混合方式，同时还需采取增加扩频码码长，直扩码型的种类以及采用交织编码和纠错编码技术等增强措施。