通信干扰与抗干扰综述

通信干扰与抗干扰技术综述

班级： 0108**

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目录

一、通信干扰 (2)

1.1 通信干扰的特点 (2)

1.2 通信干扰的分类 (3)

1.3 信干扰的一般过程和影响因素 (5)

二、通信抗干扰 (6)

2.1概述 (6)

2.2通信抗干扰原理 (7)

2.3抗干扰技术 (8)

三、直接序列扩频 (8)

3.1 DS扩频技术基本原理 (8)

3.2 DS抗干扰性能分析 (10)

四、小结 (12)

一、通信干扰概述

1.1 通信干扰的特点

对无线电通信过程的干扰是在无线电通信技术诞生之前就已经客观存在了，如天线干扰和工业干扰等，但是人为有意的无线电干扰却是在无线电通信技术成功应用于战争研究之后才发展起来的。其特点可归纳如下。

1.对抗性

通信干扰是为了破坏或扰乱敌方的无线电通信。其信号发射目的不在于传送某种信息，而在于用干扰中携带的信息去压制和破坏敌方的通信。

2.进攻性

无线电通信是有源的、积极地、主动地，他千方百计的“杀入”到敌方通信系统内部，所以干扰是有进攻性的。

3.先进性

通信干扰每时每刻都以敌方为对象，因此它必须跟踪敌方通信技术的最新发展，并且设法超过敌方，只有这样才能开发出克敌制胜的通信干扰设备。

4.灵活性和预见性

作为对抗性武器，通信干扰系统逆序具备敌变我变的能力，现代战场瞬息万变，为了立于不败之地，通信干扰系统的开发和研究必须注重功能的灵活性和发展的预见性。

5.技战综合性

通信干扰系统有如其他武器一样，其作用不仅取决于技术性能的优良，在很

大程度上还取决于其战术使用方法。

6.综合对抗性

无线电通信系统随着现代化战争的发展，已从过去单独的、分散的、局部的发展成为联合的、一体的、全局的通信指挥系统。

7.工作频带宽

无线电通信干扰设备随着现代军事无线电技术的发展，需要覆盖的频率范围已经相当宽，甚至可以达到十几千赫到几十千赫。

8.反应速度快

在跳频通信、促发通信飞速发展的今天，目标信号在每一个频率点上的驻留时间已经非常短促，这就要求通信干扰系统的反应速度十分迅速。

9.干扰技术难

雷达是以接收目标回波进行工作的，回波很微弱，干扰起来比较容易；而通信以直接波方式工作的，信号较强，所以对通信信号的干扰和压制比雷达干扰需要更强大的功率。总之，通信干扰技术领域中需要解决的技术难题有很多。

1.2 通信干扰的分类

通信干扰是建立在通信侦查基础之上的，主要任务是干扰地方接收设备。在工作中，无线电接收设备的干扰是多种多样的。

人为的干扰，按其产生方法，在无线电通信对抗中分为积极干扰和消极干扰。积极干扰由发射机发射或转发某种电磁波；消极干扰是利用本身并不产生电磁辐射的干扰物有意识的改变电磁波的传播情况。

无线电通信有源干扰，从战术上考虑可以采用两种完全不同的手段，一是用干扰机发射某种干扰信号，以某种方式覆盖地方信号频谱。这种遮盖性干扰通常称为压制性干扰。二是模拟性干扰或迷惑性干扰，常称为欺骗性干扰。

综上所述，在无线电通信干扰中，压制性干扰比欺骗性干扰在技术上更能反映干扰的特点。

1.2.1压制性干扰

1.按干扰信号的频谱宽度分类

1）瞄准式干扰。瞄准式干扰是指干扰的载频与信号的频率重和，或干扰信号和通信信号的频谱宽度相同。

瞄准式干扰，通常每个干扰频率对准相应的一个通信信号频率实施干扰，但一开机干扰多目标的情况在外军中已被广泛的使用。例如，俄军P-378短波通信干扰机、P-330超短波通信干扰机，可分别实现一步干扰机同时干扰四个或三个不同信道的信号。

2）半瞄准式干扰。半瞄准式干扰与瞄准式干扰相比，频率重合的准确度较差，及干扰信号频谱与通信信号频谱没有完全重合。通常干扰信号的频谱比被压制的敌方通信信号的频谱宽些。

由于半瞄准式干扰功率不集中，利用率低，只有在特殊情况下使用。如敌方信号出现时间短，来不及瞄准，或者有的通信方式来说不需要准确的频率瞄准也能有较好的干扰效果。

3）阻塞式干扰。阻塞式干扰又称为阻拦式干扰，其干扰辐射的频谱很宽，通常能覆盖地方通信站的整个工作频段。

其优点是无需频率重合设备，也不需要引导干扰的侦察设备，设备相对简单，能够同时压制频带内多个通信台站。但其缺点一是干扰功率分散且效率不高；二是在施放阻塞式干扰时，落入到其频带内的己方信号也受到干扰。

4）扫频式干扰。扫频式干扰是指干扰发射机的载频在较宽的频带内按某种方式由低端到高端，或由高端到低端，连续变化所形成的干扰。

这种干扰具有干扰反应时间短、机动中仍可进行干扰、管理方式自动化等特点。如法国的“狐狸”系统、英国的“雄鹰”和“神鹰”系统，可分别预置10信道/站和16信道/站等。

2.按干扰信号的调制方式分类

1）键控干扰。键控干扰信号是未经任何调制的单一频率信号，通常使用手动或自动将键控干扰信号发射出去，主要用于干扰振幅键控和频率键控的听觉无线电报和视觉印字无线电报的通信系统。

2）音频杂音调制干扰。使应用某种信号（音频、杂音）调制干扰发射机载波所形成的干扰，包括振幅干扰、调频干扰和调相干扰，主要用来压制各种相应的调制方式的无线电通信。

3）脉冲干扰。利用干扰机发射一系列脉冲信号或类似于被干扰机脉冲信号而形成的干扰。特点是作用时间短促，脉冲功率大，通常用于干扰脉冲信号通信和数字通信。

4）纯噪声干扰。又称随机干扰，干扰信号由射频噪声源直接产生的起伏噪声经放大而形成的干扰。

5）综合干扰。是指利用两种以上的调制或键控方法形成的干扰。

3.按作用强度分类

1）压制性干扰。干扰信号强度大大超过被干扰信号强度，使敌方在被干扰频段失真度超过50%，一般叫做干扰强度3。

2）强干扰。使用干扰功率较大的干扰机对敌方进行通信干扰，使敌方在被干扰频段失真度大15%-20%,一般叫做干扰强度2。

3）弱干扰。发射较小的功率对敌方的通信进行干扰，使敌方在被干扰频段失真度不超过3%-5%，一般叫做干扰强度1。

4.按辐射方向分类

1）强方向性干扰。干扰辐射方向小于。

60，干扰功率集中。

2）弱方向性干扰。干扰辐射方向为。。180~60，干扰功率分散。 3）无方向性干扰。对各个方向多有干扰辐射作用。

5.按频率或波段分类

1）超长波、长波、中波通信干扰。干扰信号频率低于3MHz 。

2）短波通信干扰。干扰频率为3MHz~30MHz ，干扰机一般采用瞄准式干扰。

3）超短波通信干扰。干扰频率为30MHz~300MHz ，干扰机大多采用阻塞式干扰。

4）微波通信干扰。干扰频率为300MHz~3000MHz,的通信干扰。

1.2.2欺骗性干扰

欺骗性干扰的目的是使敌方对其通信接收系统收到的信息作出错误的判断。

1.无线电通信冒充

无线电通信冒充，就是模拟对方无线电通信的特点，并以一定的方式或行为，冒充敌方无线电通信网中某一电台，与该网其他台站进行通信联络。

2.无线电通信伪装

伪装欺骗是通过改变己方电磁形象实施的，它力图变换己方电磁发射，以对付敌方通信侦查活动。其实现方法是改变技术特征和变更可能暴露己方真实意图的电磁形象，或假意发射虚假信息。

欺骗性干扰不仅仅限于以上两种方式，由于电子装备的不断更新，欺骗性干扰已逐步向更高深的方向发展。

1.3 通信干扰的一般过程和影响因素

1.3.1 无线电通信干扰的一般过程

1.发信设备

发信设备一般包括终端及基带设备、调制设备、高频功放、天线设备及电源等。发信者把要发信的消息X，经过终端及基带设备变换成电信号ξ，其中ξ有

可能是经过编码、加密的电信号，通过调制设备使高频无线电震荡受调制，然后加以功放并通过天线设备向空间传输高频无线电信号S。

2.传输通道

无线电信号的传输通道就是广阔的空间，但传输的路径随频率范围、设备所处地点以及用途的不同各不相同。

3.收信设备

目前一般采用超外差式接收设备，因此包括：天线设备、高放、变频、中放、解调、基带及终端设备、电源设备等。

由上所述可以看出，传输通道是敌我双方共用。如果我们在敌方通信系统的传输通道中加入无线电干扰，只要干扰的技术参数合适，就足以扰乱或压制敌方无线电收信设备的正常接收。

无线电通信干扰的一般过程如下：

1）侦察接收敌方无线电信号，分析其参数，测定要干扰的目标方位，蓉儿确定合适的干扰样式及参数。

2）根据电子战的计划和命令，向制定目标方向发射适当功率的高频干扰，这种干扰的技术参数由特殊的干扰调制系统组成。

3）在干扰过程中不断检验干扰效果，因此，电子干扰系统必须配备监视检测系统，如果被干扰信号的频率及信号参数改变时，就有控制系统改变干扰的频率，调整参数，是干扰参数保持在干扰效果最佳的参数上。

1.3.2 影响干扰效果的因素

在干扰过程中，敌方一定会采取一些组织上或技术上的抗干扰措施，我方则应根据“地变我变”的原则，采取反“抗干扰”措施。

由上所述的干扰作用过程可以看出，影响干扰效果的因素如下。

1.干扰发射机的功率及天线的增益、效率和方向性对干扰效果的影响至关重要

在信号电平一定的情况下，干扰是否奏效主要取决于接收机输入端干扰功率的大小。干扰功率主要受干扰发射机输出功率、发射天线增益、天线方向性及电波传播损耗的影响。

2.干扰频率与目标信号频率的重合度对干扰效果的影响也是非常重要的

首先要求能够在复杂多变的信号环境中确定目标信号，通常干扰机都借助于引导接收机来确定目标信号，有时电子支援措施提供的支持是必不可少的。明确了目标信号后，要求发射机的干扰信号与目标信号一致，即二者实现频率重合；否则，干扰信号会受到目标接收机通带的抑制而导致干扰效果严重下降。

3.发射的干扰信号样式及参数的影响主要表现在干扰效率上

不同的干扰样式压制同一目标信号所需要的压制系数不相同，为了提高干扰的效率，应尽可能的选择压制系数小的干扰样式。同时，干扰样式越多，使得抗干扰更加困难。丰富的样式对通信干扰的措施将构成潜在的威胁，因为很难有一

种或有限几种接收方式能同时对抗多种不同的抗干扰样式的干扰。

4.敌方接收机的形式及技术性能对干扰效果的影响也很大

在干扰样式和功率一定的条件下，接收机的抗干扰性能越完善，干扰效果越差。因此，干扰方应尽量对所干扰的通信系统的抗干扰性能有所了解，这一般需要情报侦察和上级部门帮助。

5.传输路径不同对电磁波吸收与反射的影响

长波、中波、短波、超短波以及微波等各波段无线电信号，传输路径及在传输过程中受到的影响不一样。通信信号的路径与干扰的路径是不一样的，传输路径的影响也不完全一样，在某些距离上有时用天波比地波干扰效果好。

6.其他因素

从“物”的因素上看，还有敌方天线系统的方向性、接收设备所用的基带及终端设备的性能、敌方通信系统在受干扰时的反干扰技术措施等。

二 、通信抗干扰

2.1 概述

普通民用通信系统所受到的干扰有自然干扰和无意的人为干扰。军事通信所面临的干扰除了自然干扰和无意的人为干扰外，更主要的是有意的人为压制干扰的威胁。这使得军事通信系统抗干扰能力比一半民用通信更高。

军事通信抗干扰是对敌方的有意的无线电压制干扰活动所采取的反对抗措施，即采取措施削弱或消除敌方通信干扰己方通信系统的有害影响，以使己方通信设备发挥正常效能。

在现代战争中通信干扰和反干扰的斗争在激烈进行，面对敌方施放的强烈通信干扰，若系统没有很强的抗干扰能力，在战争中将被压制，难以或无法进行可靠地信息传输。

2.2 通信抗干扰的原理

干扰容限（j M ）定义为系统尚能工作时，接收机允许输入的最大扰信比，干扰容限反映系统在干扰环境中对干扰的耐受能力，其值与干扰方式、信号形式和接受方法有关。

由干扰容限的定义可知，一个通信系统能正常工作的条件是

j si ji

M P P （2.1） 式中，si ji

P P 为接收机输入扰信比；j M 是系统的干扰容限。

当式（2.1）不满足时，通信系统无法正常通信。满足时，通信质量好于最低要求，通信系统能正常通信。由此可知，可通过降低输入扰信比和提高系统干扰

容限来提高系统抗干扰能力。

1）降低接收机输入扰信比

有接收机输入扰信比的关系式

p t f j s Rs Rj Ts Tj Ts Tj si ji

L L L L L G G G G P P P P 1))()()((= （2.2） 由式（2.2）可知：提高信号的发射功率（Ts P ）、发射与接收天线的增益（Ts G ，

Rs G ）、干扰的传输路径损耗（j L ）、干扰与信号的时域、频域和极化的重合损耗

（p t f L L L ），以及减小信号的传输路径损耗（s L ）都可以降低接收机的输入扰信比，减小系统受干扰影响的程度，提高信息传输的可靠性。

Tj P 、Tj G 、Rj G 参数

往往由干扰方控制，呗干扰方无法随意改变。

2）体高系统的干扰容限

一般接收机模型的干扰容限可以表示成

???????????? ??+-=???? ??=min max jo so sys p si ji j P P L G P P M （2.3） 因而，通过提高p G ，降低sys L 、

min ???? ??jo so P P 就可以提高系统的干扰容限，从而提高系统抗干扰能力。

2.3 抗干扰通信技术

现在存在很多种抗干扰技术，可分别从不同角度描述。

1）频率域

采用频率域处理。包括：直接序列扩频、跳频扩频、跳频/扩频体制等。

2）时间域

采用时间域处理。包括：瞬时、跳时等。

3）空间域

采用空间域处理。包括：自适应天线等。

4）其他方式

其他数字处理方式。包括：干扰抵销、纠错编码等。

三、直接序列扩频技术

3.1 DS 扩频技术的基本原理

直接序列（Direct Sequence ，DS ）扩频技术是将待传输信息信号与一个高速的伪随机码波形相乘后去直接控制射频载波的某一个参量，从而扩展了信号传输带宽的传输体制。

3.1.1工作原理

图3.1给出了直接序列扩频通信系统的简化原理方框图。由信源产生的信息流{}n a 通过编码器变换为二进制数字信号)(t d 。二进制数字信号中所包含的两个符号的先验概率相同，均为2/1，且两个符号相互独立，其波形图如图 3.2(a)所示，二进制数字信号)(t d 与一个高速率的二进制伪噪声码)(t c 的波形（如图

3.2(b)所示，伪噪声码作为系统的扩频码序列）相乘，得到如图 3.2(c)所示的复合信号)()(t c t d ，这就扩展了传输信号的带宽。一般伪噪声码的速率c c T R /1=是Mb/s 的量级，有的甚至达到几百Mb/s 。而待传输的信息流{}n a 经编码器编码后的二进制数字信号的码速率b b T R /1=较低，如数字话音信号一般为16 kb/s --32kb/s ，这就扩展了传输信号的带宽。

频谱扩展后的复合信号)()(t c t d 对载波)π2cos(0t f （0f 为载波频率）进行调制（直接序列扩频一般采用PSK 调制），然后通过发射机和天线送入信道中传输。发射机输出的扩频信号用)(t s 表示，其示意图如图3.2(d)所示。扩频信号)(t s 的带宽取决于伪噪声码)(t c 的码速率c R 。在PSK 调制的情况下，射频信号的带宽等于伪噪声码速率的2倍，即c R R 2RF =，而几乎与数字信号)(t d 的码速率无关。以上对待传输信号)(t d 的处理过程就是对信号)(t d 的频谱进行扩展的过程。经过上述过程的处理，达到了对)(t d 扩展频谱的目的。

时钟源 乘法器 调制器 发射机 载波

发生器 伪码

发生器 混频器 本地 振荡器 时钟源

伪码

发生器 调制器 解调器 中频

滤波器 数据 数据

(a) (b)

图 3.1 (a) 发射系统；(b) 接收系统

在接收端用一个和发射端同步的参考伪噪声码)?(d

r T t c -*所调制的本地参考振荡信号]?)?(π2cos[2IF 0?+++t f f f d

（IF f 为中频频率），与接收到的)(t s 进行相关处理。相关处理是将两个信号相乘，然后求其数学期望（均值），或求两个信号瞬时值相乘的积分。

3.1.2 几个重要的概念

1.DS 扩频系统的调制方式

DS 扩频系统主要用于传输数字信号，其调制方式可以采用ASK 、PSK 、FSK 、MSK 等多种方式，但最常见的调制方式是二相相移键控（BPSK ）或四相相移键控（QPSK ），其主要原因有以下几点：

①相位调制具有好的传输性能。

②扩频和解扩通过简单的想成运算完成，实现简单。

③DS/PSK 信号无离散谱，类似于噪声谱特性，信号隐蔽性好。

2.DS 系统的处理增益

在DS 通信系统中，对增益

p G 有多种定义。本文采用较为通用的版本，即处理增益p G 为DS 系统占据的总带宽ss W 与信息速率b R 的比。总带宽ss W 近似等于码片速率，

c b b c b ss p T T R R R W G === （3.1）

这样定义的好处是处理增益p

G 与调制方式和编码体制无关，当信息速率和T b (a) d (t )

+1

-1

T b (e) d’(t )

+1

-1 s (t )=Ad (t )c (t )cos[2πf 0t+?(t )] (d) s (t )

(b) c (t )

+1

-1

T c (c) d (t )c (t )

+1

-1

A

-A

图3.2 理想扩展频谱系统波形示意图

总带宽ss W 给定时，处理增益具有唯一性。

3.1.3 DS 扩频通信的特点

与窄带通信技术相比，采用扩频通信不仅使传输信号的带宽大大增加，而且系统实现的复杂性也大大增加。

1.抗干扰能力强

DS 扩频系统的实质就是先将信号的带宽展宽，然后送入信道传输，在接收端通过相关处理，将贷款恢复为原始信号的带宽，在解调出信号。DS 扩频系统的抗干扰能力和处理增益p G 成正比，扩频通信的频谱扩展的越宽，落入于是信号平频谱带内耳朵干扰功率越小，抗干扰能力越强。

2.隐蔽性、保密性好，安全可靠

DS 扩频通信不仅抗干扰能力好，而且功率密度低。通常可在信号功率谱密度低于噪声功率谱密度的情况下工作，而且扩频信号受伪噪声编码的控制，他的统计特性类似于白噪声，致使信号完全淹没在噪声之中，隐蔽性好，普通的侦察设备很难发现。且发现后也无法正确接收，所以具有保密性。

3.具有选址能力，可实现码分多址

DS 扩频信号是通过相关处理是信号频谱获得压缩的。在多个用户同时通信时，他们可以在相同时间内处于同一频段。不同用户选用不同的扩频序列作为码址，只要选择的码序列有相关性和尽可能小的互相关型，那么不同序列调制的多个信号进入接收机时，只有与本地扩频码相同的扩频信号能被解扩，实现码分多址。

4.在多径和衰落信道中传输性好

因为扩频信号占据很宽频带，所以小部分的频谱衰落不会是信号严重畸变，故有很强的抗频率选择性衰落的能力。

3.2 DS 抗干扰性能分析

直接扩频通信系统具有较强的抗干扰能力，通常工作在强干扰环境，这些干扰可分为自然干扰和人为干扰。自然干扰主要有多路径干扰、雨雪干扰、信道衰落和多用户干扰等。接收机内部噪声也归于自然干扰。人为干扰是敌方故意施为的干扰，例如部分频带干扰、脉冲干扰、单频连续波干扰等。

比较常见的是噪声干扰，可以用高斯白噪声作为其模型,其功率谱密度覆盖扩频系统频带。本小节只讨论这种情况。

如图3.1所示，其接收信号u(t)为：

u(t)=Ad(t)pn(t)cos ω0t+n(t) （3.2）

设n(t)是独立的、0均值带限f d 平稳随机过程,功率谱密度为S n (f),

噪声功率为：

E(|n(t)|2)=?∞

∞-df

f S n )(=P n （3.3）

在系统同步后，基带滤波器滤除ω0 及以上的高频分量，噪声输出成分为： N(t)=?∞∞--da

a pn a n a t h )()()( （3.4）

其中h(t)为基带滤波器的传输函数。

由于扩频码pn(t)和噪声n(t)相互独立，n(t)为0均值的随机过程，所以噪声输出成分的均值为0。

而噪声输出成分的方差，即噪声输出成分的平均功率为： 2σ=βαβααββαd d R R h h pn n )()()()(--'??∞∞

（3.5）

式中，R n (αβ-)=E[)()(βαn n ],是噪声的自相关函数，等于它的功率谱密

度S n (f)的付氏变换。而)(βα-pn R =)]()([βα--t pn t pn E ，是扩频编码的自相

关函数，为扩频编码功率谱密度S pn (f)付氏变换。因此式4-3写成付氏变换形式为：

2σ=?∞∞-df f S f S f H n pn ))(*)((|)(| （3.6） 这里，H(f)是理想基带滤波器的频率特性，h(t)付氏变换。因此，|H(f)|2在基带滤波器的通带(-f d ,f d )内为1，其他频带范围均为0。f d 为基带信息的速率，这样，式1-5可写为：

2σ=?∞

∞-df f S f S n pn )(*)( （3.7） S pn (f)是扩频序列的功率谱密度，当序列周期N 远大于1时，可表示如下：

S pn (f)=∑≠-02)/)/sin()((1j d d d Nf f Nf f jf f N ππδ （3.8） 在基波附近，

2)/)/sin((

d d Nf f Nf f ππ≈1，则 S pn (f)≤)...)2()2()1()1((1T f T f T f T f N ++-+++-δδδδ （3.9） 噪声功率谱密度S n (f)是带限噪声n(t)的功率谱密度，当它为基带平稳随机过程时，其功率谱分量在(-f d ,f d )以内，那么

S pn (f)*S n (f)≤

...])2()2()()([1+++-+++-d n d n d n d n f f S f f S f f S f f S N （3.10）

按式4-2式给出的噪声平均功率为P n ，有

2σ=?--0

)(1

d f d n df f f S N +?+0

)(1d f d n df f f S N ≤)22

(1n n P P N +≤N P n （3.11） 由此可知，系统接收机的基波滤波器输出的噪声干扰功率，为原输入噪声功率的1/N 。

在扩频通信中，接收机作解扩解调后，只提取伪随机编码相关处理后的带宽为B 1的信号成分，而排除掉扩展到宽频带B 2中的外部干扰、噪声等其他影响。扩频增益G 准确反映了扩频通信的这种能力。

所以根据G 的定义，系统噪声输出功率可表示为：

2σ≤ P n N P n

≤P n 21B B = P n /G （3.12）

由上式可知，噪声输出功率与扩频增益成反比。因此系统扩频增益越大，对噪声干扰的抑制能力越强。

对于式3.6，扩频码pn(t)对噪声n(t)在频域上做卷积，实际上是扩频码对基带噪声干扰作频谱扩展，扩展后的噪声功率谱密度既然明显降低，为原谱密度的1/G ，而能经基带滤波器输出的噪声功率也就仅为原噪声功率的1/G ，实现了对噪声干扰的抑制，体现了扩频通信系统的抗干扰能力。

需要指出的是，上述结果是在噪声干扰为基带B 1的广义平稳随机过程，即噪声功率谱分布在(-f d ,f d )内的情况下得出的。可以证明，当噪声带宽非常宽时，扩频通信系统对噪声功率不再有明显的抑制能力。因此，扩频通信系统对象热噪声这样的带宽无限宽的干扰是无能为力的。

四、小结

通信对抗战作为现在战争的重要组成部分，对战争进程的决定作用越来越大。随着现代无线电通信技术的研究与应用，通信侦查与干扰技术发展日新月异。为了提高通信系统信息传输的可靠性，对抗各种形式的干扰，人们采用了各种通信抗干扰技术，保护通信系统在干扰环境下能准确、实时、不间断的传输信息。

由于时间较短，本文仅涉及通信干扰与抗干扰的皮毛，而且仅仅查阅了关于直接序列扩频技术，对于抗干扰的其他技术，如跳频、跳扩、跳时等未来的及了解。

参考书目