浅谈短波通信中抗干扰技术

浅谈短波通信中抗干扰技术
浅谈短波通信中抗干扰技术

浅谈短波通信中抗干扰技术

摘要:短波通信是当前国际上常用的通信手段,其自身具有明显的特点和优势,随着通信技术的越加成熟,短波通信的应用越来月广泛,重要地位日益凸显。但是在复杂的电磁通信环境下,各种各样的干扰难以避免,而有效抗干扰技术的采用则是实现其通信系统和装备可通率增强的重要途径。本文从抗干扰技术这一概念出发,并分析短波通信中抗干扰的关键技术及其发展趋势。

关键词:短波通信抗干扰技术应用发展趋势分析

短波通信具有组网灵活、作用距离远、价格适中、机动性强等特点,并且不可摧毁的电离层使其的应用范围十分广泛。但是随着现代战争中电子站地位的提升,短波通信自身抗干扰能力弱,保密性不强的缺陷逐渐显现出来,从而影响到短波通信的应用。在未来的信息战中,空间电磁环境复杂多样,电磁干扰呈现出多样性,这种情况下,就需要抗干扰技术的应用和创新,来逐步增强短波通信系统自身的抗干扰能力,从而实现其在通信对抗中的高适应力。

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

外军通信抗干扰发展趋势

外军通信抗干扰发展趋势 1、跳频通信装备抗跟踪干扰能力日益提高,抗跟踪干扰已由定频通信抗自动瞄准式干扰发展到跳频抗跟踪干扰 外军提高跳频通信抗跟踪干扰能力的技术动态主要有两个方面,一是适当提高跳速,二是采用变速跳频。外军大部分20世纪80年代的跳频通信装备为中低跳速跳频,较新的跳频通信装备采用了中高跳速跳频,如美国的HF-2000,CHESS,HA VE-QUICKIIA,JTIDS及MILSTAR,瑞典的TRC-350,法国的ALCALTEL111等。值得注意的一点是外军有些跳频通信装备大幅度提高跳速并不是以提高抗跟踪干扰能力为出发点的,其主要目的是利用相应的技术体制,由高跳速提高数据传输速率,如:CHESS系统和JTIDS等。另外,提高跳速后,还将给交织和纠错带来方便。当然,提高跳速也会引起其他问题,需要综合考虑。变速跳频是抵抗跟踪干扰的有效措施之一,外军现役跳频电台中也有所采用,但还多是半自动变速或有限种跳速随机变速,有些是通过信令实现跳速牵引,还没有实现真正意义上的变速跳频,这里将其称为准变速跳频,如法国的ERM-9000,TRC-9600,南非的TRC-1600,TRC-600以及瑞典的SFH-41等。 2、跳频通信装备抗阻塞干扰技术逐步成熟 最初提出跳频抗干扰体制,实际上是基于频率分集原理,并以提高跳速为代价实现抗阻塞干扰为出发点的。后来由于数据传输速率越来越高,常规跳频体制的跳速难以适应,形成了实际上的慢跳频(无论绝对跳速多高)。因此,抗阻塞干扰能力一直是跳频通信的重要问题。长期以来很多国家都致力于跳频通信抗阻塞干扰技术的研究,有些成果已得到成功的应用。外军实用化研究成果主要有短波采用自适应选频与跳频相结合的体制,将经过LQA(链路质量分析)选出的最佳或准最佳频率作为跳频频率表生成的基准,如美国的SCl40、英国PATHER-2000、以色列的HF-2000,TRl78、法国的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)功能的跳频体制,在一般窄带干扰情况下,使用常规跳频,在遇到宽带阻塞干扰时,自动转到FCS功能,在当前最佳频点上定频工作,一旦宽带干扰消失,又可回到跳频方式上工作,如法国的PR4G、比利时的BAMS等;UHF波段采用了频率自适应与跳频相结合的体制,即在跳频通信过程中自动检测和删除受干扰频率,使系统在无干扰或干扰较弱的频点上跳频,如瑞典的RL-401系列跳频接力机等,但该跳频机在干扰严重时,无更有效的措施,只是自动回到常规跳频状态。 3、扩展频段成为通信抗干扰新的发展趋势 拓宽现有频段、发展多频段,不仅有利于协同通信和全谱作战,还有利于提高跳频通信抗阻塞干扰能力。在拓宽频段方面,外军少数短波电台的频段范围已拓宽到116~50MHz,如美国的M508,RF-500,AN/PRC-132短波电台等;少数超短波电台的频段范围拓宽到30~108 MHz,如比利时的BAMS、荷兰的PRC/VRC-8600、德国的SEMl73/183/193、以色列的CNR-9000、英国的PANTHER-V、法国的PR4G系列电台等,增加了20MHz的带宽。在开发新频段方面,成效显著,最具代表性的是美国的MILSTAR卫星通信系统,采用宽带亚毫米/毫米波,实现宽带高速跳频,跳频带宽达2 GHz。在研制多频段通信抗干扰装备方面更是如火如荼,电台以HF/VHF/UHF三个频段的综合运用为典型特征。如美国的AM-7177A/ARC-182(V),MBITR,MXF-610,MBMMR,SPEAKEASY,英国的SWORDFISH,BOWMAN,南非的MATADOR,TRC-1600,TR600,加拿大的AN/GRC-512(V)等,多频段接力机主要有美国的AMLD4,AMLA3,AN/GRC-226,法国的TFH-150,TFH-701,瑞典的RL401/422,俄罗斯的捷标坦特系列接力机等。 4、提高短波跳频数据速率取得突破进展 自从短波通信出现以来,由于通信体制、器件、信道带宽及天波传输特性等原因,短波

短波通信技术发展与分析解析

技术市场 从1924年实验室发现了电离层及短波通信实现以后,短波通信以其远距离通信、良好的机动性能、顽固性强及同时具备多种通信能力的特点在战术通信、军事领域、生产领域得到广泛的应用。上个世纪80年代之后,随着大规模的集成电路、电子信息技术、数字化信息处理技术、高速度数字信号处理器等一系列科学技术的发展,短波通信正式进入现代化的数字通信时代。就目前形势而言,短波通信技术虽然大量的应用低速跳频、低速数据传输、声码等,自身的通信能力拥有了一定的抗干扰性,但仍存在一些不足之处。随着数字科学技术的发展,数字信息处理技术、扩频通信技术及自适应技术的应用,短波通信技术中长期处于研究阶段的成果正在逐步地迈向实用阶段。 一、短波通信技术的特点分析 1.波形 短波通信西洞中的自动链路及数据传输将使用相同的突发波,进而起到提高系统灵活性的作用。 2.信道分离 短波通信系统把呼叫信道及数据流信道进行分离并让二者之间相邻,以便他们保持传输特性上相近。信息分离一方面可以让信息流量各自承担,另一方面可以保证信息传送过程中的高效率性及链路建立的快速性。 3.链路建立的同步性 第二代短波通信以异步方式建立链路系统,而第三代短波通信技术将异步方式和同步方式都采用。同步方式相比之于异步方式具有延时更小的特点,电台的驻留信道在在这种方式下某一时间内是确定的。 4.管理业务能力强

第三代短波通信技术对各种业务都具备良好的管理能力,在建立链路的同时可以自动的确定通信的双方所采用的抗干扰及数据体制。同时还具备快速建立链路、同步建立及信息携带的功能。 5.具有可靠地最低限度的通信能力 第三代短波通信技术技术与极低速技术结合在一起,在极其恶劣的环境下实现最低限度通信。极低速的链路建立能力可以达到-20dB,定调频和数据通讯在正常的情况下无法实现的极低速可以完成。 二、短波通信技术的发展趋势 目前的短波通信技术主要指的是频率自适应技术,而未来的短波通信技术将朝着更全方位的方向发展。 1.短波自适应数字通信技术 (1专用选频和通信系统建立。目前我们常用到的自适应选频与信道建立技术都是与通信结合在一起,这种方法的缺点是选频质量大大低于专用选频系统的频率质量。为了确保频率质量,为了提高短波通信质量,我们应该将专用选频系统和自适应通信系统结合在一起;(2传输速率技术。短波通信选定工作频率后,前提是采用传输速率自适应技术,才可能随时获得信道上最大数据吞吐量。我们在允许的误码率范围内应尽可能选择高的数据传输率。为便于确保通信质量,系统所采用的编码和调制方法应与信道条件相关联。当信道传播性良好的时候选择较高传输效率发送信息,反之较差的时候,降低传输速率。 2.高速调制解调技术 当前受到广泛应用的窄带短波电台一共有串行调制调解器和并行调制调解器。串行体制的调制调解器使用的是单载波进行信息发送,最高速率可达到9.6kb/s,这种体制的调制调解器对均衡提出了较高的要求。并行体制的调制调解器主要是将传输

浅谈短波通信的发展

无线应用 Wireless Application 76 中国无线电 2011年第9期 短波按照国际无线电咨询委员会(C C I R)的划分是指波长在100m~10m,频率为3M H z~30M H z的电磁波。以短波形式进行传播的无线电通信称为短波通信,又称为高频(HF ,High Frequency)通信。 在实际应用中,为了充分利用短波近距离通信时(地波通信)的优点,短波通信实际使用的频率范围被扩展到1.5MHz~30MHz。 1 短波通信新技术与新体制 20世纪80年代以来,计算机、移动通信和微电子技术的迅猛发展,促进了短波通信技术和装备的更新换代。特别是随着微处理器技术、数字信号处理(D S P)技术、自适应技术、扩频通信技术等现代信息技术的应用,大大提高了短波通信的质量和数据传输速率,增强了自动化能力,提高了自适应与抗干扰能力,形成了现代短波通信新技术、新体制。这些新技术与新体制概括起来是:现代短波信道技术、现代短波通信终端技术、短波通信装备数字化与网络技术等。 (1)现代短波信道技术 现代短波信道技术主要分为两大类:一类是针对短波变参信道的特点,为了克服短波空间信道的不稳定性对通信质量的影响,提高短波通信质量,特别是短波数据通信的可靠性和有效性而发展起来的,称之为信道自适应技术。这类技术以短波实时选频与频率自适应技术为主体。它使短波通信系统能实时地或近实时地选用最佳的工作频率,以适应电离层的种种变化,同时起克服多径衰落影响和回避邻近电台干扰及其他干扰的作用。可以说,此项技术对于提高短波通信的可靠性与有效性具有重要意义。尽管自适应技术在短波通信中得到了多方面的应用,除频率自适应外,还有自适应均衡、自适应调制解调、传输速率自适应等,但在很多场合所说的短波自适应通信或短波自适应技术,实际上就是指短波频率自适应通信或短波频率自适应技术。 另一类是针对短波通信存在的保密(或隐蔽)性不强、抗干扰能力差的弱点,以及电磁对抗的特点和规律,为 了提高短波通信在电子战环境中的生存能力,以及抗测向、抗侦察、抗截获、抗干扰等防御能力而发展起来的,称之为短波通信电子防御技术。这类技术以短波扩频通信技术为主体,包括短波跳频和自适应跳频技术以及短波直接序列扩频技术等。 短波跳频通信(FH)是在收发双方约定的情况下不断地改变工作频率而进行的通信。由于工作频率受伪随机码的控制,因此跳频通信具有很强的抗截获、抗窃听及抗干扰能 力。与其他频段的跳频通信不同,短波跳频通信由于受到天波信道的特性、天调阻抗匹配时间、信道切换时间等限制,跳频带宽一般小于短波频段宽度,只有几十千赫到几兆赫。只有地波传播低速跳频才能做到全频段跳频,常规的短波跳频速率一般在几十到几百跳每秒。 短波自适应跳频通信是在短波跳频通信技术的基础上发展起来的。由于构建两地间的短波通信,受电离层信道和电磁干扰的影响,并不是任意一组频率都能建立起通信链路实现通信。短波自适应跳频通信把频率自适应技术与跳频技术结合起来,通过频率自适应功能选出可通的“好频率”作为跳频频率表,从而避免了盲目性,提高了可通率。 短波直接序列扩频(D S),通过伪噪声序列(P N)对发送信息数据进行调制,接收端将所接收到的信号与本地P N 序列进行相关运算,将D S信号解扩,恢复原始信息数据。短波直接序列扩频通信具有比较高的抗截获、抗多径干扰和抗窄带干扰能力。由于短波信道具有时变特性,频率存在“窗口效应”,天波传播的每条路径有自由空间传播损耗、电离层损耗、地面反射损耗,三者均与频率有关,例如,在一段时间内,单跳传播2M Hz带宽内幅度起伏约1d B~2d B。短波频率的“窗口效应”限制了扩频带宽,一般在2M H z左右。如美国SICOM公司研制的短波直接序列扩频电台,扩频带宽为1.5MHz,信息传输速率达到56kbit/s。 当然,无论是短波跳频通信技术,还是短波直接序列扩频通信技术,不仅对提高短波通信电子防御能力具有重要作用,而且对于改善短波信道性能,提高通信特别是数据通信的可靠性和有效性也具有良好的作用,从一定意义上讲,短波扩频通信技术是实现短波高速数据传输的主要 浅谈短波通信的发展 ■ 民航山西空管分局 任东军

卫星导航抗干扰技术应用

卫星导航抗干扰技术应用 发表时间:2018-11-15T20:03:58.540Z 来源:《基层建设》2018年第28期作者:倪大森 [导读] 摘要:抗干扰技术一直是卫星导航领域的研究热点。 天津七六四通信导航技术有限公司天津 300210 摘要:抗干扰技术一直是卫星导航领域的研究热点。在众多的抗干扰方法中,采用基于空时联合处理的阵列天线抗干扰是目前最有效且应用最广的一种方法。而对于阵列天线抗干扰,权值精度和权值更新速度是决定其抗干扰性能优劣的重要因素。当采用相同的自适应算法时,权值精度越高,权值更新速度越快,则抗干扰处理的效果越好。为此,在接下来的文章中,将围绕卫星导航抗干扰技术应用方面展开详细分析,希望能够给相关人士提供重要的参考价值。 关键词:卫星导航;抗干扰技术 引言:卫星导航定位系统提供精确的位置、时间和速度的同时,存在着信号微弱,易受干扰的天然弱点。在定位导航过程中,导航接收机的抗干扰能力是决定导航定位服务可用性的关键因素,伴随着卫星导航的推广应用和深入研究,抗干扰技术不断迭代更新。文章对卫星导航系统的抗干扰接收技术进行分析。 1.抗干扰技术分析 抗干扰是指设备能够防止经过天线输入端,设备的外壳以及沿电源线作用于设备的电磁干扰。雷达往往工作在复杂的电磁环境中,雷达抗干扰性能的优劣直接决定了整个雷达系统的性能。然而,如何评价雷达抗干扰性能的优劣,至今还没有公认的标准。因此人们难以把握雷达抗干扰能力的好坏,严重阻碍了雷达抗干扰技术和战术的发展。目前对于雷达抗干扰性能的评估,已经有了部分研究成果,但存在以下缺点:第一,干扰和抗干扰性能分开评估,没有把两者联系起来,这不符合实际情况;第二,由于雷达系统的复杂性,往往不能表征整个雷达的抗干扰性能,而仅从雷达采取的抗干扰措施或雷达本身固有的特性来研究;第三,度量值具有不可测性,计算繁琐 1.1虚拟卫星法 虚拟卫星法是在卫星导航抗干扰接收系统中广泛应用的一种方法,利用小型无人机或者地基发射装置播发模拟卫星信号,增强导航接收机的接收信号进而改善信噪比,从而实现抗干扰的目的。 1.2天线抗干扰法 天线抗干扰法是卫星导航抗干扰系统中的关键技术,其应用具有多种优势,技术操作简单,成本相对较低。天线抗干扰法可以通过提升波速发生量的方式来完成天线阵元的加权工作,从而将外界干扰信号的强度控制在较小的范围,减小或避免对导航接收机的影响。 1.3扩展频谱抗干扰法 这种方法可使导航接收机有效抑制干扰信号。采用直接序列扩频,当接收机解扩之后将有用的信号变成了窄带信号,原来一些频带比较窄的干扰信号就会变成宽带信号,从而使得信号中的大部分能量都被窄带滤波器滤除掉,提高了信干比。当前扩展频谱抗干扰法的应用十分广泛,尤其是在工业领域普及程度很高。 1.4光通信技术 光通信技术是卫星导航干扰接收系统的主要技术之一,是结合现代科学技术产生的一种新技术。与传统的卫星导航抗干扰技术相比较而言,光通信技术更高效、科学,但是其原理相对复杂,应用成本相对较高,当前还处于推广阶段。 1.5编码调制技术 编码调制技术在卫星导航抗干扰接收系统中的应用,可以借助卫星导航系统的修正、调整、编排优势,增强抗干扰接收系统稳定工作的持续性。 2.抗干扰导航接收机实现 2.1波束形成抗干扰方法 形成抗干扰波束并借助惯性测量数据或者卫星历史数据,可以抵御和消除外界的干扰信号,从而提高导航接收机的抗干扰能力。卫星信号和干扰信号都会通过全向天线阵列进入大动态射频转换器前端,大动态射频转换器对射频信号进行初步处理再移交后端的数模转换器。大动态射频转换器的设计,可以采用自动增益控制技术,在射频与中频之间设置多个程控衰减器,每一个衰减器都会使得信号逐渐衰减变小,而且信号是逐级衰减,防止其中的敏感元件出现饱和状态。这种衰减结构是比较灵活的,可以对进入模数转换器的信号电平进行精确控制,实现对信号与噪声之间的比值的优化。当射频转换器把信号变成中频的时候,数字化中频信号就会进入波束形成算法模块,同时,在惯性测量数据可用的情况下,还可以从惯性测量数据获得自身的姿态信息,并且可以结合卫星历史数据,通过波束控制模块产生波束自适应控制权值,然后将该值传输到波束形成算法模块中,波束形成算法模块根据波束自适应控制权值,对数字化中频信号进行自适应滤波,可以降低或者消除进入导航接收机的干扰信号影响。波束形成算法模块可以对输入的数字中频数据进行处理,并且可以得到所有通道的数字波束总和,根据这个值再进入导航接收机的捕获跟踪模块。在整个传输过程中,波束形成算法模块可以同时对都不同方向的波束进行控制,在卫星信号中如果存在干扰信号,则该模块可以对数据中的干扰成分进行降低或者完全消除,从而减少干扰信号对卫星信号带来的影响,得到更准确的定位结果。 2.2自适应零陷抗干扰方法 如果缺乏惯性导航设备、电磁罗经等设备的惯性测量数据,导航接收机很难确定卫星接收天线的姿态。此种情况下,自适应零陷抗干扰方法更合适,这种方法的基本原理是功率倒置算法,确保期望信号增益为常数时输出的功率最小。按照功率倒置算法所形成的天线方向图,可以在各个干扰方向上产生对应的零陷,零陷与干扰信号的强度成正比。当卫星信号从空中传输到导航接收机的天线时,信号电平会衰减得十分微弱,甚至低于噪声,所以算法不会剔除有效的卫星信号。算法在强干扰方向上产生零陷,可以有效抑制干扰信号的影响,提高导航接收机的信噪比[1]。 2.3抗干扰导航接收机实现技术 从抗干扰导航接收机的结构来看,卫星导航系统的抗干扰导航接收机主要有两个模块,一个是自适应抗干扰模块,一个是基带接收机模块。自适应抗干扰模块中一共有7组天线,这些天线的数据经过采集之后,可以通过FPGA的SRAM存储器将数据转存送入DSP中,再对数字进行加权计算,另外也可以利用上次计算所得到的权值在FPGA中对当前采样的数据做波束形成或者零陷滤波处理,最终生成I、Q两

大学-关于通信的论文解析

通信电子战系统现状及应对 自海湾战争以来,电子战的威力已被世界所公认。电子战是现代高技术战争中的一个攻防兼备的双刃“杀手锏”,其作战目的是降低或削弱敌方战斗力并保持和增 强己方战斗力。电子战要“消灭”的不是敌人的有生力量,而是通过攻击或瘫痪敌方的,军事信息系统和降低敌方精确制导武器系统的攻击效率,使其丧失战斗力。电子战使用的武器不是枪炮、飞机、军舰、导弹等有形的硬杀伤武器,而是一种无形且有声的电磁能和定向能。电子战往往是在明火执仗的战争之前发起,战争尚未打响,电子战已先期进行。因此电子战是一种先机制敌、不见“刀光剑影”的特殊战争。电子战发展的历史虽不到百年,但其成功的战例却充满着不同时期战争的历史舞台,从日俄战争,第二次世界大战末的英美联军诺曼底登陆战役,越南战争和中东战争,直至海湾战争,电子战都充分显示了其巨大的威力。人们从这些成功的战例中吸取了丰富的营养,并根据现代战争的发展和高技术进步的推动,不断地深化对电子战理论、作战思想、作战方法和新技术、新装备的研究,把电子战这一新的军事科学技术推向一个新的历史台阶。从电子战发展现状、电子战发展趋势、电子战发展对策等几方面进行全面综述,并对我军电子战研究提出几点思考和建议。 电子战主要包括:即电子支援措施(ESM、电子对抗措施(ECM、电子反对抗措施;通信对抗措施既是电子对抗的重要组成部分,又是通信的伴生物,它的主要任务是:截收、检测、测向定位和识别敌方的通信信号,进而采取通信干扰措施,达到阻止破坏或削弱敌人C4I系统,同时又要保护己方通信畅通是双方在通信领域内为争夺制电磁权而展开的电子对抗,专家认为:未来战争,交战双方谁赢得了制电磁权,谁就赢 得战争的主动权,乃至整个战争。 一、外军通信干扰系统现状 外军通讯干扰系统主要包括固定、载式、和便携式三种,由于载式(车载、机载、舰载系统良好的机动性,能够尽可能的靠近被干扰的通信系统,因此应用的比较广泛。 (一车载式系统:

浅谈现代通信技术的发展及重要性

浅谈现代通信技术的发展及重要性 浅谈现代通信技术的发展及重要性 1957年10月第一颗人造卫星发射成功。自那以来,短短30余年,世界主要国家已形成了相当规模的航天产业,迄今已有22个国家组织发射了航天器;有58个国家投资发展航天技术,总投资高达近万亿美元;有170多个国家和地区应用航天技术成果。航天遥感的出现,给人类观测地球提供了最有效的场合。它的迅速发展使得在资源勘探、海洋开发、农林管理、气象预报、环境灾害监测、地貌测绘等应用领域中,发生着革命性变化。美欧日等24国发起了一项规模极为庞大的“行星一地球计划”,计划10年内发射24个地球遥感卫星,耗资150亿—300亿美元,目的是监测地球环境的变化。在空间已经采用的信息获取新技术是各类星载遥感仪器,如照相机、电视摄像机、红外及多光谱扫描仪、电荷耦合固态推扫式摄像器、微波辐射仪、合成孔径雷达等。目前的发展以信息传输型的遥感仪器为主流,而不是从空间回收拍摄的胶片。其中利用卫星红外传感器获得目标已取得显著进展,可以从空中对1/2地球表面进行实时监视,如帧频(每秒钟传送图像的次数)为每秒2次,每个像点用一个10位数码描述,每位数需硬运算10次,卫星上需要一个100亿次的计算机,而发展这样的计算机需要近10年时间。第三次或第四次产业革命相并列看待,而认为在第一次“革命”之后,一些重要事件对世界经济社会发展有重大“影响”。这种看法是有其道理的。人们震惊于现代信息技术飞速发展产生大量新的经济现象,为确定现阶段新技术革命的历史地位,才继二次、三次革命说之后进而提出四次产业革命的论点。一些描述强调目前发生的变化的重要性,借以唤醒那些仍沿着传统思路看问题,以第一次产业革命基础为发展战略出发点的科学家、政治家和国策决定者。如托夫勒的浪潮论,奈斯比特的趋势论,以及许多关于大国兴衰史的讨论等,这些震聋发馈的疾呼确实起到了唤起人们以新的眼光看世界、制定新的经济发展战略的催化剂作用。 “信息革命”就信息技术本身的变化看,为世界经济研究提供了新的工具,新的环境条件;就信息革命对世界经济产生的影响看,新的经济现象和经济问题的出现,为世界经济研究提供了新课题。 (一)“信息革命”与世界经济的形成 迄今为止,信息革命问题在世界经济研究领域尚未受到应有的重视;信息、信息技术、信息革命以及信息科学知识,在世界经济研究领域里出现的频率是比较低的。这并不表明信息及信息技术现在才变得重要起来,而是在世界经济形成过程中,它始终起着重大作用:首先,信息经济本身是世界经济中的一个重要组成部分;其次,信息传输、处理等技术条件,在世界经济整体性方面起着粘合作用;最后,每次信息革命对世界经济各方面的发展都有着巨大推动作用。 信息技术对世界经济整体形成的粘合作用,是显而易见的。信息技术进步是世界经济一体化或整体性增强的自然物质条件。关于建立世界经济科学体系的争论由来已久,人们并没有关注到,信息的传输与获取技术的整体水平和不平衡发展,仍是各国经济交流与国际性体现的障碍。当哥伦布、麦哲伦等航海探险家去发现“新大陆”时,人们所关注的是由此所带来的商业革命和市场开拓,并没有意识到,这是信息沟通方式的革命性进展。只是到了电子计算机网络使人们有可能通过全球数字通信网,全天候了解世界任一地区经济情况变化时,才意识到信息及信息传输、处理技术对世界经济整体化的作用。实际上,它存在于世界经济整体化发展的全过程之中。自然科学、哲学对时空的研究获得重大进展,时空现实变化对世界

浅谈卫星导航抗干扰技术的发展

浅谈卫星导航抗干扰技术的发展 【摘要】卫星导航在现在的军事领域起到了至关重要的作用,本文介绍了卫星的干扰类型和工作原理。然后介绍了现有的几种抗干扰技术、工作原理和特点。最后,对卫星导航的抗干扰技术进行了预测。 【关键词】卫星导航;干扰技术;抗干扰技术 卫星导航在社会生活和军事领域当中起到了越来越多的作用,从日常的定位,到军用的精确制导,都离不开卫星导航。然而,在实际应用当中,由于种种原因,卫星系统会受到干扰,影响了使用国和用户的。因此,如何提高卫星系统的抗干扰的技术是当前各国研究者重点的研究课题[1]。本文介绍了干扰的类型和工具原理,抗干扰技术的分类和发展动向,为我国的卫星导航抗干扰技术的发展提供借鉴。 1.干扰的类型 对卫星的导航一般主要分为干扰型和压制型两种,由于卫星导航也是电子系统的一个集成,因此,一般的电子干扰技术也能用在对卫星的干扰上。 1.1压制式干扰 压制式的干扰就是利用特殊的发射装置对卫星发射电磁信号,让卫星不能正常的接受和发射信号,也无法进行导航。这种干扰方式的特点是技术难度低,使用相对简单,功率大的。但这种干扰方式也会使本方的导航通讯出现不畅,因此,使用范围比较受限制[2]。 1.2干扰型干扰 与压制式干扰不同,干扰型干扰向卫星发射假的信号,造成卫星的导航信息不准确,或者发出错误的信号,起不到应有的导航作用。这种干扰方式的特点是技术难度比较高,需要知道所要干扰的卫星系统的具体工作参数,虽然效果要比压制式干扰好,且不影响本方正常的通讯,但是掌握难度非常的高。 2.抗干扰技术的发展 所谓的抗干扰就是利用特定的手段对卫星的信息接收,传送方式和功率等进行处理,使卫星能够分辨有用和无用信号,正确的接收所需要的信号。在卫星抗干扰技术中主要有以下几种。 2.1伪卫星法 伪卫星法就是在地面设定发射装置,或者发射无人驾驶飞行器,或者小卫星

卫星导航系统接收机抗干扰关键技术综述

卫星导航系统接收机抗干扰关键技术综述 卫星导航系统,就是用于对目标定位、导航、监管,提供目标位置、速度等相关信息的卫星系统。卫星导航系统具有很多优点,定位精度非常高,如美国的GPS(全球定位系统)精度可达厘米和毫米级;效率高,体现在观测时间短,可随时定位;全天候的连续实时提供导航服务。因此,卫星导航系统广泛应用于各个领域,发展前景十分广阔。但是,卫星导航系统有一个缺点,就是卫星信号的功率比较低,信道容易受到其他形式的各种干扰,导致卫星导航接收机的性能下降。因此,为了提升我国的卫星导航系统的抗干扰能力,本文主要研究探讨了卫星导航系统接收机抗干扰的关键技术。 1 卫星导航系统抗干扰技术 卫星导航系统接收机的干扰主要有三种形式,欺骗式干扰、压制式干扰、欺骗式/压制式组合干扰。欺骗式干扰有针对民码的干扰和针对军码的干扰;压制式干扰有宽带压制式干扰和窄带压制式干扰。为了应对各种干扰,卫星导航系统使用扩频技术,扩频技术具有很好的隐蔽性,能够精密测距,并且可以实现多址通信,抗干扰能力大大增加。而对于连续波干扰、窄带干扰,就要采用带阻频谱滤波方法滤掉干扰信号。而对于宽带干扰,这些方法效果都不理想,一般选择自适应阵列天线技术,这种技术能够根据外部的信号强弱,自动改变各个针元的加权系数,从而对准干扰信号方向。 1.1 自适应滤波技术 自适应滤波技术是随着自适应滤波理论与算法的发展而发展起来的,最小均方算法和最小二乘算法对自适应滤波技术起到的非常大的作用。除此以外,采样矩阵求逆算法也属于另一种自适应算法,直接矩阵求逆算法使得系统处理速度大大提升。 1.2 卡尔曼滤波技术 卡尔曼滤波技术是卡尔曼在20世纪60年代提出的,卡尔曼滤波技术是在被提取信号的相关测量中利用实时递推算法来估计所需信号的一种滤波技术。这种技术的理论基础是随机估计理论,在估计过程中,用观测方程、系统状态方程以及白噪声激励的特性作为滤波算法。卡尔曼滤波技术不仅用于估计一维的平稳的随机过程,而且可以用于多维的非平稳随机过程估计。卡尔曼滤波技术实质上属于一种最优估计方法。虽然卡尔曼滤波技术操作简单,应用范围十分广泛,但有一个基本要求,就是必须在计算机上实现。 2 抗压制式宽带干扰技术 2.1 压制式宽带干扰的工作原理 所谓压制式干扰,就是指干扰信号的强度远远高于经过扩散后的卫星信号强度,进而使卫星导航系统接收机无法获取准确信号,从而达到干扰卫星导航系统的目的。压制式干扰有窄带压制式和宽带压制式干扰。窄带单频连续波干扰,是一台干扰机对卫星导航系统发射单频信号,当单频信号与用伪码调制的宽带进行混频后,就输出宽带干扰信号。宽带扩频相关干扰,原理是利用卫星信号的伪码序列与干扰信号的伪码序列的强关联性来干扰接收机的接受能力。这种干扰可以以较小的干扰功率就能达到有效干扰目的。 2.2 自适应阵列天线技术 阵列天线的结构决定抗干扰性能,阵列天线的几何结构对抗干扰性能的影响主要体现在三个方面。第一,阵列天线的阵元间隔。第二,阵列天线的几何布局。第三,阵列天线的阵元个数。确定阵元间的相对距离,要考虑的因素有,较小的阵元之间的间隔形成的互藕效应,和半波长的阵元间隔形成的旁瓣。一般的阵元间隔选择半波长,能够有效避免大的旁瓣的产生,并且此时的互藕效应最小。阵列天线的几何结构布局不同,对应的最佳阵元的个数就不同。所以在进行干扰抑制性能的量化比较时,不能将阵元个数相同的,但阵元几何结构不同

卫星通信技术及其发展趋势

卫星通信技术及其发展趋势 朱军王培国 (成都军区) 摘要:综述了卫星通信网中使用的CDMA、抗干扰、MPLS等技术和卫星通信的发展趋势,并对我国卫星通信的发展进行了展望。 关键词:卫星通信CDMA 抗干扰MPLS 发展趋势 卫星通信是以卫星作为中继的一种通信方式,是在地面微波中继通信和空间电子技术的基础上发展起来的,具有通信距离远、覆盖范围广、不受地面条件的约束、建站成本与通信距离无关、灵活机动、能多址连接且通信容量较大等优点,在全球许多领域应用效果很好,尤其在军事上具有重要的应用价值。 1 卫星通信网络的定义 卫星通信网络是利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波,从而实现两个或多个地面站之间通信的网络。其中,地面站是指设在地球表面(包括地面、水面和大气层)的通信站,也称为地球站。通信卫星的作用相当于离地面很高的中继站。卫星通信网络分为延迟转发式通信网络和立即转发式通信网络。 当卫星的运行轨道属于低轨道时,对于相对较远的地面站而言,要进行远距离实时通信,除采用延迟转发方式(利用一颗卫星)外,也可以利用多颗低轨道卫星进行转发,这种网络就是通常所说的低轨道移动卫星通信网络。 2 卫星通信中的主要技术 2.1 CDMA技术 CDMA(码分多址)系统通过采用话音激活技术、前向纠错(FEC)技术、功率控制技术、频率复用技术、扇区技术等技术手段,可使CDMA系统容量大幅扩大,同时,它还具有抗多径干扰能力、更好的话音质量和更低的功耗以及软区切换等优点。CDMA以其本身所具有的特点及优越性而广泛应用于数字卫星通信系统中。特别是近年来,小卫星技术的发展为实现

全球移动通信和卫星通信提供了条件,利用分布在中、低轨道的许多小卫星实现全球个人通信,已在国际上逐渐形成完善的体系。 CDMA移动卫星通信系统根据导频信号的幅度实现功率控制, 减少用户对星上功率的要求从而增加系统的容量,减少多址干扰;CDMA移动卫星通信系统可利用多个卫星分集接收,大大降低多径衰落的影响,改善传输的可靠性。此外,由于CDMA多址方式具有优越的抗干扰性能、很好的保密性和隐蔽性、连接灵活方便所等特点,决定了它在军事卫星通信上具有重要的意义。 2.2 抗干扰技术 现代军事斗争中,敌我双方对卫星通信干扰与抗干扰技术对抗越来越激烈。未来战争中电磁环境将变得越来越复杂,卫星通信因其固有的特点而面临极大的威胁。由于通信卫星始终暴露在太空中,且信道是开放的,易于受对方攻击。因此,军事卫星通信中干扰和抗干扰是斗争双方关注的焦点,研究在复杂电磁环境下卫星通信抗干扰技术体制已成为提高军事通信装备生存能力、确保军事指挥顺畅的关键。 卫星通信抗干扰主要通过传输链路抗干扰、软硬件设备抗干扰以及建立综合智能抗干扰体系等措施实现。 传输链路抗干扰主要有DS/FH混合扩频、自适应选频、自适应频域滤波、猝发通信、时域适应干扰消除、基于多用户检测的抗干扰、跳时(TH)、自适应信号功率管理、自适应调零天线、多波束天线、星上SmartAGC、分集抗干扰、变换域干扰消除、纠错编码和交织编码抗干扰技术等。软硬件设备抗干扰主要有光电隔离、硬件滤波、屏蔽、数字滤波、指令冗余、程序运行监视等技术。建立综合智能抗干扰体系可以通过建立软件化抗干扰硬件平台、建立智能化抗干扰软件应用系统,如:智能抗干扰系统、网络监测控制系统、专家策略支持系统等措施实现。 特别值得一提的一种抗干扰、抗搜索、抗截获的技术是跳频通信技术,它是在现代信息对抗日益激烈的形势下迅速发展起来的。各国军方对这一先进技术的发展和应用十分重视,不断加强对跳频抗干扰通信的研究和推广应用。目前,跳频技术装备正朝着宽频带、高速率、数字化、低功耗的方向快速发展,其信息战潜力巨大。 2.3 基于MPLS的移动卫星通信网络体系构架 MPLS(多协议标签交换)技术由于可将IP路由的控制和第二层交换无缝地集成起来,具有IP的许多优点(如扩展性、兼容性好),又可很好地支持QoS和流量工程,是目前最有前途的网络通信技术之一。近年来,在地面固定网MPLS技术逐渐成熟后,该技术已向光通信、无线通信和卫星通信等领域扩展。现有的宽带卫星系统设计主要采用卫星ATM 技术,研究表明该技术可给不同的业务提供很好的QoS保证,并可利用面向连接的虚通路设计以及流量分类等方法为网络提供有效的流量工程设计。

卫星通信抗干扰技术及其发展趋势概述

卫星通信抗干扰技术及其发展趋势概述 摘要现代通信的发展过程,卫星通信技术作为主要通信方式,在社会环境和自身条件等因素的干扰下,信号传输会随之受到直接影响,若要全面提升信息的传输效果,则应该加强卫星通信的抗干扰技术研究,同时对其发展趋势进行深入了解,以促进现代通信的发展。文章首先分析卫星通信抗干扰,其次进行抗干扰技术的阐述,最后研究其发展趋势。 关键词卫星通信;抗干扰技术;发展趋势 卫星通信技术是指:将人造卫星作为中继站,利用无线电波实现地球间的有效通信,以组成角度进行分析发现,系统主要包括:地球站和通信卫星。在我国科学技术持续发展下,卫星通信技术随之取得明显进步,除了可以弥补其他通信存在的问题,而且还能广泛应用音频广播和大众传媒等领域,与此同时,工作人员还应进行卫星通信抗干扰技术的优化和完善。 1 卫星通信抗干扰的浅析 对于卫星通信来讲,可能会对其造成干扰因素比较多样化,按照其来源进行划分发现,其主要包括以下几点内容:首先,通信系统干扰,卫星通信技术发展中,与以往技术相比较发现,其卫星间隔随之出现较大变化,即由5°转变为2.5°,在缩短卫星间隔的同时,使卫星间干扰明显增加。其次,卫星通信和地面系统之间存在干扰情况,其主要表现在无线通信方面,例如:调频广播或雷达系统等,同时还包括医院或工程等设备干扰[1]。最后,自然因素干扰,如雨衰等,在电波空中传输过程,在穿过雷电和雨水区域时,此区域内障碍物、雨滴的存在,均会对电波起到衰减作用,实际衰减情况和雨滴半径存在较大联系。与此同时,日凌和电离层的闪烁情况,均属于自然界常见干扰类型,如果电磁波出现在电离层中,往往会因为电离层缺少稳定特点,使其信号出现延迟突变等问题,最终造成电离层出现闪烁情况,需要工作人员予以重视。 2 卫星通信常见抗干扰技术 2.1 天线抗干扰技术 在卫星通信系统中,因其具有覆盖广的特点,使其经常面临不同干扰,在不同抗干扰技术在中,天线抗干扰属于比较常见技术,包括自适应调零技术等。对于智能天线应用,主要是按照无线信道变化进行天线图方向的调整,从而保证天线各项性能处于良好状态,以便于对不同干扰因素进行有效控制。在智能天线中,其构成部分包括:信号通道与天线阵列等,需要特别注意:短时间内对干扰方向予以判断,同时调至零标准尤为重要,要求人员对其予以重视[2]。 2.2 限幅技术

关于CBTC系统无线通信抗干扰技术的研究

技术装备 52 MODERN URBAN TRANSIT 6/2009现代城市轨道交通 0引言 列车控制系统在地铁信号的发展过程中,经历了从单向轨道电路到双向无线通信的变革。目前广泛应用于地铁列车控制系统的是基于无线通信的列车控制系统(CBTC)(图1)。而无论基于无线局域网还是专用无线网的通信,都存在同频或邻频干扰的问题。为此,如何引入技术手段,提高CBTC系统的抗干扰能力,保证其可靠、稳定运行十分重要。 1无线局域网 1.1结构 无线局域网(WLAN)是计算机 网络与无线通信技术相结合的产物,它以无线多址信道作为传输媒介,利用电磁波完成数据交互,实现传统有线局域网的功能。WLAN的核心结构如图2所示。 从图2可以看到,WLAN的工作层有介质访问控制层(MAC)和物 理层(PHY),其中物理层分为PLCP(物理层收敛过程)子层和PMD(物理机制相关)子层。PLCP子层通过将MAC层信息映射到PMD子层,使MAC层对物理层的依赖减到最低,而PMD子 层则提供了控制无线介质 的方法和手段。WLAN的物理层采用扩频工作方式,包括FHSS(跳频扩频)、DSSS(直接序列扩频)、HR/DSSS(高速直接序列扩频)和OFDM(正交分复用),无线工作频段为ISM:2.4~2.4875GHz以及U-NII:5.725~5.850 GHz(取决于采用的标准)。在IEEE802.11结构内还包含两个管理实体(MAC层管理实体MLME和PHY 物理层管理实体PLME)和管理信息库(MIB),从而控制MAC层和PHY层的工作状态。 1.2MAC层干扰问题 无线局域网的MAC层的载波监听多路访问/冲突检测方法(CSMA/CD)协议问题,从理论上讲,MAC层的CSMA/CD协议完全能够满足局域网级的多用户信道竞争问题,但是,对应无线环境而 邱鹏:南京恩瑞特实业有限公司轨道交通事业部,助理工程师,南京 211106 关于CBTC系统无线通信 抗干扰技术的研究 邱鹏 李亮 摘 要:研究基于无线传输的CBTC系统车-地通信抗干扰技术,通过 分析无线局域网中的同频干扰,结合重复累积码、感知无线电、一致性测试3项技术,提出1套在CBTC系统设计和系统运营两个阶段抑制同频干扰的完整解决方案。 关键词:车地通信;同频干扰;重复累积码;感知无线电;一致性测试 注:LLC即逻辑链路控制;WEP即有线等效保密 图2WLAN 的核心结构 图1CBTC 系统框图 车载部分 车载ATC定位 数据通信部分 无线传输系统 轨旁网络装置 ATS 轨旁ATC系统 LLC WEPMAC PHY DSSS FH IR OFDMMACMgmt MIB LLC MAC 业务接口 MAC管理业务接口MAC子层 MAC管理层 PHY业务接口 PHY管理业务接口PHY管理层 PLCP子层PMD 子层

关于短波通信技术发展

关于短波通信技术发展 摘要:在经过长达数十年发展历程之后的短波通信技术,从初始的初级阶段到 现在的成熟应用,经过多年来不断的技术创新。如今已经被广泛运用于各个领域,尤其是日常及军事领域。短波通信技术具有与其他相似技术与众不同的特性,其 技术优势必将是不可比拟的,必将成为当今科学研究的热点之一。短波通信技术 发展分析,以其优异的技术特性来成为未来通信的发展趋势。 关键词:短波通信;特征;发展方向 引言:自2000年以来,科学发展飞跃式的前进,经济的快速发展带动了一系列的行业, 其中通信类行业发展更是速度惊人,科学技术作为第一生产力,通信技术顺应了市场的发展。经济的推动力下,通信行业不断地成长与发展。1925年左右,研究人员通过实验发现了电离 层和短波,短波通信具有比其他同类产品更好的机动性和顽固性在三十年前宣告加入数字通信,开启了数字通信的新纪元。当今,短波通信技术应用范围日益广泛,能力不断提高,不 断改善和强化,在数字化越来越先进的今天,数字媒介,频率扩容通信技术的不断发展,短 波通信技术不断地向更加实用性发展。 一、短波通信概述 短波通信(也称高频通信,Nigh frequency,HF)是国际上军、民最常用的基本通信手段之一,且具有明显的优势和特点。随着反卫星武器的逐步成熟,军用短波通信及其装备的地位越来越重要,装备规模很大,应用很广。 短波通信作为战略指挥通信、战役指挥通信、战术指挥通信以及协同通信的重要手段之一,在有些情况下(比如在卫星通信中断时)甚至是中、远程指挥通信的唯一手段。随着短波通 信战技性能的进一步提高,短波通信的作用地位越来越重要,主要表现在指挥通信和协同通信 两个方面。 指挥通信主要分战略通信、战役通信和战术通信三个层次,还有特殊需求的专线通信等。 指挥通信距离近至几十千米,远至数千千米。由于短波的地波和天波特性,其通信距离能满足 指挥通信对通信距离的要求。 在协同通信方面,短波通信比VHF、UHF频段电台表现出了距离上的优越性,因为飞机上天、舰艇出海时,其协同通信下不能依靠VHF、UHF解决问题,比如超低空突防的武装直升机、远程 轰炸机等,短波通信几乎是唯一的手段。 二、自适应频率 短波信道(电离层)是一种典型时变色散信道,其路径损耗、时延散布、噪声和干扰等都随 频率、地点、季节、昼夜的变化不断变化,因此,短波通信中工作频率是不能任意选择的。 统计表明,即使在夜间通信环境最坏的情况下,短波频段也有4%左右的无噪声信道,而中午约有27%的信道干扰很小或不存在干扰。所以,实时避开干扰,找出具有良好传播条件的无 噪声信道是提高短波通信质量最有效的途径。实现这一目标的关键是采用短波自适应频率技术,目前自适应频率经历了短波频率管理、2G-ALE两个成熟阶段,正向3G-ALE发展。 2.1频率管理系统 短波频率管理系统是在一定区域内组成频率管理网格,在短波范围内测量和分析各种信 道参数和干扰分布,根据综合分析和计算结果,得到通信质量优劣的频率排序表,统一分配 给区域内各短波通信用户,使用户在最佳工作频率上的建立通信链路。短波频率管理实质是 对区域内的用户提供实时频率预报,采用的技术称为实时信道估值RTCE(Real Time Channel Evaluation)技术。频率管理系统的特点是通信与探测分离,探测设备昂贵,这一发展过程也 称为短波自适应技术的1G-ALE阶段。 2.2 2G-ALE通信系统 20世纪80年代中期,出现了在通信系统中直接采用RTCE技术,对短波信道进行探测、 评估和通信一并完成的短波自适应电台。这种电台能够实时选择出最佳的短波通信信道,使 得短波工作频率随信道条件变化而改变,确保了通信始终在质量最佳的信道上进行。2G-ALE 通信系统具备如下功能:

l短波通信的发展历史及现状

l短波通信的发展历史及现状 短波通信(Short-wave Communication),也被称为高频通信,一般指的是利用波长范围为100m到10m(相应的频率范围为3MHz 到30MHz)的电磁波的无线通信。短波的传播方式主有两种:一个为地波,另一个为天波。其中地波沿着地球表面进行传播,这种方式的传播距离主要由地表介质特性决定。因为地波的衰减随着频率的升高而增强,短波以地波方式传播时,使用常用的发射功率,短波的传播距离最多只有几百公里,所以地波不是短波通信中使用的主要传播方式。然而地波传播不需要经常改变无线通信的工作频率,但需考虑障碍物的影响,这也是其与天波传播方式不同的地方。 1901年,意大利无线电工程师马可尼在英国与纽芬兰之间(距离为3400Km),实现了跨越整个大西洋的无线电通信。在这以后,因为无线电短波通信设备的价格低廉、便携性强、操作简单和灵活等优点,无线电短波通信迅速发展成为远距离无线通信的主要技术。从第二次世界大战开始一直到20世纪6O年代的这一段时间是短波无线通信发展的黄金时期,该技术广泛地应用于军事、广播、商业、气象等诸多领域,世界上许多国家并建立了覆盖本地区或世界性的专用通信网或公用通信网。但自从20世纪60年代以后,卫星通信等新兴远距离通信技术的出现使得短波通信的缺点越来越多地暴露出来:带宽较窄,射频频谱资源紧张,存在信道间干扰问题,易被窃听等等。相反的是,新型卫星通信技术

具有信道稳定、可靠性高、通信质量好、信道容量大等优点,许多本来是属于短波通信的重要业务逐步被卫星通信所取代。在20世纪60至7O年代,短波无线通信技术的研究与应用陷入低谷。但电子战、卫星战等战争方式的出现,使得人们发现一旦发生战争,各种通信系统都有可能被破坏,就是卫星也不能避免,如果过分依赖卫星作为中继站进行无线通信,在战时卫星一旦被摧毁,那么整个通信系统将瘫痪,后果是不堪设想的。短波自身的特点决定其是唯一不受网络枢纽和有源中继体制约的远程通信手段,该技术的抗打击能力和自主通信能力超出其他通信方式,再加之卫星通信技术成本很高,而短波通信技术起点较低、价格低廉,一般的国家均能进行部署和使用。短波无线通信和卫星通信一样,都能够实现全球的通信,基于以上原因,人们对短波无线通信的发挥的作用又重新予以重视。 随着微电子技术、计算机技术和数字信号处理技术的不断发展,短波无线通信技术在自适应收发信机、自适应调制解调器、自适应均衡及检测、白适应天线阵等方面上取得了突破,使得短波无线通信技术有可能解决高干扰电平、衰落和多径传播等信道时变特性方面的问题,向着数字化、低误码率、高速率的方向继续发展。 2现有短波通信存在的缺陷 2.1地球电离层对短波通信的影响太阳的辐射使得地球大气层中的氮原子、氧原子失去电子,变成离子这些离子态的气体在地

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