淺析短波通信干擾與抗干擾技術(shù)

海軍士官學(xué)校 陳安全 何山

短波通信是戰(zhàn)時重要信息傳輸手段,其在復(fù)雜電磁環(huán)境下的干擾和抗干擾能力決定了交戰(zhàn)雙方的信息可靠傳送能力。文章首先概要陳述了短波通信面臨的嚴(yán)峻形勢,然后詳細(xì)介紹了常用的短波干擾手段,最后具體闡述了短波抗干擾技戰(zhàn)術(shù)手段。

0 引言

短波通信具有通信距離遠(yuǎn),所需裝設(shè)備簡單、抗毀性強(qiáng)、機(jī)動靈活等諸多優(yōu)點,所以其在軍事通信當(dāng)中具有比較廣泛的應(yīng)用。軍用短波通信需要確保信息傳遞的安全性和可靠性,這就要求其具備比較強(qiáng)的通信信號抗干擾能力,保證己方通信信號可以有效應(yīng)對多元化的干擾樣式,進(jìn)而為部隊作戰(zhàn)提供必要的通信支撐。此時,要做好通信技術(shù)改革和創(chuàng)新工作,以此才能在未來信息化戰(zhàn)場中得以生存,并取得最終的勝利。

1 短波通信面臨的嚴(yán)峻形式

現(xiàn)代戰(zhàn)場通信任務(wù)多樣、戰(zhàn)場電磁環(huán)境異常復(fù)雜,主要作戰(zhàn)對手通信偵察、通信干擾技術(shù)手段和裝備性能不斷提升,短波抗干擾通信技術(shù)發(fā)展相對緩慢,短波通信面臨嚴(yán)峻形勢。

1.1 短波通信任務(wù)繁重時效性要求高

隨著我軍職能使命任務(wù)的拓展,我軍遂行的軍事任務(wù)也多樣化發(fā)展,隨之而來的通信任務(wù)也日益繁重,并且這些通信任務(wù)大多具有隨機(jī)性,時效性極強(qiáng),大量的指示、命令、號令、文電、情報信息必須在較短時間內(nèi)處理完成,短波通信保障任務(wù)的強(qiáng)度、難度,信息處理的流量都很大。

1.2 短波通信電磁環(huán)境復(fù)雜聯(lián)絡(luò)困難

在短波有限的頻段內(nèi),各種民用和敵我電臺大量使用,造成短波頻段電磁環(huán)境異常復(fù)雜,都對短波的通聯(lián)帶來極大的困難。主要表現(xiàn)在以下幾點:(1)敵我雙方在實施作戰(zhàn)指揮、兵力協(xié)同、火力打擊等各環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生大量電磁輻射,致使時域上電磁信號連續(xù)不斷,對戰(zhàn)場用頻裝備尤其是短波通信裝備會產(chǎn)生較大影響;(2)隨著電磁裝備功率的不斷增大,電磁信號的覆蓋范圍也較以前更大。戰(zhàn)場空間內(nèi)大量用頻裝備產(chǎn)生的電磁信號交織在一起,形成敵中有我、我中有敵的復(fù)雜態(tài)勢,對敵我雙方短波通信、導(dǎo)航定位、精確制導(dǎo)等影響較大;(3)戰(zhàn)場上無線通信、雷達(dá)、火控、制導(dǎo)等各型用頻裝備的電磁信號從幾十赫茲到幾十甚至上百吉赫茲,信號異常密集且頻譜范圍大,短波通信遭受的敵方有意無意干擾、己方自擾互擾進(jìn)一步加大。

1.3 短波通信干擾樣式多對抗激烈

基于信息化時代背景下,現(xiàn)有的短波通信會遭受敵方的高密度、高強(qiáng)度、大范圍干擾。隨著通信對抗技術(shù)發(fā)展,通信對抗裝備功能多樣,既可用于對通信輻射源進(jìn)行偵察、測向,也可以實施干擾,還能根據(jù)對方短波通信特點,借助相關(guān)技術(shù)或手段,冒充對方短波通信成員,來與該網(wǎng)其他成員實現(xiàn)通信聯(lián)絡(luò),騙取對方作戰(zhàn)命令,指示或情況報告等重要信息,從而暴露其行動企圖,或借機(jī)將各種欺騙性信息傳遞給對方,誘發(fā)其做出錯誤的判斷和行動。這些通信干擾裝備既可部署于車輛、飛機(jī)等移動平臺,還可以無人機(jī)、擺放式干擾等方式部署,對抗平臺日趨多樣,干擾能力日益增強(qiáng)。

2 短波通信的主要干擾手段

短波通信干擾是指借助通信偵查技術(shù)來對對方通信信號進(jìn)行測量,以確保干擾頻率與對方通信頻率相匹配,達(dá)到干擾效果。通常情況下,通信干擾技術(shù)可以有效阻斷敵方信息傳輸和正常指揮,常見的瞄準(zhǔn)式干擾和攔阻式干擾[1]。

2.1 瞄準(zhǔn)式干擾

該干擾手段主要是對某一特定信道通信實施干擾。這里所提及到的“瞄準(zhǔn)”一般是指對準(zhǔn)干擾信號、頻率或頻譜。瞄準(zhǔn)式干擾的類型很多,歸納起來主要有以下幾種。

(1)轉(zhuǎn)發(fā)式干擾。這是一種將被干擾敵方信號接收下來,經(jīng)過延時、處理、放大后再發(fā)射出去的干擾方式,這種方式既簡單而又行之有效,應(yīng)用比較廣泛。

(2)點頻式干擾。對某一固定信道的敵方信號持續(xù)進(jìn)行干擾。自動化程度較低的干擾機(jī)大多采用的是這種方法。點頻干擾是對單個固定信道強(qiáng)有力的干擾形式,通常用來對重點敵方信號實施點頻守候干擾。

(3)掃頻搜索式干擾。在工作頻段內(nèi)對各信道或被預(yù)置待干擾的信道進(jìn)行搜索掃描,遇到需干擾的敵方信號則鎖定在這個信道上,對此敵方信號進(jìn)行干擾,直到敵方信號消失,而后繼續(xù)進(jìn)行掃描搜索。

(4)跟蹤式干擾。其能夠?qū)崿F(xiàn)對被干擾敵方信號的有效跟蹤瞄準(zhǔn),具有較高的智能化、自動化程度,主要用于干擾猝發(fā)通信和跳頻通信。要求干擾機(jī)能夠快速跟蹤敵方信號,短時間內(nèi)完成對信號的搜索、截獲、分選與識別,并將干擾機(jī)的頻率引導(dǎo)到敵方信號的頻率上,這對干擾機(jī)的反應(yīng)速度也提出了極高的要求。

2.2 攔阻式干擾

該干擾方式主要用于對常規(guī)通信進(jìn)行干擾,其干擾帶寬超過了敵方信號工頻范圍,而且能夠在敵方信號所有可能信道上覆蓋干擾功率,也能夠?qū)拑?nèi)所有敵方信號進(jìn)行干擾攔阻,不需要進(jìn)行頻率瞄準(zhǔn)。實施攔阻式干擾時,整個攔阻頻段都被干擾“阻塞”,但是這樣導(dǎo)致干擾功率過于分散,要想確保頻段內(nèi)所有信道干擾功率都能夠?qū)崿F(xiàn)對通信的有效壓制,則必須要有足夠大的干擾功率。這種干擾方式干擾距離有限,且具有一定的盲目性,功率利用率很低,另外也可能會影響到己方通信。

3 短波通信常見抗干擾手段

對于通信系統(tǒng)而言,短波通信抗干擾一般是指為抵抗敵方通信偵察、截獲、干擾和高功率電磁攻擊等進(jìn)行有效干擾,從而在復(fù)雜電磁環(huán)境中有效提高通信系統(tǒng)的綜合作戰(zhàn)能力[2]。其目的是切斷干擾路徑,抑制通信干擾源,從而使通信系統(tǒng)的抗干擾性能得到有效改善,以確保通信系統(tǒng)的安全。在具體手段上,即可以采用自適應(yīng)通信、跳頻通信等技術(shù)方法,也可以靈活運用猝發(fā)通信、佯動通信等戰(zhàn)術(shù)手段進(jìn)行對抗。

3.1 自適應(yīng)通信技術(shù)對抗

自適應(yīng)通信技術(shù)主要包含自適應(yīng)頻率控制和自適應(yīng)功率控制兩個方面。自適應(yīng)頻率控制就是短波通信系統(tǒng)利用實時信道探測、評估等技術(shù),依據(jù)所接收到的頻率質(zhì)量及噪聲或干擾的大小,選擇出最佳的工作頻率作為通信頻率,并結(jié)合所選頻率來實現(xiàn)對通信系統(tǒng)的有效控制,進(jìn)而達(dá)到自動快速通信建鏈的效果,實現(xiàn)選用頻率最佳化。自適應(yīng)功率控制技術(shù)主要是根據(jù)干擾信號電平大小來實現(xiàn)對通信系統(tǒng)輸出功率的有效調(diào)節(jié)。如果干擾信號比較強(qiáng)時,可以借助自適應(yīng)技術(shù)來提高通信發(fā)射機(jī)的輸出功率;如果干擾信號比較弱時,則可以適當(dāng)降低通信發(fā)射機(jī)輸出功率,以確保通信系統(tǒng)始終維持一定的信干比,進(jìn)而達(dá)到抑制干擾信號的效果[3]。

3.2 跳頻通信技術(shù)對抗

在短波通信抗干擾中,跳頻通信屬于比較常用的干擾技術(shù),也是行之有效的對抗敵方干擾技術(shù)。其原理是利用偽碼控通信載波頻率,使其在允許使用的帶寬內(nèi)按照預(yù)先設(shè)定規(guī)律偽隨機(jī)快速跳變,避免通信信號被截獲和干擾。如果我方通信頻譜帶寬和干擾信號頻譜帶寬重合或相同時,則會使干擾信號無法滿足頻率跳變速度,不能夠達(dá)到預(yù)期的干擾效果。實質(zhì)上,跳頻通信技術(shù)屬于“躲避”式抗干擾技術(shù),其阻斷通信載頻與干擾載頻重合。它的抗干擾性能主要體現(xiàn)在以下幾點:(1)跳頻通信系統(tǒng)的頻率多、跳速快、頻譜寬等優(yōu)勢,且不方便偵察;(2)跳頻通信系統(tǒng)所接收的雙方跳頻圖案與跳頻頻率表相同,并且能夠同步才能夠被截獲;(3)只有干擾信號所產(chǎn)生的跳頻與頻譜信號瞬時重合,且干擾信號具有足夠大功率時,才能夠?qū)μl信號產(chǎn)生干擾[4]。

3.3 猝發(fā)通信等戰(zhàn)術(shù)對抗

短波通信抗干擾除了可以采用自適應(yīng)通信、跳頻通信及擴(kuò)頻通信等技術(shù)措施外,還一系列戰(zhàn)術(shù)手段進(jìn)行通信對抗,達(dá)到欺騙敵人,完成通信聯(lián)絡(luò)的效果。猝發(fā)通信等戰(zhàn)術(shù)包括以下幾種形式:(1)猝發(fā)通信。在大多數(shù)時間內(nèi),通信系統(tǒng)處于靜默狀態(tài),事先對需要發(fā)送的信息進(jìn)行存儲,接著在某一個瞬間以較高的速率發(fā)送出去。在時間上,由于猝發(fā)通信存在比較強(qiáng)的短暫性和隨機(jī)性,無法被對方干擾機(jī)所捕捉,具有很強(qiáng)的抗干擾能力,目前在短波通信中廣泛應(yīng)用[5];(2)佯動通信。在開始進(jìn)行通信對抗之前,需要根據(jù)現(xiàn)有工作網(wǎng)的樣式,來擬定佯動網(wǎng),頻率間隔在NMHz以外,且工作網(wǎng)絡(luò)與頻率不同,在一定程度上增加了不確定性;此時可以先行啟佯動網(wǎng)用,如果無干擾時,可以確保業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)的正常開展;反之如果佯動網(wǎng)出現(xiàn)干擾時,則需要在正常開展業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)的基礎(chǔ)上,隨時開展抗干擾動作,以達(dá)到牽制干擾方的目的[6];(3)隱蔽網(wǎng)通信。隱蔽網(wǎng)通信是指在任務(wù)開始前,事先預(yù)備開設(shè)隱蔽通信網(wǎng)。如果正常通信網(wǎng)絡(luò)遭受比較強(qiáng)烈的敵干擾壓制時,且通過變換功率、改頻、佯動、跳頻等手段仍不能溝通聯(lián)絡(luò)時,則需要報上級批準(zhǔn)才可以啟用隱蔽頻率或隱蔽網(wǎng)進(jìn)行溝通聯(lián)絡(luò)。

3.4 差錯控制技術(shù)

對現(xiàn)代短波通信而言,傳輸業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出多元化的特點,如控制命令傳輸、數(shù)據(jù)傳輸?shù)取ＭǔＧ闆r下,短波傳輸會不同程度上遭受人為、大氣層的干擾,這樣就會增加信息編碼錯誤可能性。在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時,也有可能發(fā)生丟包和出錯現(xiàn)象,此時為了使上述現(xiàn)象得到有效干擾,則可以選擇差錯控制技術(shù),其分為前向糾錯、自動重發(fā)請求和混合糾錯等手段。經(jīng)校驗如果發(fā)現(xiàn)接收方接收的數(shù)據(jù)包有錯誤時,則會降出錯數(shù)據(jù)發(fā)送至發(fā)送端,接收到通知后,發(fā)送方按照自動重發(fā)請求來對數(shù)據(jù)包再次發(fā)送。如果接收方發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)包出現(xiàn)錯誤時,一般會得到錯誤碼元,此時可以借助糾錯技術(shù)來給予改正。實際上,混合糾錯集前向糾錯和自動重發(fā)請求兩種技術(shù)的優(yōu)勢,當(dāng)存在較少錯誤,且可以及時獲取錯誤碼元時,一般會選擇前向糾錯;反之,如果存在較多錯誤,且不能獲取錯誤碼元時,選擇自動重發(fā)請求。差錯控制技術(shù)能夠確保短波通信數(shù)據(jù)的完整性和正確性。

4 結(jié)語

短波通信在軍事通信具有廣泛的應(yīng)用,對其干擾和抗干擾技術(shù)提出了較高要求,其將會直接決定是否可以掌握戰(zhàn)場主動權(quán),以及最后戰(zhàn)爭的勝負(fù)。因此如何在復(fù)雜的作戰(zhàn)環(huán)境中,靈活使用通信裝備進(jìn)行通信干擾和抗干擾,這樣不僅可以確保信息傳遞的可靠性,而且還可以提高信息傳遞效率。

引用

[1] 杜子亮,王英民.軍用無線通信干擾和抗干擾技術(shù)分析[J].雷達(dá)與對抗,2020,40(4):29-32.

[2] 姚富強(qiáng).通信抗干擾工程與實踐[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008:1-25.

[3] 金海鷹,胡磊.抗干擾通信技術(shù)研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2012,10(10):53-54.

[4] 楊同茂.軍事通信對抗技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].通信技術(shù),2014,47(7):11-12.

[5] 盧美玲.軍事通信抗干擾技術(shù)研究[J].科協(xié)論壇,2013,1(1):97-98.

[6] 閆曉暉,陳新來.復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下短波抗干擾通信實戰(zhàn)性研究[J].電子元器件與信息技術(shù),2020,4(8):52-53.