浅析短波通信干扰与抗干扰技术

2021-11-21海军士官学校陈安全何山

数字技术与应用 2021年10期

海军士官学校陈安全何山

短波通信是战时重要信息传输手段,其在复杂电磁环境下的干扰和抗干扰能力决定了交战双方的信息可靠传送能力。文章首先概要陈述了短波通信面临的严峻形势,然后详细介绍了常用的短波干扰手段,最后具体阐述了短波抗干扰技战术手段。

0 引言

短波通信具有通信距离远,所需装设备简单、抗毁性强、机动灵活等诸多优点,所以其在军事通信当中具有比较广泛的应用。军用短波通信需要确保信息传递的安全性和可靠性,这就要求其具备比较强的通信信号抗干扰能力,保证己方通信信号可以有效应对多元化的干扰样式,进而为部队作战提供必要的通信支撑。此时,要做好通信技术改革和创新工作,以此才能在未来信息化战场中得以生存,并取得最终的胜利。

1 短波通信面临的严峻形式

现代战场通信任务多样、战场电磁环境异常复杂,主要作战对手通信侦察、通信干扰技术手段和装备性能不断提升,短波抗干扰通信技术发展相对缓慢,短波通信面临严峻形势。

1.1 短波通信任务繁重时效性要求高

随着我军职能使命任务的拓展,我军遂行的军事任务也多样化发展,随之而来的通信任务也日益繁重,并且这些通信任务大多具有随机性,时效性极强,大量的指示、命令、号令、文电、情报信息必须在较短时间内处理完成,短波通信保障任务的强度、难度,信息处理的流量都很大。

1.2 短波通信电磁环境复杂联络困难

在短波有限的频段内,各种民用和敌我电台大量使用,造成短波频段电磁环境异常复杂,都对短波的通联带来极大的困难。主要表现在以下几点:(1)敌我双方在实施作战指挥、兵力协同、火力打击等各环节都会产生大量电磁辐射,致使时域上电磁信号连续不断,对战场用频装备尤其是短波通信装备会产生较大影响;(2)随着电磁装备功率的不断增大,电磁信号的覆盖范围也较以前更大。战场空间内大量用频装备产生的电磁信号交织在一起,形成敌中有我、我中有敌的复杂态势,对敌我双方短波通信、导航定位、精确制导等影响较大;(3)战场上无线通信、雷达、火控、制导等各型用频装备的电磁信号从几十赫兹到几十甚至上百吉赫兹,信号异常密集且频谱范围大,短波通信遭受的敌方有意无意干扰、己方自扰互扰进一步加大。

1.3 短波通信干扰样式多对抗激烈

基于信息化时代背景下,现有的短波通信会遭受敌方的高密度、高强度、大范围干扰。随着通信对抗技术发展,通信对抗装备功能多样,既可用于对通信辐射源进行侦察、测向,也可以实施干扰,还能根据对方短波通信特点,借助相关技术或手段,冒充对方短波通信成员,来与该网其他成员实现通信联络,骗取对方作战命令,指示或情况报告等重要信息,从而暴露其行动企图,或借机将各种欺骗性信息传递给对方,诱发其做出错误的判断和行动。这些通信干扰装备既可部署于车辆、飞机等移动平台,还可以无人机、摆放式干扰等方式部署,对抗平台日趋多样,干扰能力日益增强。

2 短波通信的主要干扰手段

短波通信干扰是指借助通信侦查技术来对对方通信信号进行测量,以确保干扰频率与对方通信频率相匹配,达到干扰效果。通常情况下,通信干扰技术可以有效阻断敌方信息传输和正常指挥,常见的瞄准式干扰和拦阻式干扰[1]。

2.1 瞄准式干扰

该干扰手段主要是对某一特定信道通信实施干扰。这里所提及到的“瞄准”一般是指对准干扰信号、频率或频谱。瞄准式干扰的类型很多,归纳起来主要有以下几种。

(1)转发式干扰。这是一种将被干扰敌方信号接收下来,经过延时、处理、放大后再发射出去的干扰方式,这种方式既简单而又行之有效,应用比较广泛。

(2)点频式干扰。对某一固定信道的敌方信号持续进行干扰。自动化程度较低的干扰机大多采用的是这种方法。点频干扰是对单个固定信道强有力的干扰形式,通常用来对重点敌方信号实施点频守候干扰。

(3)扫频搜索式干扰。在工作频段内对各信道或被预置待干扰的信道进行搜索扫描,遇到需干扰的敌方信号则锁定在这个信道上,对此敌方信号进行干扰,直到敌方信号消失,而后继续进行扫描搜索。

(4)跟踪式干扰。其能够实现对被干扰敌方信号的有效跟踪瞄准,具有较高的智能化、自动化程度,主要用于干扰猝发通信和跳频通信。要求干扰机能够快速跟踪敌方信号,短时间内完成对信号的搜索、截获、分选与识别,并将干扰机的频率引导到敌方信号的频率上,这对干扰机的反应速度也提出了极高的要求。

2.2 拦阻式干扰

该干扰方式主要用于对常规通信进行干扰,其干扰带宽超过了敌方信号工频范围,而且能够在敌方信号所有可能信道上覆盖干扰功率,也能够对带宽内所有敌方信号进行干扰拦阻,不需要进行频率瞄准。实施拦阻式干扰时,整个拦阻频段都被干扰“阻塞”,但是这样导致干扰功率过于分散,要想确保频段内所有信道干扰功率都能够实现对通信的有效压制,则必须要有足够大的干扰功率。这种干扰方式干扰距离有限,且具有一定的盲目性,功率利用率很低,另外也可能会影响到己方通信。

3 短波通信常见抗干扰手段

对于通信系统而言,短波通信抗干扰一般是指为抵抗敌方通信侦察、截获、干扰和高功率电磁攻击等进行有效干扰,从而在复杂电磁环境中有效提高通信系统的综合作战能力[2]。其目的是切断干扰路径,抑制通信干扰源,从而使通信系统的抗干扰性能得到有效改善,以确保通信系统的安全。在具体手段上,即可以采用自适应通信、跳频通信等技术方法,也可以灵活运用猝发通信、佯动通信等战术手段进行对抗。

3.1 自适应通信技术对抗

自适应通信技术主要包含自适应频率控制和自适应功率控制两个方面。自适应频率控制就是短波通信系统利用实时信道探测、评估等技术,依据所接收到的频率质量及噪声或干扰的大小,选择出最佳的工作频率作为通信频率,并结合所选频率来实现对通信系统的有效控制,进而达到自动快速通信建链的效果,实现选用频率最佳化。自适应功率控制技术主要是根据干扰信号电平大小来实现对通信系统输出功率的有效调节。如果干扰信号比较强时,可以借助自适应技术来提高通信发射机的输出功率;如果干扰信号比较弱时,则可以适当降低通信发射机输出功率,以确保通信系统始终维持一定的信干比,进而达到抑制干扰信号的效果[3]。

3.2 跳频通信技术对抗

在短波通信抗干扰中,跳频通信属于比较常用的干扰技术,也是行之有效的对抗敌方干扰技术。其原理是利用伪码控通信载波频率,使其在允许使用的带宽内按照预先设定规律伪随机快速跳变,避免通信信号被截获和干扰。如果我方通信频谱带宽和干扰信号频谱带宽重合或相同时,则会使干扰信号无法满足频率跳变速度,不能够达到预期的干扰效果。实质上,跳频通信技术属于“躲避”式抗干扰技术,其阻断通信载频与干扰载频重合。它的抗干扰性能主要体现在以下几点:(1)跳频通信系统的频率多、跳速快、频谱宽等优势,且不方便侦察;(2)跳频通信系统所接收的双方跳频图案与跳频频率表相同,并且能够同步才能够被截获;(3)只有干扰信号所产生的跳频与频谱信号瞬时重合,且干扰信号具有足够大功率时,才能够对跳频信号产生干扰[4]。

3.3 猝发通信等战术对抗

短波通信抗干扰除了可以采用自适应通信、跳频通信及扩频通信等技术措施外,还一系列战术手段进行通信对抗,达到欺骗敌人,完成通信联络的效果。猝发通信等战术包括以下几种形式:(1)猝发通信。在大多数时间内,通信系统处于静默状态,事先对需要发送的信息进行存储,接着在某一个瞬间以较高的速率发送出去。在时间上,由于猝发通信存在比较强的短暂性和随机性,无法被对方干扰机所捕捉,具有很强的抗干扰能力,目前在短波通信中广泛应用[5];(2)佯动通信。在开始进行通信对抗之前,需要根据现有工作网的样式,来拟定佯动网,频率间隔在NMHz以外,且工作网络与频率不同,在一定程度上增加了不确定性;此时可以先行启佯动网用,如果无干扰时,可以确保业务联络的正常开展;反之如果佯动网出现干扰时,则需要在正常开展业务联络的基础上,随时开展抗干扰动作,以达到牵制干扰方的目的[6];(3)隐蔽网通信。隐蔽网通信是指在任务开始前,事先预备开设隐蔽通信网。如果正常通信网络遭受比较强烈的敌干扰压制时,且通过变换功率、改频、佯动、跳频等手段仍不能沟通联络时,则需要报上级批准才可以启用隐蔽频率或隐蔽网进行沟通联络。

3.4 差错控制技术

对现代短波通信而言,传输业务呈现出多元化的特点,如控制命令传输、数据传输等。通常情况下,短波传输会不同程度上遭受人为、大气层的干扰,这样就会增加信息编码错误可能性。在进行数据传输时,也有可能发生丢包和出错现象,此时为了使上述现象得到有效干扰,则可以选择差错控制技术,其分为前向纠错、自动重发请求和混合纠错等手段。经校验如果发现接收方接收的数据包有错误时,则会降出错数据发送至发送端,接收到通知后,发送方按照自动重发请求来对数据包再次发送。如果接收方发送或接收的数据包出现错误时,一般会得到错误码元,此时可以借助纠错技术来给予改正。实际上,混合纠错集前向纠错和自动重发请求两种技术的优势,当存在较少错误,且可以及时获取错误码元时,一般会选择前向纠错;反之,如果存在较多错误,且不能获取错误码元时,选择自动重发请求。差错控制技术能够确保短波通信数据的完整性和正确性。