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復雜電磁環境下的LPI/LPD通信技術研究

2014-08-29 17:35馮微楊仕平王健鄭晨熹
現代電子技術 2014年15期
關鍵詞:擴頻通信抗干擾無線通信

馮微+楊仕平+王健+鄭晨熹

摘 要: 隨著通信干擾技術的不斷發展,戰術通信系統也將面對諸如阻塞干擾、跟蹤干擾、錄放干擾以及靈巧干擾等干擾手段,如何對抗這類干擾手段,提升無線通信的可靠性,針對相應的LPI/LPD抗干擾技術進行了研究。

關鍵詞: 無線通信; 抗干擾; 跳頻通信; 擴頻通信; LPI/LPD

中圖分類號: TN925?34 文獻標識碼: A 文章編號: 1004?373X(2014)15?0020?03

Study on LPI/LPD communication technology under complicated EM environment

FENG Wei1, YANG Shi?ping2, WANG Jian2, ZHENG Chen?xi2

(1. China Electronics System Equipment Engineering Corporation Institute, Beijing 100141, China;

2. Guangzhou Haige Communications Group Incorporated Company, Guangzhou 510663, China)

Abstract: With constant development of communication interference technology, tactical communication systems will be faced with various interference means, such as blockage interference, tracking interference, recording/playing interference, ingenious interference, etc. The corresponding LPI/LPD interference?free technology is studied in this paper to deal with the interference means and upgrade the reliability of wireless communication.

Keywords: wireless communication; interference?free; frequency?hopping communication; spectrum?spreading communication; LPI/LPD

目前,我國周邊局部地區局勢仍顯緊張,迫使我國軍事斗爭策略要順應新軍事變革而積極調整與變化,要革命性地應用信息新技術,增強武器裝備性能,提高部隊的作戰效能,“制電磁權”斗爭已成為贏得戰爭勝利的關鍵。為保障作戰部隊在電磁環境高度復雜密集的現代戰場上執行任務和機動作戰,通信系統必須具備較強的電子防御能力;否則,作戰編隊通信一旦遭到干擾、壓制和破壞,就會使指揮協同中斷,中樞神經癱瘓,指揮控制失靈,使任何強大的兵力和先進的武器系統都無法發揮其應有的效能[1]。因此,研究無線通信裝備的低截獲/低檢測(LPI/LPD)技術具有重要的現實意義。

1 國外抗干擾通信發展趨勢

隨著用戶話音、數據、視頻等應用業務的日益增多,對無線傳輸帶寬提出了更高的要求,在民用領域,出現了以WiMAX,LTE為代表的民用寬帶通信系統,在軍用領域,出現了以美軍寬帶網絡波形WNW、單兵電臺波形SRW為代表的軍用寬帶通信系統。從技術發展階段來講,軍用寬帶波形WNW/SRW與民用寬帶波形WiMAX/LTE的對應關系如圖1所示,他們都屬于第四代通信系統,其中WNW波形的最高速率達5 Mb/s,SRW波形的最高速率達2 Mb/s。

圖1 美軍寬帶波形的發展趨勢

就抗干擾能力而言,美軍的寬帶網絡波形WNW與單兵電臺波形SRW也根據應用環境,設計了多種工作模式,如圖2所示,WNW波形主要包括OFDM寬帶模式、LPI/LPD模式、AJ模式、BEAM模式;SRW波形則主要包括Combat Comms,LPI/LPD模式、電子戰模式。

2 LPI/LPD技術簡介

從抗干擾的側重點來講,低截獲(Low Probability of Interception,LPI)與低檢測(Low Probability of Deception,LPD)有所不同,其中LPI技術主要是確保信息安全,即使敵方知道我方在通信,但抓不住我方通信內容,如圖3所示,主要實現手段包括定速/變速跳頻、跳時、直序擴頻、混合擴頻、調制變換等技術;LPD技術主要是防止頻譜暴露,讓敵方不知道我方在什么時間通信,主要包括功率自適應、定向天線、散射通信等技術[2]。

圖2 美軍WNW波形與SRW波形的功能特點對比

圖3 典型的LPI/LPD技術

3 LPI/LPD抗干擾設計

海軍戰場環境是變化的,任何一種通信干擾措施的有效性都不是絕對的,必須根據實際情況,采取不同的策略。就裝備使用而言,研究抗干擾措施,應從多方面考慮,一種抗干擾措施對某種干擾有效,而對另一種干擾則無效,而另一種干擾措施可能相反,如能將兩種抗干擾措施結合,則抗干擾能力便會提高。例如DS?SS(擴頻)抗單頻干擾和遠近干擾能力較差,FH?SS(跳頻)抗寬帶干擾和中繼轉發式干擾較差;而DS?FH 混合擴頻調制卻在抗單頻干擾、寬帶干擾和遠近干擾、中繼轉發式干擾方面能力都很強[3]。

針對上述各種干擾方式的特點,LPI/LPD抗干擾通信波形的設計從技術體制角度而言,可從以下幾個技術方面進行研究。

3.1 擴維通信技術

為了解決傳統擴跳頻通信面臨的頻帶利用率低、抗干擾能力差的矛盾,擴維通信由同類技術的擴頻通信延伸拓展而來。擴維是在擴頻的基礎上,讓擴頻圖案攜帶信息,由單一的頻域擴展拓展到任一正交基上的擴展,其具有天然的高頻譜利用率;同時擴維通信利用小的瞬時維度和大的統計維度,達到了強的抗干擾能力,尤其是對抗靈巧干擾的能力[4?5]。

擴維通信與廣義的擴頻通信信號在頻域上都表現為占據很寬的頻譜,但二者傳送信息的機理有顯著不同。以跳頻和頻域擴維為例,圖4顯示了兩者不同的工作原理。跳頻通信中跳頻圖案由通信雙方事先約定不攜帶任何信息,信息的傳輸在圖中表示為不同的方格類型,跳頻是通過在頻點上調制不同的相位、幅度攜帶信息。頻域擴維中不同的頻點代表了信號不同的基(維),擴維一方面在頻點上調制不同的相位、幅度,另一方面頻點自身也是攜帶信息的,圖中顯示為不同的序號,這樣在同樣的帶寬下就可以大大增加攜帶信息的能力。

圖4 頻域擴維與跳頻工作原理比較示意圖

對于空間信息傳輸,整個信號暴露在開放的電磁環境,跳擴頻圖案容易被電子偵察等手段獲得,當通信雙方的圖案(基)暴露后,信號空間可以進行變換投影,其示意如圖5所示。對于跳頻通信信號投影到預定的圖案上時,信號空間被壓縮到一維。而對于頻域擴維信號,由于占據了多個基,無論怎樣變換投影,其信號維度保持不變。信號空間的差異將顯著影響頻譜資源的利用效益和抗干擾的能力。

圖5 信號變換投影示意圖

3.2 抗靈巧干擾通信技術

軍用通信系統不僅要抗跟蹤、阻塞干擾等,還要防止系統受到電子欺騙,即通過在消息中加入假消息,復制信息和錯誤信息實現欺騙的目的。當波形缺乏足夠的捷變性和隨機性時,將增大被截獲和定位的可能性。敵方通過對發射信號和特征參數間(同步信號、脈沖類型、頻譜、通信密度等)進行觀測,充分利用暴露的同步信號等特性參數,實現“靈巧干擾”[6]。

對抗靈巧干擾最有效的方法就是增強信號發送的不確定性,使其具有偽隨機特性,包括發送時間的隨機性,發射頻率的隨機性,發射信號特性的不確定。其中發射頻率的隨機性可由隨機跳頻圖案實現;發射信號特性的隨機性可通過對信號的變換實現,例如對信號進行分數階傅里葉變換,而且變換參數也是偽隨機變化的;發射時間的隨機性可通過初始抖動或跳時實現。初始抖動是對消息初始時間的隨機化,即在一個時隙傳輸的開始階段是一段隨機可變的時延。這樣可防止干擾方通過加大信號傳輸間隔,用峰值功率攻擊信息的同步信息,減少了混入接收信號的干擾信號能量。

另一種發射時間隨機化方法是跳時。跳時與跳頻類似,所不同的是發射信號在時間軸上跳變。將時間軸劃分為許多時間片,在一幀內哪個時間片發射信號由偽隨機序列進行控制。由于采用較窄的時間片發射信號,相對而言,信號的頻譜也就展寬了。

為了更好地抵抗靈巧干擾,需要綜合適用多種隨機化技術,TDMA系統下的綜合利用跳頻+跳時的示意圖。如圖6所示,每一個時隙的發射頻點不同(跳頻),實現了頻率的隨機化; 同時每一個時隙劃分為多個更小的時間片,用戶在時隙內偽隨機選擇某一個時間片發射信號(跳時),并且發射初始時間延遲是隨機可變的(抖動),實現了時間的隨機化。

圖6 跳頻+跳時抗干擾設計示意圖

將跳頻圖案相同的用戶分為一組, 組內不同用戶每個時隙占用的時間片,初始時延抖動都各不相同,實現正交跳時。通過正交跳頻和正交跳時,各用戶互不影響的同時傳輸,也實現了時間、頻率上的隨機化,更好地抵抗靈巧干擾的影響。

3.3 信號調制特征跳變技術

該技術通過實時調整發射參數,如帶寬、調制編碼方式等,讓敵方難以采用正確的解調解碼方法獲得信息,自適應調制編碼技術在一定程度上可以達到上述效果;通過特殊的處理手段,改變信號的頻譜和時域特征,使敵方無法正確判斷信號類型,從而也就無法正確解析。目前提出了一種去擴頻特征信號變換的抗截獲技術,該技術通過同時改變原始信號的頻域和時域特征,達到對原始波形調制信息的加密處理。該方法具有以下特點:對調制信號進行加密且不改變信號的3 dB帶寬;由多個參數確定,參數取值范圍為整個實數區間,很難通過遍歷搜索得到;變換的參數可以隨時間變化動態調整進一步增大偵收的難度。如圖7所示,可偽裝其他的調制方式(可將QPSK信號通過去擴頻特征信號變換變換成加噪聲的16QAM信號);偽裝成高斯白噪聲(可將QPSK信號通過去擴頻特征信號變換變換成為隨機噪聲);偽裝成多徑信號(可將QPSK信號通過去擴頻特征信號變換變換成為多徑信號)。

圖7 信號調制特征跳變技術應用示例

3.4 功率自適應通信技術

LPD技術主要防止頻譜暴露,對小型化、低功耗電臺而言,功率自適應控制是關鍵。功率自適應控制可在鏈路層、網絡層或二層同時進行。

網絡層功率控制:主要研究如何通過改變發射功率改變網絡連通性和選擇路徑,側重于提高網絡吞吐率;網絡層通常很長一段時間才進行一次調整,調整頻率較低。

鏈路層功率控制:主要是發送節點根據當前信道條件和發送分組的目的地址調整無線發射功率,在確保數據傳輸可靠性的同時,側重于降低網絡能耗;鏈路層需要可能經常調整發射功率,甚至每發送一次分組就需要調整一次;鏈路層控制分組用最大功率發送,數據分組和ACK用最小必須功率發送。

混合功率控制機制:將網絡層功率控制機制與鏈路層功率控制兩種機制結合起來,在發送數據分組時,MAC協議根據節點的距離和當前信道條件調整發射功率,每當分組到節點后,節點利用網絡層的功率控制機制來調整網絡拓撲和選擇路由。

4 結 語

通信干擾與通信抗干擾是一對相生相克的矛盾,它們互相制約,但又互相促進發展,既沒有攻不破的電子防御,也沒有防不了的電子進攻。在電子戰攻防中,關鍵是結合干擾的具體形式,在實戰中應靈活運用各種對抗方法,在高技術條件下發揮出作戰效能。

參考文獻

[1] 劉維國,張大禹.電磁兼容環境下艦艇通信頻率指配研究[J].艦船電子對抗,2002,25(6):11?13.

[2] 鄭高謙.實現低截獲概率雷達的技術途徑[J].現代電子,2002(3):17?20.

[3] 張艷芹,許錄平,李劍.一種具有低截獲特性的組合調制雷達信號[J].彈道學報,2006,18(3):90?93.

[4] 葛躍田.自適應調制編碼技術及其在移動通信中的應用[J].現代電子技術,2003,26(2):34?36.

[5] PROAKIS J G.數字通信[M].張力軍,譯.5版.北京:電子工業出版社,2009.

[6] 梅林,沙學軍,冉啟文,等.四項加權分數Fourier變換在通信系統中的應用研究[J].中國科學:信息科學,2010,40(5):732?741.

針對上述各種干擾方式的特點,LPI/LPD抗干擾通信波形的設計從技術體制角度而言,可從以下幾個技術方面進行研究。

3.1 擴維通信技術

為了解決傳統擴跳頻通信面臨的頻帶利用率低、抗干擾能力差的矛盾,擴維通信由同類技術的擴頻通信延伸拓展而來。擴維是在擴頻的基礎上,讓擴頻圖案攜帶信息,由單一的頻域擴展拓展到任一正交基上的擴展,其具有天然的高頻譜利用率;同時擴維通信利用小的瞬時維度和大的統計維度,達到了強的抗干擾能力,尤其是對抗靈巧干擾的能力[4?5]。

擴維通信與廣義的擴頻通信信號在頻域上都表現為占據很寬的頻譜,但二者傳送信息的機理有顯著不同。以跳頻和頻域擴維為例,圖4顯示了兩者不同的工作原理。跳頻通信中跳頻圖案由通信雙方事先約定不攜帶任何信息,信息的傳輸在圖中表示為不同的方格類型,跳頻是通過在頻點上調制不同的相位、幅度攜帶信息。頻域擴維中不同的頻點代表了信號不同的基(維),擴維一方面在頻點上調制不同的相位、幅度,另一方面頻點自身也是攜帶信息的,圖中顯示為不同的序號,這樣在同樣的帶寬下就可以大大增加攜帶信息的能力。

圖4 頻域擴維與跳頻工作原理比較示意圖

對于空間信息傳輸,整個信號暴露在開放的電磁環境,跳擴頻圖案容易被電子偵察等手段獲得,當通信雙方的圖案(基)暴露后,信號空間可以進行變換投影,其示意如圖5所示。對于跳頻通信信號投影到預定的圖案上時,信號空間被壓縮到一維。而對于頻域擴維信號,由于占據了多個基,無論怎樣變換投影,其信號維度保持不變。信號空間的差異將顯著影響頻譜資源的利用效益和抗干擾的能力。

圖5 信號變換投影示意圖

3.2 抗靈巧干擾通信技術

軍用通信系統不僅要抗跟蹤、阻塞干擾等,還要防止系統受到電子欺騙,即通過在消息中加入假消息,復制信息和錯誤信息實現欺騙的目的。當波形缺乏足夠的捷變性和隨機性時,將增大被截獲和定位的可能性。敵方通過對發射信號和特征參數間(同步信號、脈沖類型、頻譜、通信密度等)進行觀測,充分利用暴露的同步信號等特性參數,實現“靈巧干擾”[6]。

對抗靈巧干擾最有效的方法就是增強信號發送的不確定性,使其具有偽隨機特性,包括發送時間的隨機性,發射頻率的隨機性,發射信號特性的不確定。其中發射頻率的隨機性可由隨機跳頻圖案實現;發射信號特性的隨機性可通過對信號的變換實現,例如對信號進行分數階傅里葉變換,而且變換參數也是偽隨機變化的;發射時間的隨機性可通過初始抖動或跳時實現。初始抖動是對消息初始時間的隨機化,即在一個時隙傳輸的開始階段是一段隨機可變的時延。這樣可防止干擾方通過加大信號傳輸間隔,用峰值功率攻擊信息的同步信息,減少了混入接收信號的干擾信號能量。

另一種發射時間隨機化方法是跳時。跳時與跳頻類似,所不同的是發射信號在時間軸上跳變。將時間軸劃分為許多時間片,在一幀內哪個時間片發射信號由偽隨機序列進行控制。由于采用較窄的時間片發射信號,相對而言,信號的頻譜也就展寬了。

為了更好地抵抗靈巧干擾,需要綜合適用多種隨機化技術,TDMA系統下的綜合利用跳頻+跳時的示意圖。如圖6所示,每一個時隙的發射頻點不同(跳頻),實現了頻率的隨機化; 同時每一個時隙劃分為多個更小的時間片,用戶在時隙內偽隨機選擇某一個時間片發射信號(跳時),并且發射初始時間延遲是隨機可變的(抖動),實現了時間的隨機化。

圖6 跳頻+跳時抗干擾設計示意圖

將跳頻圖案相同的用戶分為一組, 組內不同用戶每個時隙占用的時間片,初始時延抖動都各不相同,實現正交跳時。通過正交跳頻和正交跳時,各用戶互不影響的同時傳輸,也實現了時間、頻率上的隨機化,更好地抵抗靈巧干擾的影響。

3.3 信號調制特征跳變技術

該技術通過實時調整發射參數,如帶寬、調制編碼方式等,讓敵方難以采用正確的解調解碼方法獲得信息,自適應調制編碼技術在一定程度上可以達到上述效果;通過特殊的處理手段,改變信號的頻譜和時域特征,使敵方無法正確判斷信號類型,從而也就無法正確解析。目前提出了一種去擴頻特征信號變換的抗截獲技術,該技術通過同時改變原始信號的頻域和時域特征,達到對原始波形調制信息的加密處理。該方法具有以下特點:對調制信號進行加密且不改變信號的3 dB帶寬;由多個參數確定,參數取值范圍為整個實數區間,很難通過遍歷搜索得到;變換的參數可以隨時間變化動態調整進一步增大偵收的難度。如圖7所示,可偽裝其他的調制方式(可將QPSK信號通過去擴頻特征信號變換變換成加噪聲的16QAM信號);偽裝成高斯白噪聲(可將QPSK信號通過去擴頻特征信號變換變換成為隨機噪聲);偽裝成多徑信號(可將QPSK信號通過去擴頻特征信號變換變換成為多徑信號)。

圖7 信號調制特征跳變技術應用示例

3.4 功率自適應通信技術

LPD技術主要防止頻譜暴露,對小型化、低功耗電臺而言,功率自適應控制是關鍵。功率自適應控制可在鏈路層、網絡層或二層同時進行。

網絡層功率控制:主要研究如何通過改變發射功率改變網絡連通性和選擇路徑,側重于提高網絡吞吐率;網絡層通常很長一段時間才進行一次調整,調整頻率較低。

鏈路層功率控制:主要是發送節點根據當前信道條件和發送分組的目的地址調整無線發射功率,在確保數據傳輸可靠性的同時,側重于降低網絡能耗;鏈路層需要可能經常調整發射功率,甚至每發送一次分組就需要調整一次;鏈路層控制分組用最大功率發送,數據分組和ACK用最小必須功率發送。

混合功率控制機制:將網絡層功率控制機制與鏈路層功率控制兩種機制結合起來,在發送數據分組時,MAC協議根據節點的距離和當前信道條件調整發射功率,每當分組到節點后,節點利用網絡層的功率控制機制來調整網絡拓撲和選擇路由。

4 結 語

通信干擾與通信抗干擾是一對相生相克的矛盾,它們互相制約,但又互相促進發展,既沒有攻不破的電子防御,也沒有防不了的電子進攻。在電子戰攻防中,關鍵是結合干擾的具體形式,在實戰中應靈活運用各種對抗方法,在高技術條件下發揮出作戰效能。

參考文獻

[1] 劉維國,張大禹.電磁兼容環境下艦艇通信頻率指配研究[J].艦船電子對抗,2002,25(6):11?13.

[2] 鄭高謙.實現低截獲概率雷達的技術途徑[J].現代電子,2002(3):17?20.

[3] 張艷芹,許錄平,李劍.一種具有低截獲特性的組合調制雷達信號[J].彈道學報,2006,18(3):90?93.

[4] 葛躍田.自適應調制編碼技術及其在移動通信中的應用[J].現代電子技術,2003,26(2):34?36.

[5] PROAKIS J G.數字通信[M].張力軍,譯.5版.北京:電子工業出版社,2009.

[6] 梅林,沙學軍,冉啟文,等.四項加權分數Fourier變換在通信系統中的應用研究[J].中國科學:信息科學,2010,40(5):732?741.

針對上述各種干擾方式的特點,LPI/LPD抗干擾通信波形的設計從技術體制角度而言,可從以下幾個技術方面進行研究。

3.1 擴維通信技術

為了解決傳統擴跳頻通信面臨的頻帶利用率低、抗干擾能力差的矛盾,擴維通信由同類技術的擴頻通信延伸拓展而來。擴維是在擴頻的基礎上,讓擴頻圖案攜帶信息,由單一的頻域擴展拓展到任一正交基上的擴展,其具有天然的高頻譜利用率;同時擴維通信利用小的瞬時維度和大的統計維度,達到了強的抗干擾能力,尤其是對抗靈巧干擾的能力[4?5]。

擴維通信與廣義的擴頻通信信號在頻域上都表現為占據很寬的頻譜,但二者傳送信息的機理有顯著不同。以跳頻和頻域擴維為例,圖4顯示了兩者不同的工作原理。跳頻通信中跳頻圖案由通信雙方事先約定不攜帶任何信息,信息的傳輸在圖中表示為不同的方格類型,跳頻是通過在頻點上調制不同的相位、幅度攜帶信息。頻域擴維中不同的頻點代表了信號不同的基(維),擴維一方面在頻點上調制不同的相位、幅度,另一方面頻點自身也是攜帶信息的,圖中顯示為不同的序號,這樣在同樣的帶寬下就可以大大增加攜帶信息的能力。

圖4 頻域擴維與跳頻工作原理比較示意圖

對于空間信息傳輸,整個信號暴露在開放的電磁環境,跳擴頻圖案容易被電子偵察等手段獲得,當通信雙方的圖案(基)暴露后,信號空間可以進行變換投影,其示意如圖5所示。對于跳頻通信信號投影到預定的圖案上時,信號空間被壓縮到一維。而對于頻域擴維信號,由于占據了多個基,無論怎樣變換投影,其信號維度保持不變。信號空間的差異將顯著影響頻譜資源的利用效益和抗干擾的能力。

圖5 信號變換投影示意圖

3.2 抗靈巧干擾通信技術

軍用通信系統不僅要抗跟蹤、阻塞干擾等,還要防止系統受到電子欺騙,即通過在消息中加入假消息,復制信息和錯誤信息實現欺騙的目的。當波形缺乏足夠的捷變性和隨機性時,將增大被截獲和定位的可能性。敵方通過對發射信號和特征參數間(同步信號、脈沖類型、頻譜、通信密度等)進行觀測,充分利用暴露的同步信號等特性參數,實現“靈巧干擾”[6]。

對抗靈巧干擾最有效的方法就是增強信號發送的不確定性,使其具有偽隨機特性,包括發送時間的隨機性,發射頻率的隨機性,發射信號特性的不確定。其中發射頻率的隨機性可由隨機跳頻圖案實現;發射信號特性的隨機性可通過對信號的變換實現,例如對信號進行分數階傅里葉變換,而且變換參數也是偽隨機變化的;發射時間的隨機性可通過初始抖動或跳時實現。初始抖動是對消息初始時間的隨機化,即在一個時隙傳輸的開始階段是一段隨機可變的時延。這樣可防止干擾方通過加大信號傳輸間隔,用峰值功率攻擊信息的同步信息,減少了混入接收信號的干擾信號能量。

另一種發射時間隨機化方法是跳時。跳時與跳頻類似,所不同的是發射信號在時間軸上跳變。將時間軸劃分為許多時間片,在一幀內哪個時間片發射信號由偽隨機序列進行控制。由于采用較窄的時間片發射信號,相對而言,信號的頻譜也就展寬了。

為了更好地抵抗靈巧干擾,需要綜合適用多種隨機化技術,TDMA系統下的綜合利用跳頻+跳時的示意圖。如圖6所示,每一個時隙的發射頻點不同(跳頻),實現了頻率的隨機化; 同時每一個時隙劃分為多個更小的時間片,用戶在時隙內偽隨機選擇某一個時間片發射信號(跳時),并且發射初始時間延遲是隨機可變的(抖動),實現了時間的隨機化。

圖6 跳頻+跳時抗干擾設計示意圖

將跳頻圖案相同的用戶分為一組, 組內不同用戶每個時隙占用的時間片,初始時延抖動都各不相同,實現正交跳時。通過正交跳頻和正交跳時,各用戶互不影響的同時傳輸,也實現了時間、頻率上的隨機化,更好地抵抗靈巧干擾的影響。

3.3 信號調制特征跳變技術

該技術通過實時調整發射參數,如帶寬、調制編碼方式等,讓敵方難以采用正確的解調解碼方法獲得信息,自適應調制編碼技術在一定程度上可以達到上述效果;通過特殊的處理手段,改變信號的頻譜和時域特征,使敵方無法正確判斷信號類型,從而也就無法正確解析。目前提出了一種去擴頻特征信號變換的抗截獲技術,該技術通過同時改變原始信號的頻域和時域特征,達到對原始波形調制信息的加密處理。該方法具有以下特點:對調制信號進行加密且不改變信號的3 dB帶寬;由多個參數確定,參數取值范圍為整個實數區間,很難通過遍歷搜索得到;變換的參數可以隨時間變化動態調整進一步增大偵收的難度。如圖7所示,可偽裝其他的調制方式(可將QPSK信號通過去擴頻特征信號變換變換成加噪聲的16QAM信號);偽裝成高斯白噪聲(可將QPSK信號通過去擴頻特征信號變換變換成為隨機噪聲);偽裝成多徑信號(可將QPSK信號通過去擴頻特征信號變換變換成為多徑信號)。

圖7 信號調制特征跳變技術應用示例

3.4 功率自適應通信技術

LPD技術主要防止頻譜暴露,對小型化、低功耗電臺而言,功率自適應控制是關鍵。功率自適應控制可在鏈路層、網絡層或二層同時進行。

網絡層功率控制:主要研究如何通過改變發射功率改變網絡連通性和選擇路徑,側重于提高網絡吞吐率;網絡層通常很長一段時間才進行一次調整,調整頻率較低。

鏈路層功率控制:主要是發送節點根據當前信道條件和發送分組的目的地址調整無線發射功率,在確保數據傳輸可靠性的同時,側重于降低網絡能耗;鏈路層需要可能經常調整發射功率,甚至每發送一次分組就需要調整一次;鏈路層控制分組用最大功率發送,數據分組和ACK用最小必須功率發送。

混合功率控制機制:將網絡層功率控制機制與鏈路層功率控制兩種機制結合起來,在發送數據分組時,MAC協議根據節點的距離和當前信道條件調整發射功率,每當分組到節點后,節點利用網絡層的功率控制機制來調整網絡拓撲和選擇路由。

4 結 語

通信干擾與通信抗干擾是一對相生相克的矛盾,它們互相制約,但又互相促進發展,既沒有攻不破的電子防御,也沒有防不了的電子進攻。在電子戰攻防中,關鍵是結合干擾的具體形式,在實戰中應靈活運用各種對抗方法,在高技術條件下發揮出作戰效能。

參考文獻

[1] 劉維國,張大禹.電磁兼容環境下艦艇通信頻率指配研究[J].艦船電子對抗,2002,25(6):11?13.

[2] 鄭高謙.實現低截獲概率雷達的技術途徑[J].現代電子,2002(3):17?20.

[3] 張艷芹,許錄平,李劍.一種具有低截獲特性的組合調制雷達信號[J].彈道學報,2006,18(3):90?93.

[4] 葛躍田.自適應調制編碼技術及其在移動通信中的應用[J].現代電子技術,2003,26(2):34?36.

[5] PROAKIS J G.數字通信[M].張力軍,譯.5版.北京:電子工業出版社,2009.

[6] 梅林,沙學軍,冉啟文,等.四項加權分數Fourier變換在通信系統中的應用研究[J].中國科學:信息科學,2010,40(5):732?741.

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