无线通信的抗干扰技术[内容充实]
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现场的敌意干扰。指敌方为 电子战需要而施放的干扰。
通信抗干扰主要指对抗敌方 的有意干扰。
阻塞干扰、压制干扰 跟踪干扰、瞄准干扰 窄带干扰、单频干扰 宽带干扰、梳状干扰、 脉冲干扰 升空干扰 智能化干扰
高等课讲
8
通信抗干扰性能
抗干扰性能之一：信号隐蔽性
无线信号的隐蔽性
单位面积天线，在单位带宽 中所能截获的信号功率
这是因为直扩增益一般都小 于滤波器的防护度。
跳频最好再加上纠错编码措 施
某些跳频点碰上干扰，可以 通过纠错消除误码。
无线通信工程
姚彦教授 清华大学微波与数字通信国家重点实验室
2001年12月15日
高等课讲
1
第十一讲 无线通信的抗干扰技术
高等课讲
2
内容提要
概述 原理 关键技术 应用前沿 几点结论
高等课讲
3
概述
高等课讲
4
为什么要研究通信抗干扰？
提高全民的国防意识； 了解通信高技术的一个主要领域； 民用与军用的互相转换、互相借鉴、互相 支撑； 为进入军事通信领域提供一些入门知识。
6
通信对抗的分类
通信侦察：使用通信侦察设备来探测、搜索、截获敌方 的无线通信信号，对信号进行测量、分析、识别、监视 以及测向和定位，以获取信号频率、电平、调制方式等 技术参数以及电台位置、通信方式、通信特点、网络结 构和属性等情报。
通信干扰：使用通信干扰设备发射专门的干扰信号，破 坏或扰乱敌方的无线通信，是通信对抗的进攻手段。
信号方式的隐蔽性
双工方式、调制方式、多路 方式、编码方式、同步方式
信号参数的隐蔽性
特别是与抗干扰有关的参数， 如：扩频序列、跳频序列、 同步参数、信令参数等。
抗干扰性能之二：信号鲁棒性
用干扰容限定义
PJ/PS(条件：设备性能、工作环境、 干扰性质）
三个层次的条件，即：
a、设备性能。如：比特差错率、语 音质量、同步及信令性能、网络性能 等，可以定一个门限，在此门限以下 用户不能接受。
高等课讲
5
信息战的内容及特点
信息战的内容
ห้องสมุดไป่ตู้特点
电子对抗。如：电磁波 的侦测与隐蔽、通信干 扰与抗干扰、雷达干扰 与抗干扰等。
网络对抗。如：计算机 病毒、软件攻击等。
消息对抗。如：加密与 解密、消息的收集与欺 骗等。
高等课讲
高度的对抗性 极端的机密性 应用的综合性 对实战环境的依赖性 采用新技术的超前性
FKTfb Eb
/
N
，
0
就有：
PJ Eb / N0 1 Pr0
PS G
PS
结论：无论是多用户干扰还 是热噪声干扰都会“吃掉” 一些干扰容限，只有在单用 户及忽略热噪声的情况下， 才可能达到干扰容限的最大 值。
高等课讲
18
抗干扰体制的比较
阻塞干扰
可以是窄带、部分带、梳状 干扰等。
一般跳频优于一般直扩
高等课讲
跳时通信
基本是一个TDM或TDMA 系统； 时隙不用满，按某种跳 时图案在各个时隙上进 行跳时； 有一定的隐蔽性和抗干 扰性； 目前使用不多。
15
空间域
定向天线
自适应调零天线
天线波束越窄，电波隐 蔽性好，抗干扰性也强。
从抗干扰角度，全向天 线不如定向天线。
采用毫米波频段，天线 方向性很好，有利于通 信抗干扰。
利用相控阵天线原理，在干扰 源方向形成波束的零点；
利用数字信号处理技术对干扰 信号进行识别和检测；
利用自适应技术自动调整天线 波束的零点指向，使干扰信号 最小；
不足：在零点方向形成盲区， 影响这个区域内用户的正常通 信。
高等课讲
16
直扩系统的干扰容限
模型
Eb/N
Pi
接收机 0
Pj
F
条件：
信息比特率 fb，周期 Tb
高等课讲
11
频率域之一：直接序列扩频
原理框图
fb
信息 比特 发送
G＝fc/fb
扩频增益
扩频
fc
扩频 序列
调制
f0
载波
信息 比特
解调
接收
解扩
载波 同步
扩频 序列 同步
频谱图
fb fc
f0
窄带干扰
扩频调制
2fc
信号
干扰
接收解扩
高等课讲
12
频率域之二：跳频
原理框图
fb
信息 比特
调制
发送
中频 fi
G＝N
扩频用户数 N
各用户的功率相等 Pi(i=1,2,…N)=Ps
扩频带宽 W
干扰功率 Pj，带宽 W 接收机噪声系数 F
公式推导
Eb = Ps*Tb N0 = FkT + Pj/W + (N1)Ps/W
得到： N + Pj/Ps = 1 + W/fb*N0/Eb - FkTW/Ps
高等课讲
17
直扩系统的干扰容限（续）
通信抗干扰：在军事通信设备及系统中采用的通信反侦 察、反干扰措施，是通信对抗的防御手段。本次讲座重 点讨论有关通信抗干扰问题。
高等课讲
7
军事通信的干扰环境
干扰种类
敌意干扰的式样
设备内部的干扰，如：收发 干扰、邻道干扰等。
现场非敌意干扰。如：多径 干扰、多用户干扰、环境噪 声干扰、其它电台的干扰等。
载波 跳频
跳频增益
图案
变频
f01 f02 ... f0N
跳频 频综
频谱图
fb fi
f0
窄带干扰
信息 比特 接收
解调
载波 同步
fi
跳频 图案 同步
解跳
f01 f02 ... f0N
跳频 频综
跳频调制
干扰
信号
接收解跳
高等课讲
13
频率域之三：跳扩频
原理框图
跳扩频
fb
信息 比特
扩频
发送
fc
扩频 序列
信息
比特
b、工作环境。如：单台设备还是多 台设备、有无天线抗干扰措施、干扰 源是否升空等。
c、干扰性质。如：干扰性质、干扰
强度、干扰时间等。
高等课讲
9
原理
高等课讲
10
通信抗干扰分类
频率域。 采用频率域处理，如；直扩、跳频、跳扩。 时间域。 采用时间域处理，如：瞬时、跳时等。 空间域。 采用空间域处理，如：自适应天线等。 其它数字处理。 如：干扰抵销、纠错编码等
解调
接收
fi
载波 同步
调制
fi
中频 载波
解扩
扩频 序列 同步
变频
f01 f02 ... f0N
跳频 频综
跳频 图案
解跳
f01 f02 ... f0N
增益
G＝ N×fc/ fb
跳频 频综
跳频 图案 同步
高等课讲
14
时间域
瞬时通信 这是潜艇通信常用的方 法。 先进行信息压缩，然后 以很短的时间发送出去。 特点： （1）隐蔽性好； （2）抗干扰能力强； （3）信息速率低； （4）延时大，非实时业务。
对下列公式进行讨论：
N
PJ
/
PS
1
W fb
N0 Eb
FKTW
/
PS
讨论 单用户，忽略热噪声
PJ
/ PS
W fb
N0 Eb
G Eb / N0
多用户，忽略热噪声
PJ
/
PS
W fb
N0 Eb
1
N
G Eb / N0
1
N
单用户，考虑热噪声
PJ
/
PS
G Eb / N0
FKTW
/
PS，
令：接收机门限电平为Pr 0
通信抗干扰主要指对抗敌方 的有意干扰。
阻塞干扰、压制干扰 跟踪干扰、瞄准干扰 窄带干扰、单频干扰 宽带干扰、梳状干扰、 脉冲干扰 升空干扰 智能化干扰
高等课讲
8
通信抗干扰性能
抗干扰性能之一：信号隐蔽性
无线信号的隐蔽性
单位面积天线，在单位带宽 中所能截获的信号功率
这是因为直扩增益一般都小 于滤波器的防护度。
跳频最好再加上纠错编码措 施
某些跳频点碰上干扰，可以 通过纠错消除误码。
无线通信工程
姚彦教授 清华大学微波与数字通信国家重点实验室
2001年12月15日
高等课讲
1
第十一讲 无线通信的抗干扰技术
高等课讲
2
内容提要
概述 原理 关键技术 应用前沿 几点结论
高等课讲
3
概述
高等课讲
4
为什么要研究通信抗干扰？
提高全民的国防意识； 了解通信高技术的一个主要领域； 民用与军用的互相转换、互相借鉴、互相 支撑； 为进入军事通信领域提供一些入门知识。
6
通信对抗的分类
通信侦察：使用通信侦察设备来探测、搜索、截获敌方 的无线通信信号，对信号进行测量、分析、识别、监视 以及测向和定位，以获取信号频率、电平、调制方式等 技术参数以及电台位置、通信方式、通信特点、网络结 构和属性等情报。
通信干扰：使用通信干扰设备发射专门的干扰信号，破 坏或扰乱敌方的无线通信，是通信对抗的进攻手段。
信号方式的隐蔽性
双工方式、调制方式、多路 方式、编码方式、同步方式
信号参数的隐蔽性
特别是与抗干扰有关的参数， 如：扩频序列、跳频序列、 同步参数、信令参数等。
抗干扰性能之二：信号鲁棒性
用干扰容限定义
PJ/PS(条件：设备性能、工作环境、 干扰性质）
三个层次的条件，即：
a、设备性能。如：比特差错率、语 音质量、同步及信令性能、网络性能 等，可以定一个门限，在此门限以下 用户不能接受。
高等课讲
5
信息战的内容及特点
信息战的内容
ห้องสมุดไป่ตู้特点
电子对抗。如：电磁波 的侦测与隐蔽、通信干 扰与抗干扰、雷达干扰 与抗干扰等。
网络对抗。如：计算机 病毒、软件攻击等。
消息对抗。如：加密与 解密、消息的收集与欺 骗等。
高等课讲
高度的对抗性 极端的机密性 应用的综合性 对实战环境的依赖性 采用新技术的超前性
FKTfb Eb
/
N
，
0
就有：
PJ Eb / N0 1 Pr0
PS G
PS
结论：无论是多用户干扰还 是热噪声干扰都会“吃掉” 一些干扰容限，只有在单用 户及忽略热噪声的情况下， 才可能达到干扰容限的最大 值。
高等课讲
18
抗干扰体制的比较
阻塞干扰
可以是窄带、部分带、梳状 干扰等。
一般跳频优于一般直扩
高等课讲
跳时通信
基本是一个TDM或TDMA 系统； 时隙不用满，按某种跳 时图案在各个时隙上进 行跳时； 有一定的隐蔽性和抗干 扰性； 目前使用不多。
15
空间域
定向天线
自适应调零天线
天线波束越窄，电波隐 蔽性好，抗干扰性也强。
从抗干扰角度，全向天 线不如定向天线。
采用毫米波频段，天线 方向性很好，有利于通 信抗干扰。
利用相控阵天线原理，在干扰 源方向形成波束的零点；
利用数字信号处理技术对干扰 信号进行识别和检测；
利用自适应技术自动调整天线 波束的零点指向，使干扰信号 最小；
不足：在零点方向形成盲区， 影响这个区域内用户的正常通 信。
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直扩系统的干扰容限
模型
Eb/N
Pi
接收机 0
Pj
F
条件：
信息比特率 fb，周期 Tb
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频率域之一：直接序列扩频
原理框图
fb
信息 比特 发送
G＝fc/fb
扩频增益
扩频
fc
扩频 序列
调制
f0
载波
信息 比特
解调
接收
解扩
载波 同步
扩频 序列 同步
频谱图
fb fc
f0
窄带干扰
扩频调制
2fc
信号
干扰
接收解扩
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12
频率域之二：跳频
原理框图
fb
信息 比特
调制
发送
中频 fi
G＝N
扩频用户数 N
各用户的功率相等 Pi(i=1,2,…N)=Ps
扩频带宽 W
干扰功率 Pj，带宽 W 接收机噪声系数 F
公式推导
Eb = Ps*Tb N0 = FkT + Pj/W + (N1)Ps/W
得到： N + Pj/Ps = 1 + W/fb*N0/Eb - FkTW/Ps
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直扩系统的干扰容限（续）
通信抗干扰：在军事通信设备及系统中采用的通信反侦 察、反干扰措施，是通信对抗的防御手段。本次讲座重 点讨论有关通信抗干扰问题。
高等课讲
7
军事通信的干扰环境
干扰种类
敌意干扰的式样
设备内部的干扰，如：收发 干扰、邻道干扰等。
现场非敌意干扰。如：多径 干扰、多用户干扰、环境噪 声干扰、其它电台的干扰等。
载波 跳频
跳频增益
图案
变频
f01 f02 ... f0N
跳频 频综
频谱图
fb fi
f0
窄带干扰
信息 比特 接收
解调
载波 同步
fi
跳频 图案 同步
解跳
f01 f02 ... f0N
跳频 频综
跳频调制
干扰
信号
接收解跳
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频率域之三：跳扩频
原理框图
跳扩频
fb
信息 比特
扩频
发送
fc
扩频 序列
信息
比特
b、工作环境。如：单台设备还是多 台设备、有无天线抗干扰措施、干扰 源是否升空等。
c、干扰性质。如：干扰性质、干扰
强度、干扰时间等。
高等课讲
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原理
高等课讲
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通信抗干扰分类
频率域。 采用频率域处理，如；直扩、跳频、跳扩。 时间域。 采用时间域处理，如：瞬时、跳时等。 空间域。 采用空间域处理，如：自适应天线等。 其它数字处理。 如：干扰抵销、纠错编码等
解调
接收
fi
载波 同步
调制
fi
中频 载波
解扩
扩频 序列 同步
变频
f01 f02 ... f0N
跳频 频综
跳频 图案
解跳
f01 f02 ... f0N
增益
G＝ N×fc/ fb
跳频 频综
跳频 图案 同步
高等课讲
14
时间域
瞬时通信 这是潜艇通信常用的方 法。 先进行信息压缩，然后 以很短的时间发送出去。 特点： （1）隐蔽性好； （2）抗干扰能力强； （3）信息速率低； （4）延时大，非实时业务。
对下列公式进行讨论：
N
PJ
/
PS
1
W fb
N0 Eb
FKTW
/
PS
讨论 单用户，忽略热噪声
PJ
/ PS
W fb
N0 Eb
G Eb / N0
多用户，忽略热噪声
PJ
/
PS
W fb
N0 Eb
1
N
G Eb / N0
1
N
单用户，考虑热噪声
PJ
/
PS
G Eb / N0
FKTW
/
PS，
令：接收机门限电平为Pr 0