短波跳频电台通信对抗效能研究
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胁作用。但瞄准跟踪式干扰效果受电波传播时延、干
扰机反应时间、跳频速率等许多因素影响, 其干扰效 果也是有限的。当采用高速跳频时, 可以避免干扰。
Q
=
1 N
+N
lg( 1 - p ) # lg( 1 - 1 /N
。 )
( 5)
由于
lim
ny ]
1 N
+
N
#
lg( 1 lg( 1 -
p) 1 /N
)
=
- ln10# lg( 1 - p ) = - 2. 3lg( 1Βιβλιοθήκη Baidu- p ), ( 6)
因此, 当 N m 1时, 有
G = - 2. 3 lg( 1 - p )。
种理想的干扰方式, 敌方一般也不会采用。 部分频段干扰时, 设被干扰的频段占全频段的比
例为 A, 在一定的跳速下, A值须大于某一个值时, 干 扰才是有效的。设 Pm 为接收到的信号功率, Pj 为接 收到的干扰功率, 可以得到干扰能达到的平均比特错 误率为
Pb =
A#
1 2
exp
-
Gp APm 2P j
# 76#
舰船科学技术
第 27卷
内的整个 C4 ISR 系统, 从中开辟崭新的作战领域。 由于信息技术的迅猛发展并广泛应用于军事领
域, 引发了信息战条件下通信对抗定义与内涵的重大 变革, 主要体现在以下几个方面:
( 1) 通信对抗是信息战的核心 信息战成为未来战争的主导作战样式, 制信息权 成为信息化战场上敌对双方争夺的焦点。战场条件 下, 信息空间主要包括电磁空间和计算机网络空间, 电磁波是战场信息的主要载体和媒介, 没有电磁频谱 的控制权和使用权, 战场信息的获取、传输和使用便 不能实现。通信系统是 C4 ISR 系统的 / 神经纽带 0, 但通信系统在战时又是 C4 ISR 系统中最易暴露和最 为薄弱的环节。因此, 合理运用通信对抗手段, 干扰 和破坏敌方 C4 ISR 系统的关键节点是赢得信息战胜 利的关键要素。 ( 2) 通信对抗将是通信网络的对抗 通信系统为了提高在复杂电磁干扰环境下的通 信可靠度, 广泛采用具有冗余度的网络结构。一是使 通信设备由集中式配置变为分散配置, 在几何位置上 实现全空域分布; 二是功能上的分布, 使集中交换处 理变为分散交换处理。其军事意义在于使指挥链与 通信链分离, 以增强指挥所的生存能力; 使通信网不 存在关键的通信节点和通信链路, 增强通信网在信息 战条件下的生存能力。 ( 3) 通信软件对抗是通信对抗的重要组成部分 随着计算机在通信系统中的广泛应用, 通信系统 软件化已成为发展的必然趋势。通过改变软件就能 改变通信系统的功能。通信系统对计算机的高度依 赖使得破坏通信软件成为通信对抗继频域对抗外一 个新的对抗领域。通信软件对抗是指把计算机病毒 作为一种攻击性武器, 通过抗病毒措施确保己方通信 系统正常工作。
中图分类号: TN914. 41; TN975
文献标识码: A
R esearch on th e commun ication coun term easures efficien cy of HF frequency hopp ing
L I Guo- jian, Zhang H a-i yong ( Departm ent o f Inform at ion and Eng ineer of Dalian Naval A cadem y, Dalian 116018, Ch ina)
1 通信对抗概述
通信对抗是一个动态变化的作战领域。由于电 子和计算机技术的迅速发展, 使得军事通信对抗产生 了革命性的变革。现代通信对抗的内涵与使命已经 远远超出过去传统的无线电通信对抗的范畴, 已不仅 仅是敌对双方在通信领域为争夺无线电频谱控制权 而展开的电磁领域的斗争, 它将包括有线通信媒质在
收稿日期: 2004- 04- 06 基金项目: 海军青年基金资助项目 (装办 165)
保障己方军事通信的安全可靠, 通信系统和装备必须 具有抗干扰、抗侦收和抗测向等通信对抗能力。世界 各国在发展军事通信装备时, 都非常注重通信抗干扰 技术的研究与应用, 用以提高军事通信的时效性、可 靠性和保密性。跳频电台日益成为现代军事战术通 信中应用最广泛的通信工具之一, 对跳频电台的通信 对抗效能进行评估和研究具有重要的理论价值和现 实意义。
摘 要: 短波跳频电台是现代军事通信中应用最广泛的通信工具之一, 对跳频电台通信对抗效能进行评 估和
研究具有重要的理论价值和现实 意义。通 过对短波 跳频电 台效能 进行评 估, 明 确短波 跳频电 台的通 信对抗 能力, 对
于超短波通信对抗效能研究也具 有一定的借鉴意义。
关键词: 通信对抗; 跳频电台; 效能
(1-
1 N
)Q-
1。
( 2)
异步组网的组网效率与跳频频率数和组网数有
关。频率数为 N 个频 率时, 在网间干扰可以容忍 的
前提下, 组成 Q 个跳频异步网, 组网效率为
G = Q /N。
( 3)
由式 ( 2) 可以求得:
Q
=
1+
lg( 1 lg ( 1 - 1
p) /N
。 )
( 4)
将式 ( 4) 代入式 ( 3) 可得:
第 27卷第 6期 2005年 12月
文章编号: 1672- 7649( 2005) 06 - 0075- 04
舰船科学技术 SH IP SC IENCE AND TECHNOLOGY
V o.l 27, No. 6 Dec. , 2005
短波跳频电台通信对抗效能研究
李国建, 张海勇
( 海军大连舰艇学院 信息工程系, 辽宁 大连 116018)
。
( 8)
( 3) 单频与多频干扰
单频干扰是指用一个连续的单频对跳频电台实
施干扰的一种方法。显然, 单频干扰对跳频电台的影 响是很小的, 跳频电台对于单频的躲避 作用是很强 的。多频干扰是指在不连续的几个频率点上实施的
干扰, 对跳频电台的影响也是很小的。 ( 4) 频率瞄准跟踪式干扰 频率瞄准跟踪式干扰对跳频电台具有较大的威
此外还有: 信号驻留时间随机跳变; 跳频带宽随 机跳变; 跳频信号功率自适应; 跳频带宽自适应; 跳频 驻留时间自适应; 跳频频率自适应。以上几种抗干扰 措施的综合运用可以大幅增强跳频电台的通信对抗 能力。
3 短波跳频电台对抗效能分析
由于现代战场环境中, 跳频电台在战术上大多都 是组网应用的, 因此对短波跳频电台通信对抗效能的 研究, 不仅要分析单部跳频电台的通信对抗效能, 更 重要的是研究短波跳频电台组网条件下的通信对抗 效能。单纯研究某一部跳频电台的对抗效能并没有 多大的现实意义, 因为在现代电子战环境中单一的跳 频电台通信对抗能力较小, 根本无法满足现代军事通 信的要求。 3. 1 跳频电台组网网内干扰
益。但是满足上述条件是非常困难的, 因而可以不考
虑此种干扰。
( 2) 全频段和部分频段干扰 采用全频带干扰时, FH 系统的干扰处理增益
Gp = B s /Bm。 式中: B s 为跳频带宽; Bm 为信息带宽。当 Gp 较大时, 敌方对我方跳频电台进行干扰必须付出很大的功率, 可能达到难以接受的程度。所以全频段干扰不是一
跳频电台组网应用时, 网内干扰主要是指各个跳 频网内跳频电台或不同跳频网的跳频电台之间的相 互干扰问题。跳频电台组网的网内干扰实际上还是 跳频电台之间的干扰问题, 这种干扰主要来源于不同 的跳频电台由于频率发生碰撞而使得跳频电台之间 产生对正常通信的影响。
跳频电台组网的网内干扰对短波跳频电台通信 对抗效能也有较大的影响。因为跳频电台一旦受网 内电台的影响, 其本身对抗敌方人为干扰的能力将会 大大降低, 所以跳频电台在组网应用时必须合理选择 跳频频率集, 将跳频网内部的自干扰程度降到最低。 这样有助于增强短波跳频电台抗敌方有意干扰的能 力, 以提高跳频电台的通信对抗效能。 3. 2 跳频电台组网网间干扰
( 7)
当跳频频率数 N 足够大时, 异步组网的效率仅由 所
规定的网间干扰最大值 P 所决定。
3. 3 短波跳频电台抗人为干扰效能分析
( 1) 相关干扰
如果敌方干扰台获取了 FH 系统的频率集与 跳
频图案, 那么干扰信号能与接收机同步, 且电波传播
时间可以不考 虑, 则 FH 系统对干 扰信号无处理 增
设跳频频率表中的频率个数为 N, Q 为已组网跳 频网络数目。Q 个网受另一个网络影响, 可能发生频 率碰撞的概率为 1 /N, 不碰撞的概率为 1- 1 /N, Q 个 跳频网工作时频率不碰撞的概率为
P0 =
( 1 - 1 )Q - 1; N
( 1)
Q 个跳频网工作时的网间频率碰撞概率为
P0 =
1-
现代战争中对电磁频谱的控制权已成为掌握战 争主动权的关键环节。通信抗干扰受到普遍重视, 使 得通信和对抗双方展开了激烈的较量, 一方在寻求最 佳的抗干扰方 法与策略; 另一方则 在寻找最佳的 侦 察、识别、截获和干扰的方法和策略。
现代高技术战争中, 电子对抗环境十分严峻, 各 种具有快速响应能力的自动化、智能化、多功能通信 对抗系统给军事通信带来了日趋严重的威胁。要想
第 6期
李国建, 等: 短波跳频电台通信对抗效能研究
# 77#
的某些相对位置上, 跳频电台工作时将会出现某一个 跳频接收机同时收到 2个跳频网 (或多个跳频网 ) 的 通信信号, 而造成对正常跳频通信的影响。我们称这 种影响为 / 网间干扰 0。
( 2) 异步组网时的网间干扰 由于短波跳频电台在战术组网应用中, 多是采用 异步组网, 所以有必要对短波跳频电台异步组网时的 网间干扰进行研究。Q 个跳频网异步工作时, 网间干 扰是由于各网共用跳频频率, 而且跳频网间异步, 以 致出现频率碰撞。异步组网时必须计算由此造成的 影响。
2 跳频电台通信对抗
所谓跳频, 用简略的术语表达就是多频、选码、频 移键控, 就是用伪码序列构成跳频指令来控制频率合 成器, 并在多个频率中进行选择的移频键控。跳频利 用的是一种躲避式的抗干扰措施, 其通信抗干扰的实 质是采用 / 躲避 0的方式避开受干扰频率。
就跳频通信的机理来看, 提高跳频电台通信抗干 扰能力的方法有以下几种: 增加跳频速率; 增大跳频 带宽; 增大跳频图案, 使跳频图案具有随机性; 增大跳 频频率集。
K ey w ords: commun icat ion; frequency hopp ing radio; efficiency
0引 言
通信对抗是在无线电通信领域展开的电子对抗 斗争, 是电子对抗的重要组成部分。指为削弱、破坏 敌方无线电通信系统的作战使用效能和保障己方无 线电通信系统正常发挥效能所采取的战术技术措施 和行动的总称, 实质是敌对双方在无线电通信领域为 争夺无线电频谱控制权而进行的电磁波斗争。
跳频电台在组网环境下, 网间干扰是多方面的。 有跳重干扰、邻道交互干扰、人为干扰、非线性交调干 扰等。在多网工作时, 组网的互调干扰 ( IM I) 影响也 不容忽视。
( 1) 跳频通信系统的 / 网间干扰 0形成的条件: ¹ 在同一区域有 2个以上的不同跳频网的跳频 电台在同时进行工作; º 这些跳频电台都工作在相同的工作频段上; » 跳频电台使用的跳频点相同; ¼ 跳频电台传输信息的形式相同, 信号格式相 同; ½ 各网的跳频电台仅有跳频图案不同。 在上述条件下, 各网内的跳频电台在作战区域内
Abstract: HF frequency hopping rad ios is one of the w idely used commun icat ion too ls, and it has a significant va lue of researching on the effic iency o f H F frequency hopp ing rad ios. T hroughout estab lish ing the effic iency evaluat ion m odel o fH F frequency hopp ing rad ios, w e can define the counterm easure capab il-i t ies o f HF frequency hopping rad ios. And that it possesses som e effects for the VHF frequency hopping rad ios.
扰机反应时间、跳频速率等许多因素影响, 其干扰效 果也是有限的。当采用高速跳频时, 可以避免干扰。
Q
=
1 N
+N
lg( 1 - p ) # lg( 1 - 1 /N
。 )
( 5)
由于
lim
ny ]
1 N
+
N
#
lg( 1 lg( 1 -
p) 1 /N
)
=
- ln10# lg( 1 - p ) = - 2. 3lg( 1Βιβλιοθήκη Baidu- p ), ( 6)
因此, 当 N m 1时, 有
G = - 2. 3 lg( 1 - p )。
种理想的干扰方式, 敌方一般也不会采用。 部分频段干扰时, 设被干扰的频段占全频段的比
例为 A, 在一定的跳速下, A值须大于某一个值时, 干 扰才是有效的。设 Pm 为接收到的信号功率, Pj 为接 收到的干扰功率, 可以得到干扰能达到的平均比特错 误率为
Pb =
A#
1 2
exp
-
Gp APm 2P j
# 76#
舰船科学技术
第 27卷
内的整个 C4 ISR 系统, 从中开辟崭新的作战领域。 由于信息技术的迅猛发展并广泛应用于军事领
域, 引发了信息战条件下通信对抗定义与内涵的重大 变革, 主要体现在以下几个方面:
( 1) 通信对抗是信息战的核心 信息战成为未来战争的主导作战样式, 制信息权 成为信息化战场上敌对双方争夺的焦点。战场条件 下, 信息空间主要包括电磁空间和计算机网络空间, 电磁波是战场信息的主要载体和媒介, 没有电磁频谱 的控制权和使用权, 战场信息的获取、传输和使用便 不能实现。通信系统是 C4 ISR 系统的 / 神经纽带 0, 但通信系统在战时又是 C4 ISR 系统中最易暴露和最 为薄弱的环节。因此, 合理运用通信对抗手段, 干扰 和破坏敌方 C4 ISR 系统的关键节点是赢得信息战胜 利的关键要素。 ( 2) 通信对抗将是通信网络的对抗 通信系统为了提高在复杂电磁干扰环境下的通 信可靠度, 广泛采用具有冗余度的网络结构。一是使 通信设备由集中式配置变为分散配置, 在几何位置上 实现全空域分布; 二是功能上的分布, 使集中交换处 理变为分散交换处理。其军事意义在于使指挥链与 通信链分离, 以增强指挥所的生存能力; 使通信网不 存在关键的通信节点和通信链路, 增强通信网在信息 战条件下的生存能力。 ( 3) 通信软件对抗是通信对抗的重要组成部分 随着计算机在通信系统中的广泛应用, 通信系统 软件化已成为发展的必然趋势。通过改变软件就能 改变通信系统的功能。通信系统对计算机的高度依 赖使得破坏通信软件成为通信对抗继频域对抗外一 个新的对抗领域。通信软件对抗是指把计算机病毒 作为一种攻击性武器, 通过抗病毒措施确保己方通信 系统正常工作。
中图分类号: TN914. 41; TN975
文献标识码: A
R esearch on th e commun ication coun term easures efficien cy of HF frequency hopp ing
L I Guo- jian, Zhang H a-i yong ( Departm ent o f Inform at ion and Eng ineer of Dalian Naval A cadem y, Dalian 116018, Ch ina)
1 通信对抗概述
通信对抗是一个动态变化的作战领域。由于电 子和计算机技术的迅速发展, 使得军事通信对抗产生 了革命性的变革。现代通信对抗的内涵与使命已经 远远超出过去传统的无线电通信对抗的范畴, 已不仅 仅是敌对双方在通信领域为争夺无线电频谱控制权 而展开的电磁领域的斗争, 它将包括有线通信媒质在
收稿日期: 2004- 04- 06 基金项目: 海军青年基金资助项目 (装办 165)
保障己方军事通信的安全可靠, 通信系统和装备必须 具有抗干扰、抗侦收和抗测向等通信对抗能力。世界 各国在发展军事通信装备时, 都非常注重通信抗干扰 技术的研究与应用, 用以提高军事通信的时效性、可 靠性和保密性。跳频电台日益成为现代军事战术通 信中应用最广泛的通信工具之一, 对跳频电台的通信 对抗效能进行评估和研究具有重要的理论价值和现 实意义。
摘 要: 短波跳频电台是现代军事通信中应用最广泛的通信工具之一, 对跳频电台通信对抗效能进行评 估和
研究具有重要的理论价值和现实 意义。通 过对短波 跳频电 台效能 进行评 估, 明 确短波 跳频电 台的通 信对抗 能力, 对
于超短波通信对抗效能研究也具 有一定的借鉴意义。
关键词: 通信对抗; 跳频电台; 效能
(1-
1 N
)Q-
1。
( 2)
异步组网的组网效率与跳频频率数和组网数有
关。频率数为 N 个频 率时, 在网间干扰可以容忍 的
前提下, 组成 Q 个跳频异步网, 组网效率为
G = Q /N。
( 3)
由式 ( 2) 可以求得:
Q
=
1+
lg( 1 lg ( 1 - 1
p) /N
。 )
( 4)
将式 ( 4) 代入式 ( 3) 可得:
第 27卷第 6期 2005年 12月
文章编号: 1672- 7649( 2005) 06 - 0075- 04
舰船科学技术 SH IP SC IENCE AND TECHNOLOGY
V o.l 27, No. 6 Dec. , 2005
短波跳频电台通信对抗效能研究
李国建, 张海勇
( 海军大连舰艇学院 信息工程系, 辽宁 大连 116018)
。
( 8)
( 3) 单频与多频干扰
单频干扰是指用一个连续的单频对跳频电台实
施干扰的一种方法。显然, 单频干扰对跳频电台的影 响是很小的, 跳频电台对于单频的躲避 作用是很强 的。多频干扰是指在不连续的几个频率点上实施的
干扰, 对跳频电台的影响也是很小的。 ( 4) 频率瞄准跟踪式干扰 频率瞄准跟踪式干扰对跳频电台具有较大的威
此外还有: 信号驻留时间随机跳变; 跳频带宽随 机跳变; 跳频信号功率自适应; 跳频带宽自适应; 跳频 驻留时间自适应; 跳频频率自适应。以上几种抗干扰 措施的综合运用可以大幅增强跳频电台的通信对抗 能力。
3 短波跳频电台对抗效能分析
由于现代战场环境中, 跳频电台在战术上大多都 是组网应用的, 因此对短波跳频电台通信对抗效能的 研究, 不仅要分析单部跳频电台的通信对抗效能, 更 重要的是研究短波跳频电台组网条件下的通信对抗 效能。单纯研究某一部跳频电台的对抗效能并没有 多大的现实意义, 因为在现代电子战环境中单一的跳 频电台通信对抗能力较小, 根本无法满足现代军事通 信的要求。 3. 1 跳频电台组网网内干扰
益。但是满足上述条件是非常困难的, 因而可以不考
虑此种干扰。
( 2) 全频段和部分频段干扰 采用全频带干扰时, FH 系统的干扰处理增益
Gp = B s /Bm。 式中: B s 为跳频带宽; Bm 为信息带宽。当 Gp 较大时, 敌方对我方跳频电台进行干扰必须付出很大的功率, 可能达到难以接受的程度。所以全频段干扰不是一
跳频电台组网应用时, 网内干扰主要是指各个跳 频网内跳频电台或不同跳频网的跳频电台之间的相 互干扰问题。跳频电台组网的网内干扰实际上还是 跳频电台之间的干扰问题, 这种干扰主要来源于不同 的跳频电台由于频率发生碰撞而使得跳频电台之间 产生对正常通信的影响。
跳频电台组网的网内干扰对短波跳频电台通信 对抗效能也有较大的影响。因为跳频电台一旦受网 内电台的影响, 其本身对抗敌方人为干扰的能力将会 大大降低, 所以跳频电台在组网应用时必须合理选择 跳频频率集, 将跳频网内部的自干扰程度降到最低。 这样有助于增强短波跳频电台抗敌方有意干扰的能 力, 以提高跳频电台的通信对抗效能。 3. 2 跳频电台组网网间干扰
( 7)
当跳频频率数 N 足够大时, 异步组网的效率仅由 所
规定的网间干扰最大值 P 所决定。
3. 3 短波跳频电台抗人为干扰效能分析
( 1) 相关干扰
如果敌方干扰台获取了 FH 系统的频率集与 跳
频图案, 那么干扰信号能与接收机同步, 且电波传播
时间可以不考 虑, 则 FH 系统对干 扰信号无处理 增
设跳频频率表中的频率个数为 N, Q 为已组网跳 频网络数目。Q 个网受另一个网络影响, 可能发生频 率碰撞的概率为 1 /N, 不碰撞的概率为 1- 1 /N, Q 个 跳频网工作时频率不碰撞的概率为
P0 =
( 1 - 1 )Q - 1; N
( 1)
Q 个跳频网工作时的网间频率碰撞概率为
P0 =
1-
现代战争中对电磁频谱的控制权已成为掌握战 争主动权的关键环节。通信抗干扰受到普遍重视, 使 得通信和对抗双方展开了激烈的较量, 一方在寻求最 佳的抗干扰方 法与策略; 另一方则 在寻找最佳的 侦 察、识别、截获和干扰的方法和策略。
现代高技术战争中, 电子对抗环境十分严峻, 各 种具有快速响应能力的自动化、智能化、多功能通信 对抗系统给军事通信带来了日趋严重的威胁。要想
第 6期
李国建, 等: 短波跳频电台通信对抗效能研究
# 77#
的某些相对位置上, 跳频电台工作时将会出现某一个 跳频接收机同时收到 2个跳频网 (或多个跳频网 ) 的 通信信号, 而造成对正常跳频通信的影响。我们称这 种影响为 / 网间干扰 0。
( 2) 异步组网时的网间干扰 由于短波跳频电台在战术组网应用中, 多是采用 异步组网, 所以有必要对短波跳频电台异步组网时的 网间干扰进行研究。Q 个跳频网异步工作时, 网间干 扰是由于各网共用跳频频率, 而且跳频网间异步, 以 致出现频率碰撞。异步组网时必须计算由此造成的 影响。
2 跳频电台通信对抗
所谓跳频, 用简略的术语表达就是多频、选码、频 移键控, 就是用伪码序列构成跳频指令来控制频率合 成器, 并在多个频率中进行选择的移频键控。跳频利 用的是一种躲避式的抗干扰措施, 其通信抗干扰的实 质是采用 / 躲避 0的方式避开受干扰频率。
就跳频通信的机理来看, 提高跳频电台通信抗干 扰能力的方法有以下几种: 增加跳频速率; 增大跳频 带宽; 增大跳频图案, 使跳频图案具有随机性; 增大跳 频频率集。
K ey w ords: commun icat ion; frequency hopp ing radio; efficiency
0引 言
通信对抗是在无线电通信领域展开的电子对抗 斗争, 是电子对抗的重要组成部分。指为削弱、破坏 敌方无线电通信系统的作战使用效能和保障己方无 线电通信系统正常发挥效能所采取的战术技术措施 和行动的总称, 实质是敌对双方在无线电通信领域为 争夺无线电频谱控制权而进行的电磁波斗争。
跳频电台在组网环境下, 网间干扰是多方面的。 有跳重干扰、邻道交互干扰、人为干扰、非线性交调干 扰等。在多网工作时, 组网的互调干扰 ( IM I) 影响也 不容忽视。
( 1) 跳频通信系统的 / 网间干扰 0形成的条件: ¹ 在同一区域有 2个以上的不同跳频网的跳频 电台在同时进行工作; º 这些跳频电台都工作在相同的工作频段上; » 跳频电台使用的跳频点相同; ¼ 跳频电台传输信息的形式相同, 信号格式相 同; ½ 各网的跳频电台仅有跳频图案不同。 在上述条件下, 各网内的跳频电台在作战区域内
Abstract: HF frequency hopping rad ios is one of the w idely used commun icat ion too ls, and it has a significant va lue of researching on the effic iency o f H F frequency hopp ing rad ios. T hroughout estab lish ing the effic iency evaluat ion m odel o fH F frequency hopp ing rad ios, w e can define the counterm easure capab il-i t ies o f HF frequency hopping rad ios. And that it possesses som e effects for the VHF frequency hopping rad ios.