朱巖泉

（中國電子科學研究院，北京 100041）

0 引 言

在現(xiàn)代信息化體系作戰(zhàn)中，機載無線通信系統(tǒng)作為某特種機任務系統(tǒng)的重要組成部分，為實現(xiàn)無線通信、情報共享以及指控消息傳遞等功能，將戰(zhàn)場上的不同特種機、小飛機和無人機等組成一個作戰(zhàn)網(wǎng)絡，實現(xiàn)空基信息系統(tǒng)體系作戰(zhàn)[1]。機載無線通信系統(tǒng)只有具備多種通信抗干擾手段，才能在現(xiàn)代戰(zhàn)爭復雜電磁環(huán)境中進行正常的信息傳輸，因此本文就機載無線通信系統(tǒng)抗干擾技術(shù)開展分析。

1 機載無線通信系統(tǒng)概述

無線通信系統(tǒng)由發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備以及傳輸媒體（無線信道）3大部分組成，利用無線電磁波，以實現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)。機載無線通信系統(tǒng)由于功能要求具備多鏈路傳輸?shù)哪芰?，且由于空間和重量的限制，要求設(shè)備小型化、集成度高，實現(xiàn)遠距離無線通信，在廣義上可以作為網(wǎng)絡化空基信息系統(tǒng)的重要組成部分，在狹義上可以是單個特種機平臺的無線通信系統(tǒng)，應用于作戰(zhàn)場景下要求加密性和安全性更高，能夠更有效保證信息傳遞的安全。機載無線通信系統(tǒng)保持快速、安全、穩(wěn)定地為部隊作戰(zhàn)提供信息保障，需要不斷加強抗干擾技術(shù)的創(chuàng)新研究。

2 機載無線通信系統(tǒng)受干擾類型分析

機載無線通信系統(tǒng)受干擾類型主要分為系統(tǒng)內(nèi)部和外部環(huán)境兩大部分，系統(tǒng)內(nèi)部的干擾分為同頻干擾、鄰頻干擾、互調(diào)干擾以及雜散干擾；外部環(huán)境的干擾分為載機航電系統(tǒng)對外通信產(chǎn)生的信號干擾、使用場景復雜的電磁環(huán)境干擾。

2.1 同頻干擾分析

同頻干擾是指有用信號與干擾信號出現(xiàn)的載頻相同，兩者都進入接收機接收信號的頻帶內(nèi)，并對有用信號的接收造成干擾，或者是相鄰兩個或幾個天線發(fā)出的相同頻率的射頻信號出現(xiàn)在信號覆蓋重疊區(qū)。解決措施為錯開頻率使用，避免同頻干擾。由于機載無線通信系統(tǒng)是多鏈路通信系統(tǒng)，要將天線盡可能地在載機機身和機腹錯開分布，并將收發(fā)天線分開布置，避免信號發(fā)射時影響自身的天線接收射頻信號，此外還要在通信規(guī)劃中模擬頻率使用組合互相干擾的情況，選擇最優(yōu)組合。

2.2 鄰頻干擾分析

鄰頻干擾是指有用信號與干擾信號出現(xiàn)的載頻相近，二者都進入接收機接收信號的頻帶內(nèi)，對有用信號的接收形成一定的干擾。機載無線通信系統(tǒng)應在任務規(guī)劃和實際使用時避免相鄰的天線使用相鄰的波道，這樣就能盡可能地避免鄰道干擾，但由于空間有限，不可避免時可允許存在輕微的鄰道干擾。

2.3 互調(diào)干擾分析

互調(diào)干擾是由于不同頻率的兩個或多個射頻信號經(jīng)非線性作用產(chǎn)生同有用信號頻率相近的頻率而引起的干擾[2]。機載無線通信系統(tǒng)在鏈路設(shè)計中對每個鏈路使用調(diào)制解調(diào)器，保證信號收發(fā)時濾除射頻信號的非線性作用。

2.4 雜散干擾分析

雜散干擾主要是指由于發(fā)射機產(chǎn)生的一個系統(tǒng)頻段外的雜散輻射進入到另外一個系統(tǒng)的接收頻段內(nèi)造成的干擾，將會影響系統(tǒng)的靈敏度[3]。在機載無線通信系統(tǒng)中，一般對于諧波信號的濾除處理較為干凈，基本不影響系統(tǒng)正常工作。

2.5 外部環(huán)境干擾分析

載機航電系統(tǒng)對外通信產(chǎn)生的信號干擾屬于同頻干擾范疇，也是采用收發(fā)天線安裝位置分離的方式進行回避解決。而對于復雜環(huán)境的電磁干擾，使用時采用抗干擾措施來解決。

3 機載無線通信系統(tǒng)抗干擾技術(shù)分析

機載無線通信系統(tǒng)要求具備可靠性和穩(wěn)定性，需確保要在各種復雜環(huán)境下能正常工作。機載無線通信系統(tǒng)抗干擾技術(shù)研究的是機載環(huán)境下無線通信系統(tǒng)為抵抗對方干擾而采用的一系列措施，當前機載無線通信系統(tǒng)中應用的抗干擾技術(shù)主要包括跳頻式抗干擾技術(shù)和擴頻式抗干擾技術(shù)等[4]。

3.1 跳頻式抗干擾技術(shù)分析

當前的跳頻式抗干擾技術(shù)主要有兩大類，分別為抗跟蹤式跳頻干擾技術(shù)和抗阻塞式跳頻干擾技術(shù)，以下分別對這兩大類跳頻式抗干擾技術(shù)進行詳細研究與分析。

3.1.1 抗跟蹤式跳頻干擾技術(shù)分析

無線跳頻通信系統(tǒng)的一些主要參數(shù)包括頻率、跳頻速率、跳頻頻率表、跳頻組網(wǎng)、跳頻密鑰、跳頻圖案等，機載無線通信系統(tǒng)的抗跟蹤式跳頻干擾技術(shù)主要也是從這些參數(shù)方面去提高。（1）加強頻率管理，嚴格區(qū)分平時訓練使用和作戰(zhàn)使用，保證作戰(zhàn)使用頻率的隱蔽性。（2）加強跳頻組網(wǎng)方式的規(guī)劃能力，采用時頻交錯的跳頻頻率表，能夠加強跳頻圖案的防破譯保護，從而實現(xiàn)抗拒波形跟蹤式干擾。（3）加強跳頻頻率表的設(shè)計和應用，其中包含的跳頻頻率數(shù)越多則抗干擾能力越強，跳頻帶寬的寬度適度增加，抗干擾能力也越強[5,6]。（4）設(shè)法提高跳頻速率，跳速越高，抗干擾能力越強，但受硬件條件的限制，跳頻速率的提高受限。（5）提高跳頻圖案的技術(shù)性能，有助于抗波形跟蹤式干擾。首先設(shè)計跳頻圖案時要同時兼顧訓練和作戰(zhàn)需求，作戰(zhàn)跳頻圖案復雜度要更高，且要有多種適用于不同場景的作戰(zhàn)跳頻圖案可供選擇；其次跳頻圖案要采用不同的算法，算法復雜度高，有很好的偽隨機性，重復周期長；再次合理規(guī)劃不同環(huán)境跳頻圖案的分配和使用；最后結(jié)合實際使用中經(jīng)常遇到的干擾技術(shù)，采用現(xiàn)有措施無明顯效果的，可持續(xù)研究改進。（6）加強跳頻密鑰的設(shè)計、使用以及管控，在設(shè)計時分為多組，區(qū)分訓練使用和不同作戰(zhàn)使用場景。

3.1.2 抗阻塞式跳頻干擾技術(shù)分析

抗阻塞式跳頻干擾技術(shù)主要包括空閑信道搜索跳頻技術(shù)和實時頻率自適應跳頻技術(shù)。

（1）空閑信道搜索跳頻技術(shù)是在無線通信前實時掃描信道狀態(tài)，將跳頻通信頻率集內(nèi)受干擾頻率剔除并更新最佳通信頻率集，無線通信雙方在更新后的頻率集上進行跳頻通信[7]。當受到阻塞式干擾信號干擾使得無線通信跳頻系統(tǒng)無法正常工作時，無線通信跳頻系統(tǒng)將重新進入無線通信前的空閑信道搜索模式，搜索受到干擾較小的通信頻率子集進行跳頻通信。若遇到對方有針對性的阻塞式干擾，則容易出現(xiàn)頻繁切換到空閑信道搜索狀態(tài)，導致無線通信系統(tǒng)難以正常工作。

（2）實時頻率自適應跳頻技術(shù)是無線通信雙方在通信中自動適應信道變化，實時避開無線通信頻率嚴重被干擾的頻點，是在無線通信過程中實時監(jiān)測無線通信頻率的受干擾情況，依據(jù)鏈路質(zhì)量分析得出無干擾或干擾較小的頻點來保證無線通信雙方同步實現(xiàn)被干擾頻點的替代，在無干擾的新通信頻率集內(nèi)進行跳頻通信，從而實現(xiàn)抗干擾躲避的效果。若將實時頻率自適應與空閑信道搜索兩種跳頻技術(shù)相結(jié)合，則可在無線通信前通過空閑信道搜索跳頻技術(shù)選出最佳通信頻率集保證通信質(zhì)量，受干擾后通過實時頻率自適應跳頻技術(shù)切換頻點繼續(xù)跳頻方式工作，從而實現(xiàn)更好的抗阻塞式干擾的目的。

3.2 擴頻式抗干擾技術(shù)分析

直接序列擴頻技術(shù)是在發(fā)射端將信號頻譜利用擴頻碼序列在頻率域擴寬，降低通信信號的功率譜，使通信信號淹沒在噪聲中，從而達到使對方對抗設(shè)備難以檢測通信信號而實現(xiàn)其抗干擾和隱蔽的目的，最后在接收端對接收信號使用相同的擴頻碼序列進行解擴，還原出發(fā)射的信號[8]。直接序列擴頻系統(tǒng)的發(fā)射部分如圖1（a）所示，接收部分如圖1（b）所示。

圖1 直接序列擴頻系統(tǒng)

在接收端對接收信號進行解擴處理前，接收信號的頻譜是擴寬了的，經(jīng)與發(fā)射端相同的擴頻碼序列進行解擴處理后，有用信號被解擴，其功率譜集中于信號帶寬內(nèi)，寬帶干擾信號通過相關(guān)器，其功率譜基本不變；由于解擴器后連接窄帶濾波器，保證有用信號能順利通過，對有用信號頻帶之外的各種干擾信號起到了很大的抑制作用，從而提高了輸出的信噪比。對于單頻或窄帶干擾，由于干擾信號與本地擴頻碼不相關(guān)，相關(guān)器能夠?qū)崿F(xiàn)擴展頻譜的功能，干擾信號的功率譜就大大下降，只有落入信號帶寬部分的干擾分量才對信號有害，從而抑制了大部分干擾，有用信號卻能順利通過窄帶濾波器，因此提高了輸出的信噪比。

直接序列擴頻技術(shù)存在無線通信傳輸過程中占用頻帶太寬導致接收到的外部干擾信號增多和傳輸速率低等問題，相較而言，多進制直接序列擴頻技術(shù)具有較大優(yōu)勢，主要是通過擴大正交擴頻序列集和增加信號空間中信號點的數(shù)量來提高進制數(shù)，是一種實現(xiàn)高效直接序列擴頻通信的有效技術(shù)手段[9]。這是機載無線通信系統(tǒng)需要加強應用研究的一個技術(shù)方向。

3.3 直接序列/跳頻混合擴頻抗干擾技術(shù)分析

直接序列/跳頻混合擴頻通信技術(shù)是中心頻率在某一頻帶內(nèi)跳變的直接序列擴頻，綜合了直接序列擴頻技術(shù)抗多徑效應干擾和跳頻技術(shù)抗遠近效干擾的優(yōu)點，多址能力強，具有良好的抗截獲能力，通信距離比單一擴頻方式遠，且對同頻段工作設(shè)備的干擾小[10]。此外，其處理增益等于直接序列擴頻系統(tǒng)處理增益和跳頻擴頻系統(tǒng)處理增益的和，因此抗干擾能力得到了顯著提高。

機載無線通信系統(tǒng)作為某型特種機任務系統(tǒng)的重要組成部分，要有可靠的抗干擾技術(shù)能力作為復雜環(huán)境下的通信保證，采用小型化、集成化以及模塊化來應對電磁兼容和深度集成的綜合需求。

4 結(jié) 論

既對機載無線通信系統(tǒng)已有的抗干擾技術(shù)進行總結(jié)，又對一些新技術(shù)的應用進行展望?，F(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭中，機載無線通信系統(tǒng)要根據(jù)實際面對的新的復雜環(huán)境中的干擾技術(shù)總結(jié)出新的抗干擾需求，以促進抗干擾技術(shù)的持續(xù)提高。面向未來以網(wǎng)絡為中心的信息化條件下聯(lián)合作戰(zhàn)和體系作戰(zhàn)能力建設(shè)為背景,需要持續(xù)加強機載無線通信系統(tǒng)自身的抗干擾技術(shù)研究和能力建設(shè)，保證以網(wǎng)絡為中心的空基信息系統(tǒng)具備體系作戰(zhàn)能力。