一、引言

短波是指波長在100m到10m,，頻率在3MHz到30MHz的電磁波,，利用短波進(jìn)行的無線電通信，稱為短波通信,，因其使用的頻率較高,，也稱為高頻（HF）通信,。自短波通信技術(shù)被發(fā)明以來，迅速成為了世界各國中,、遠(yuǎn)程通信的主要手段,，被廣泛應(yīng)用于政府、軍事,、外交,、氣象、商業(yè)等部門,，用以傳送電報(bào),、電話、傳真,、低速數(shù)據(jù)和圖像,、語音廣播等信息。

短波通信可以通過天波,、地波傳播,。地波傳播的衰耗隨工作頻率的升高而增加，所以在同等的地面條件下,，使用的頻率越高,，傳播的衰減就越大?；谶@樣的原因,，只在工作頻率低于5MHz的情況下使用地波傳播。地波傳播受天氣的影響比較小,，信道參數(shù)相對比較穩(wěn)定,，地波的傳輸距離一般在幾十公里以內(nèi)。天波是無線電波經(jīng)電離層反射回地面的部分,，傾斜投射的電磁波經(jīng)電離層反射后,，可以傳到幾千公里外的地方。天波傳播過程中的損耗比地波要小的多,，經(jīng)過大氣電離層的多次反射后,，可以到達(dá)很遠(yuǎn)的地方。天波不受地形的限制,，能夠?qū)崿F(xiàn)超視距傳播,，所以可以利用天波進(jìn)行全球范圍內(nèi)的通信。但天波受電離層的變化和多徑傳播的影響很大,，傳輸信道不穩(wěn)定,。

短波通信作為戰(zhàn)略指揮通信、戰(zhàn)役指揮通信,、戰(zhàn)術(shù)指揮通信以及協(xié)同通信的重要手段之一，其作為地位已經(jīng)越來越重要。短波通信在岸基通信,、岸基對水面艦艇通信,、潛對岸猝發(fā)通信、對飛機(jī)通信等領(lǐng)域肩負(fù)著至關(guān)重要的使命,。

二,、短波通信干擾分析

1、自然噪聲及非有意人為干擾

（1）大氣噪聲

短波波段的大氣噪聲主要是由大氣放電產(chǎn)生的天電干擾,。它是大氣放電所產(chǎn)生的高頻振蕩,，頻譜很寬，在整個(gè)電磁頻譜上變化相當(dāng)大,，但是在接收機(jī)不太寬的通頻帶內(nèi),，實(shí)際上具有和白噪聲一樣的頻譜。天電干擾在強(qiáng)度及方向上受日夜變化及季節(jié)變化的影響,，表現(xiàn)為,，夜間干擾強(qiáng)于白天，夏季干擾強(qiáng)于冬季,，而一天中干擾方向變動(dòng)范圍為23°～30°,。另外，天電干擾在接收地點(diǎn)所產(chǎn)生的電場強(qiáng)度與電波的傳播條件有關(guān),。相比于其他地區(qū),，在雷雨較多的區(qū)域，天電干擾更為嚴(yán)重一些,。通常在安靜區(qū)域和頻率低于20MHz的情況下,，大氣噪聲占主要地位。

（2）非有意人為噪聲

人為噪聲也稱工業(yè)干擾,，它是由各種電氣設(shè)備和電力網(wǎng)所產(chǎn)生的,。這種干擾的幅度和本地噪聲源有密切關(guān)系外，同時(shí)也取決于供電系統(tǒng),，這是因?yàn)榇蟛糠值娜藶樵肼暷芰渴峭ㄟ^商業(yè)電力網(wǎng)傳送過來的,。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，人為噪聲短期的變化很大,，與位置密切相關(guān)且隨頻率的增加而減少,。郊區(qū)的噪聲電平一般比市區(qū)低15dB左右。工業(yè)區(qū)的人為噪聲強(qiáng)度通常遠(yuǎn)大于大氣噪聲,，成為通信線路中噪聲的主要干擾源,。

（3）無意電臺(tái)干擾

電臺(tái)干擾是指和工作頻率相近的其它無線電臺(tái)的干擾。由于短波主要靠電離層反射達(dá)成通信,，可用頻帶非常窄,，而短波用戶又越來越多,，必然導(dǎo)致短波電臺(tái)之間的頻率選用出現(xiàn)沖突，使電臺(tái)之間的通信相互影響,。主要有同頻干擾,、鄰頻干擾和互調(diào)干擾。針對以上的自然噪聲以及非有意人為干擾問題,，可采用時(shí)頻調(diào)制,、并/串行高速數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)和高頻自適應(yīng)選頻技術(shù)等一些新技術(shù)，這對改善短波信道的時(shí)變色散特性以及抗自然和非有意人為干擾效果較好,，改善了短波信道的傳輸質(zhì)量,，能一定程度上降低干擾的影響。

2,、有意人為干擾

跳頻通信通過載波頻率的不斷寬帶偽隨機(jī)跳變來抗干擾,。從理論上講，對跳頻通信的干擾威脅主要有以下幾種方式,。

（1）相關(guān)干擾,。相關(guān)干擾是指發(fā)送與跳頻通信的頻率集和跳頻圖案完全一致的跳頻干擾，這種干擾頻率與跳頻信號的頻率是相關(guān)的,，所以稱為相關(guān)干擾,，如果相關(guān)干擾到達(dá)接收機(jī)后能與接收設(shè)備同步，則跳頻系統(tǒng)對該干擾沒有處理增益,，因而對跳頻通信的干擾就如對載頻固定的窄帶通信的干擾一樣,。要實(shí)現(xiàn)對跳頻通信的準(zhǔn)確相關(guān)干擾是極其困難甚至不可能的，因?yàn)閷?shí)施這種干擾要求完全實(shí)時(shí)掌握跳頻通信的頻率集,、跳頻圖案,，并且干擾要與通信信號同步，顯然這是難以做到的?，F(xiàn)代同頻通信的頻率集并不一定很大,，但跳頻序列的周期一般很長，且采用了復(fù)雜的非線性編碼技術(shù),，等效線性的復(fù)雜度很大,，其編碼方法是嚴(yán)格保密的，并且跳頻頻率集和圖案可重新預(yù)置,，所以要實(shí)時(shí)破譯跳頻圖案,，技術(shù)難度極大，幾乎是不可能的,。即使已知跳頻頻率集合跳頻圖案,，要實(shí)現(xiàn)干擾與信號很好的同步也是非常困難的。

（2）頻率跟蹤式干擾,。頻率跟蹤式干擾是在對信號進(jìn)行截獲,、分選,、分析和識(shí)別的基礎(chǔ)上，確定干擾對象,，快速引導(dǎo)干擾發(fā)射機(jī)發(fā)射瞄準(zhǔn)式干擾的一種干擾方式,。與相關(guān)干擾相比,，這種干擾方式無須破譯跳頻圖案,，只要出現(xiàn)信號便快速引導(dǎo)干擾，但以時(shí)間為代價(jià),，只能使每一跳中的部分時(shí)間受到干擾,，該時(shí)間所占每一跳時(shí)間的百分?jǐn)?shù)為干擾效率。這種干擾方式對干擾的時(shí)效性要求很高,，要實(shí)現(xiàn)有效的快速跟蹤干擾,，必須滿足兩個(gè)必要條件：一是首先要解決對跳頻信號的截獲和跳頻網(wǎng)的識(shí)別問題，即必須解決在通信全頻段上快速掃描搜索以及多站系統(tǒng)同時(shí)測向和交叉定位等關(guān)鍵技術(shù)從而能從密集信號環(huán)境中實(shí)時(shí)偵收,、分選出欲干擾的某個(gè)特定目標(biāo)跳頻信號,；二是對跳頻信號的偵收、分選,、分析,、識(shí)別、干擾的引導(dǎo)與形成時(shí)間和干擾在空中的傳播時(shí)延之和必須遠(yuǎn)小于跳頻信號的跳頻周期,。

（3）全頻帶或部分頻帶阻塞式干擾,。這兩種方式是對跳頻信號通信發(fā)射寬帶干擾，對一個(gè)跳頻系統(tǒng)的整個(gè)跳頻頻帶進(jìn)行干擾,，稱為全頻段干擾,；只對某一部分實(shí)施干擾，成為部分頻帶干擾,。由于跳頻頻帶較寬,，因此全頻段干擾時(shí)要求很大的干擾功率。為了減少對干擾功率需求,，除使用高增益天線,，升空或架高天線、縮短干擾距離等措施外,，在戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用上一般把整個(gè)頻段分為幾個(gè)頻段,，采用部分頻帶干擾。

（4）轉(zhuǎn)發(fā)式干擾,。接收到通信方的信號后,，對其加以處理，然后再發(fā)射出去,，來干擾通信信號,，這種干擾成為轉(zhuǎn)發(fā)式干擾,。它對干擾機(jī)的位置、寬帶內(nèi)多信號如何轉(zhuǎn)發(fā)有嚴(yán)格的要求,。這些要求一旦滿足,，轉(zhuǎn)發(fā)式干擾則對跳頻通信形成很大威脅。

（5）對同步系統(tǒng)的干擾,。同步系統(tǒng)是跳頻電臺(tái)能正常工作的關(guān)鍵,。同步系統(tǒng)若受到有效的干擾則無法建立跳頻通信。同步系統(tǒng)一般具有與跳頻信號本身不同的一些特征,，通過對同步信號的偵收,、分析，實(shí)施瞄準(zhǔn)式干擾,，來破壞跳頻通信的同步建立,，從而使跳頻通信系統(tǒng)徹底癱瘓。這是對跳頻通信干擾的一種捷徑,，一旦實(shí)現(xiàn)對跳頻通信的同步系統(tǒng)的有效干擾,，則能以最小的代價(jià)，達(dá)到最大的干擾效果,。

在以上干擾方式中,，最有威脅的是頻率快速跟蹤干擾和寬帶梳形大功率阻塞干擾，它們是跳頻通信所面臨的主要干擾,。其中,，頻率快速跟蹤干擾只能對中速以下的跳頻購成威脅，對高速跳頻通信無法實(shí)施有效的干擾,，另外,，當(dāng)多個(gè)跳頻網(wǎng)密集部署時(shí)，跟蹤式干擾容易失去特定的目標(biāo),，這些網(wǎng)絡(luò)起了保護(hù)作用,，這時(shí)即使跳速稍低的跳頻通信也不容易受到跟蹤干擾。

而阻塞式干擾屬多信道干擾,，最佳阻塞式干擾為梳狀頻譜的寬帶干擾,，寬帶梳狀阻塞式干擾是對付快速跳頻通信的有效手段，甚至是當(dāng)前唯一的有效手段,。阻塞式干擾由于其付出的功率代價(jià)太大,，故當(dāng)前主要適用于信號密集環(huán)境下對眾多跳頻通信網(wǎng)實(shí)施干擾的場合。它通常采用多部干擾機(jī)對多個(gè)跳頻網(wǎng)實(shí)施梳狀干擾,，一般只需干擾跳頻電臺(tái)的1/3跳頻頻段,，即可使跳頻電臺(tái)無法正常工作。

三、干擾模型建模

1,、寬帶噪聲干擾模型

全頻段干擾是指利用寬帶噪聲信號對整個(gè)跳頻帶寬進(jìn)行干擾,，它同時(shí)干擾跳頻信號可能出現(xiàn)的所有信道，這樣不管跳頻電臺(tái)使用哪個(gè)跳頻頻率,，都會(huì)受到干擾信號的干擾,。它的干擾信號通常采用噪聲形式也稱為寬帶噪聲干擾，有時(shí)又稱為攔阻式干擾,。它對付各種抗干擾通信時(shí)都非常有用,，而且對屏蔽覆蓋某一區(qū)域也非常有用，還能執(zhí)行電子防護(hù)任務(wù)在一段時(shí)間內(nèi)保證己方通信被敵方截獲,。它將噪聲能量加到敵方接收機(jī)所使用的整個(gè)頻譜帶寬上,，它的干擾載波信號是用隨機(jī)噪聲波形進(jìn)行調(diào)制的，其意圖就是通過將噪聲注入通信系統(tǒng)的接收機(jī)來擾亂抗干擾通信波形,。一般情況下，都假定噪聲為高斯噪聲,，從理論上講,，它具有無限大的頻率寬度。

寬帶噪聲干擾產(chǎn)生的干擾信號類似于寬帶噪聲,，用J₀來表示干擾功率電平,，其度量單位為W/Hz，這同背景噪聲的定義完全一樣,。這種干擾提高了接收機(jī)端的背景（熱）噪聲電平,，從而給抗干擾創(chuàng)造了一個(gè)高噪聲環(huán)境。寬帶噪聲干擾的主要不足在于它產(chǎn)生的干擾功率J₀很低,，因?yàn)橛邢薜母蓴_功率被展得很寬,，因此不可能像部分頻段干擾那么有效地干擾BFSK信號。

2,、部分頻帶干擾模型

實(shí)際上,，干擾信號并不需要覆蓋全部的跳頻頻帶，就可以實(shí)現(xiàn)有效干擾,，這就是部分頻帶噪聲干擾,，它是將噪聲干擾能量集中在目標(biāo)所使用的頻譜范圍內(nèi)的多個(gè)相鄰或不相鄰的信道上，但并不是所有信道上,。這些信道也許是相鄰的,，也許是不相鄰的。

跳頻信號是寬帶信號,，在跳頻通信所受到的干擾樣式中,，部分頻帶干擾可能更符合干擾的實(shí)際分布情況，全頻段干擾要求很大的干擾功率,，因此在運(yùn)用上經(jīng)常把整個(gè)頻段分為幾個(gè)較小的頻段,，采用部分頻帶干擾,。

部分頻帶噪聲干擾對跳頻系統(tǒng)的影響與干擾帶寬占整個(gè)跳頻帶寬的百分比有關(guān)。跳頻系統(tǒng)可以通過交織與糾錯(cuò)編碼措施抗部分頻帶噪聲干擾,，但當(dāng)跳頻系統(tǒng)被干擾的頻道數(shù)達(dá)到總的頻道數(shù)的一定比例時(shí),，誤碼率-信噪比曲線由負(fù)指數(shù)關(guān)系變?yōu)樨?fù)的線性關(guān)系，抗干擾能力大大下降,，就會(huì)對跳頻系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾,，造成通信的完全中斷。

3,、多音干擾模型

如果干擾機(jī)不是對所有的跳頻信道進(jìn)行干擾,，而只是將干擾信號集中在跳頻信道的某幾個(gè)離散的頻率點(diǎn)上，則稱這種干擾方式為多音干擾,，也稱多頻連續(xù)波干擾,。

多音干擾類似于部分頻帶噪聲干擾，對付跳頻通信系統(tǒng)非常有效,，而且十分容易產(chǎn)生,。假設(shè)干擾功率的大小為J，等分在K個(gè)干擾頻點(diǎn)上,，則每個(gè)干擾頻點(diǎn)的功率為J_K =J/K,。跳頻系統(tǒng)的帶寬為W_SS，每個(gè)跳頻頻點(diǎn)的帶寬為R,，則有W_SS/R個(gè)跳頻頻點(diǎn)數(shù),。每個(gè)頻率受到干擾的概率為P=K/(W/R)（為簡化分析，忽略白噪聲干擾）,。

在多音干擾條件下,，信號功率為S時(shí)，當(dāng)J_K<S時(shí),，及時(shí)跳頻頻率中有干擾頻率,，檢測器仍可以識(shí)別出信號頻率，不會(huì)造成干擾,；當(dāng)J_K>S時(shí),，且干擾頻率處于信號頻率位置或臨近位置時(shí)，將對信號產(chǎn)生干擾,；當(dāng)J_K=S時(shí),，檢測器可能檢測出信號頻率的概率為0.5，即信號出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率為0.5,。所以,，當(dāng)J_K=S+ε，ε≥S時(shí)，干擾頻率就可以對信號功率產(chǎn)生干擾,。有效干擾頻率數(shù)目為K=[J/S],，即K為小于或等于J/P的最大正整數(shù)。

四,、結(jié)束語

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中電子對抗己成為重要作戰(zhàn)手段,，通信對抗是電子對抗的一個(gè)重要分支，在指揮,、控制,、通信、計(jì)算機(jī)和情報(bào)通信中發(fā)揮重要作用,。通信的電子對抗與反對抗作為電子戰(zhàn)的一個(gè)手段,，已經(jīng)成為一種實(shí)實(shí)在在的戰(zhàn)斗力，并一定程度上成為克敵的關(guān)鍵,。