军事通信抗干扰技术的发展现状及趋势*

杨同茂

(解放军91746部队，北京 102206)

0 引言

军事通信系统是基于信息系统体系作战能力的关键支撑。未来的战争是复杂电磁环境下的信息化联合作战，军事通信系统面临着自身缺陷、民用通信器材、复杂电磁环境和多种通信干扰，信息传输的可靠性和有效性受到严重影响。为了对抗各种通信干扰，在未来战争中夺取信息优势，世界军事强国纷纷研究和发展各种军事通信抗干扰技术，期望为军事指挥作战提供高效可靠的通信保障。

1 军事通信抗干扰技术

1.1 基本概念

军事通信抗干扰技术是指通信系统(设备、装备、网络)为抵抗敌方通信干扰、侦察、截获、无线病毒注入和高功率电磁攻击等信息攻击以及非敌方干扰，以提高通信系统在复杂电磁环境中的综合作战效能所采取的通信抗干扰、反侦察、抗截获、抗病毒和抗高功率电磁硬攻击等信息防御技术的总和［1］。其目的是抑制通信干扰源，切断干扰路径，改善通信系统的抗干扰性能，挫败敌方对己方通信系统中的信息接收、传送、处理和分发等能力的攻击，有效保障通信系统的安全。

1.2 基本原理

无线电通信信号是由频率域、时间域和功率域所组成的三维空间中的矢量确定，频率域、时间域和功率域提供信号的传输信道［2］。干扰信号同样是一种无线电信号，也存在于时间域、频率域和功率域所组成的空间内。如果通信干扰信号与己方的通信信号在时间域、频率域和功率域上，有部分的重迭或完全重迭，则通信系统在进行通信时，就会受到干扰信号的影响。军事通信抗干扰技术的基本原理就是让通信信号不要与干扰信号在频率域、时间域和功率域所组成的空间内重迭，或者即使发生重迭，也要通过各种抗干扰技术，使通信接收机的输出端保持较高的信号干扰功率比(简称为信干比)。

1.3 主要途径

军事通信抗干扰的主要途径有两个［3］:一是在时域、频域或空域上，迫使敌方的干扰信号与已方的通信信号保持一定的差异;二是通过技术手段，使敌方的有效干扰功率达不到压制或影响己方通信系统的通信需求。

1.4 技术特点

军事通信抗干扰技术的特点主要有两点［4］:一是对抗性强，难度大。为作战指挥提供安全可靠的通信是确保战争胜利的前提，为了夺取信息优势，战争的双方必然采取一切手段或技术，干扰对方的通信，并且采取抗干扰技术，削弱对方的干扰影响，确保己方的通信畅通，这种对抗既激烈又复杂。同时，随着信息技术的发展，通信干扰技术不断创新，形式多变，与之相对应的抗干扰通信技术必须积极应变，增强了抗干扰难度;二是可靠性和实用性高。通信抗干扰技术必须可靠、实用，才能压制或削除实际中的干扰问题，保障己方通信正常，如果不可靠或不实用，必然造成不堪设想的严重后果。

1.5 技术分类

军事通信抗干扰技术通常有两种分类方法，一是按照时间域、频率域和功率域分为3大类［2］:①时间域抗干扰技术。即不让通信信号和干扰信号有相似的时间域特征，确保二者在时间上不重合。主要有:碎发通信技术、跳时通信技术、自适应差错控制技术等;②频率域抗干扰技术。即避免通信信号与干扰信号有近似的频谱特征，既要通信信号与干扰信号的频谱带宽不一致，又要二者的载频不相同。主要包括:跳频通信技术、自适应频率控制技术、频率分集技术等;③功率域抗干扰技术。针对强功率的干扰信号，通信方一般选择两种抗干扰技术:一种是通信信号功率保持不变，而去抑制干扰信号功率;另一种是不抑制干扰信号的功率，而是提升通信信号的功率。主要包括直接序列扩频技术、自适应天线技术、自适应功率控制技术等。

二是按照是否采用扩展频谱技术分为两类［5］:①扩展频谱抗干扰技术。即在频率域上通过扩展通信载频的占用带宽，降低信号发送功率，简称扩频通信;扩频通信使通信信号隐藏在噪声中，通过调整功率对波状形的合成噪声实施编码和解码，增强抗干扰能力，是当前主要的军事通信抗干扰技术。主要包括跳频技术、跳时技术、线性调频扩频技术、直接序列扩频技术和混合扩频技术等;②非扩展频谱抗干扰技术。即扩展频谱之外的抗干扰技术，是在空间域、时间域、功率域、网络域和编码空间等内的通信抗干扰技术，主要包括干扰陷波、自适应滤波、干扰限幅、自适应选频、功率自适应调整、自适应天线调零、智能天线、信号冗余、分集接收、高效调制、信道编码、信号交织和突发(或称拌发)传输等技术。

2 军事通信抗干扰技术发展现状

随着信息通信技术的飞速发展，世界上已发展出了时间域、频率域、功率域、空间域、速率域、网络域、认知域等多维空间的通信抗干扰技术，覆盖了所有战术、战役和战略无线通信领域［1］。目前发展成熟的和新兴的军事通信抗干扰技术主要有如下几个方面［2］:

2.1 时间域抗干扰技术

2.1.1 碎发通信技术

碎发通信技术是一种有效的抗通信侦察、抗截获、抗干扰技术，又称瞬间通信。其工作原理是，先将要发送的信息存储起来，然后在某一瞬间以正常信息速度的10～100倍或以更高的速率发送出去，而在其它时间，通信系统则处于静默状态。碎发通信在时间上具有很强的随机性和短暂性，能较好避开敌方截获、测向和干扰等威胁，具有很强的抗干扰能力，已在短波、超短波、卫星军事通信抗干扰中获得了广泛的应用［6］，如短波高速率瞬时通信、卫星空隙频带的瞬时利用、流星余迹通信等。

2.1.2 跳时通信技术

跳时通信技术是指将通信信号在时间轴上进行跳变。即把时间轴分成许多时片，时片很短，在哪个时片发送信号，由扩频码序列控制，通过对时间的合理分配来避开对通信系统的干扰，如果敌方要进行干扰，必须连续发射干扰信号，增加干扰成本。

2.1.3 自适应差错控制技术

自适应差错控制技术是指通过对信道的实时监测，自适应地发现并纠正传输中因受干扰引发的错误，又称自适应信道纠错编码技术。目前的纠错编码技术一般分为两类:一类是自动请求重发(ARQ)技术，即通信系统接收端发现传输的错误信息后，要求通信发送端自动的重发正确的信息的检错方式;另一类是前向纠错编码(FEC)技术。即通过在传输码列中加入冗余纠错码，在一定条件下，通过解码自动纠正传输误码，降低接收信号的误码率。纠错编码技术是利用通信时间的冗余，降低通信的效率，提高通信的可靠性，实现抗干扰目的。目前流行的纠错编码技术是在通信发送端，对通信原始数据进行卷积编码，在接收端进行维特比译码，同时加入了交织编码技术，有效地降低了信道误码对信息传输质量的影响，进而提高通信系统抗干扰能力。

2.2 频率域抗干扰技术

2.2.1 跳频通信技术

跳频通信技术是目前军事通信抗干扰的主流技术之一。其原理是利用伪码控制频率合成器，使通信频率随机地跳变，防止通信信号被干扰和被截获，即使干扰信号的频谱带宽与通信信号的频谱带宽相同或重合，也会让干扰信号跟不上通信频率的变化速度，无法实施有效的干扰。跳频技术的实质是让干扰载频与通信载频不重合，是一种“躲避”式的抗干扰技术。跳频技术是一种扩频通信技术，具有3大优点［4］:一是抗搜索。跳频通信系统的频率可以成百上千，甚至上万，具有极宽的频谱，不方便侦察搜索;二是抗截获。跳频通信系统需要收发两端的跳频频率表与“跳频图”一致，并且收发两端载频跳变的起始时刻和该时刻的频率值一致，增强了截获难度;三是抗干扰。只有干扰信号的频谱与跳频信号的瞬时频谱有重合时，并且需要干扰信号的功率足够大时，才会对跳频信号产生干扰影响，因此，具有极强的抗干扰性。目前，正在发展变速跳频、宽间隔跳频、差分跳频技术和自适应跳频技术［2］。

2.2.2 自适应频率控制技术

2.2.3 频率分集技术

分集技术是指通过两个或多个信道(时间、频率或者空间)传输同一信号，由于多个信道的传输特性各异，信号经过不同的信道后，造成的衰减也不相同，接收端通过对多个信道的信号进行处理，就能较正确的恢复出发送的信号，弥补单个信道传输时的衰减影响［7］。通过分集技术，接收端的瞬时信噪比和平均信噪比都有所提高，通常可以提高20～30 dB，进而起到了抗干扰作用。分集技术包括空间分集、频率分集、角度分集、极化分集等。频率分集是目前使用较多的分集技术之一，是将通信信号在多个频道内同时进行传输，这样，只要一个信道对通信信号的干扰影响小或者不产生干扰，就能完成通信传输任务，其实质是通过多路径实现通信目的，进而起到抗干扰效果［2］。

2.2.4 实时选频技术

实时选频技术是指在通信路径上实时地对各通信频率进行监测，依据所接收到的频率质量及噪声或干扰的大小，选择出传播损耗小、传播方式不复杂的频率作为通信频率，然后根据所选的频率，去控制通信系统，实现自动快速的变频。通过实时选频技术选出的频率让通信系统正好工作在弱干扰或无干扰的频道上，进而避开干扰［8］。

2.2.5 超宽带(UWB)通信技术

超宽带(UWB)通信是将通信信号直接调制到脉宽为纳秒级的脉冲上，形成扩频超宽带信号进行信息传输，利用较大的传输带宽对通信信号的能量进行分散，进而避免了对通信系统的干扰［9］。UWB信号是窄脉冲冲击信号，美国军方于1989年对超宽带信号的定义是［10］:“－10 dB相对带宽超过25%，或绝对带宽超过1.5 GHz的信号”。美国FCC规定“－10 dB的相对带宽和绝对带宽分别为20%和500 MHz”的信号为超宽带信号。UWB技术的保密性能好、安全灵活、系统复杂度小、被截获/检测到的概率极低，抗干扰、抗多径干扰和穿透能力强，能满足军事战术通信的抗干扰、通信安全等要求。

2.2.6 二维扩频技术

二维扩频技术是指分别在时域和频域上对通信信号进行频谱扩展的技术，是在时域频谱扩展(直接序列扩频)和频域频谱扩展(多载波扩频)的基础上发展起来的新兴抗干扰技术。二维扩频技术使用了两组扩频码，充分利用了时域扩频和频域扩频的特性，可以抵制多普勒效应以及频率选择性衰落，极大提高了通信系统的增益、多址能力和抗衰落性能［2］。

2．项目的运营与收益风险。PPP项目一般为长期项目，存在项目收益未达预期之风险，比如因需求变化、产出输送途径中断、替代等导致项目的使用不足，因支付收入的收取困难、政府对收费价格的限制等导致项目收益未达预期等。

2.3 功率域抗干扰技术

2.3.1 直接序列扩频技术

直接序列扩频技术是扩频技术之一，又称直扩技术，是目前军事通信抗干扰技术的主流技术之一。直扩技术是以低速的信息序列和高速的伪随机序列相乘后，对通信信号进行调制和传输，在很宽的频带上，对通信信号进行扩展，减小通信信号单位频带内的功率，进而降低通信信号的功率谱密度，让信号淹没在信道噪声和热噪声中，使敌方难以发现［9］。该技术的特点是信号隐蔽性好，截获概率低，能抗多径干扰。即使通信信号被截获，受到干扰，造成接收机信干比下降，但只要通过解扩技术(伪随机序列相乘技术)，就能减低接收滤波器内的干扰功率，提升接收机的信干比，从而起到了抗干扰效果。

2.3.2 自适应功率控制技术

自适应功率控制技术是指通信系统的输出功率依据干扰信号电平的大小而自动地调节高低。如果遇到较强的干扰信号，则通过自适应技术，使通信发射机的输出功率做相应的增大;如果遇到较弱的干扰信号，则自适应的调低通信发射机的输出功率，始终让通信系统保持足够的信干比，灵活有效地对干扰信号进行抑制。

2.3.3 自编码扩频技术

自编码扩频技术是利用无冗余信源序列(信码)的随机性实现扩展频谱，而不是像传统的扩频技术，需另外加伪随机序列作为扩频码，确切说，它是利用前N个信码比特作为第N+l个信码的扩频码码片进行扩频调制的。自编码扩频技术的扩频序列是随机变化的，避免了传统的利用PN码进行扩频带来的干扰问题，是目前正在发展的更加高效的通信抗干扰技术［2］。

2.4 空间域抗干扰技术

2.4.1 自适应天线技术

自适应天线技术就是利用通信信号传播方向不同于干扰信号传播方向的特点，通过自动化技术，自适应地调整天线各种参数，让天线主波瓣对准通信信号的传播方向，天线的旁波瓣对准干扰信号的传播方向，并根据周围电磁环境的变化，自适应调整天线的灵敏度方向图，使其在干扰方向形成零点，从而抑制干扰信号的接收［2，9］。自适应天线是一种自适应空间滤波器，具有对不同方向信号的选择接收性能，可同时抑制来自不同方向的多个干扰。

2.4.2 多输入多输出(MIMO)技术

多输入多输出(MIMO)技术是在通信系统的收发两端，分别安装了多个收发天线，利用空间中的多个传输信道，成倍的增加通信系统的容量和频谱利用率，同时抑制信道的衰落，是在分集技术基础上发展起来的一个新兴的通信技术［9］。MIMO技术不但能将同一信息通过相对独立的多路途径，通过多发射天线分发，同时还能将分散传输到接收点的多路信号，通过多接收天线，有效地接收，通过多副天线提供的多个空间信道，降低了信号电平的衰落幅度，起到了抗干扰作用。MIMO技术目前有两种:一是使用多天线的空时分组码。即利用空间和时间上的编码，实现空间分集和时间分集，在发射和接收天线给定的情况下，能得到最大的分集阶数，并且译码技术简单，从而降低信道误码率，在时域、空域同时实现了抗干扰。二是使用多天线的正交频分复用(OFDM)技术。即将OFDM与MIMO技术相结合，得到一种新的抗干扰技术。MIMO技术无法对频率选择性衰落进行抑制，但OFDM技术的抗频率选择性衰落能力极强，两种技术结合起来，极大地增强了抗干扰能力。

2.5 速率域抗干扰技术

超窄带(UNB)通信技术是速率域抗干扰的主要技术之一。UNB技术一般是指能提供至少60(bit·s－1)/Hz以上的极高频谱利用率的通信技术［4］。在相同数据速率下，UNB通信能够使通信信号的能量浓缩在很窄的频带里，进而提高抗干扰能力。UNB技术非常适用于中长波通信系统，因为，中长波通信的频率低、带宽窄、传输速率极低，采用UNB技术后，只需极小的带宽就可以传输几十kb/s以上的数据，极大地提高传输效率。

2.6 网络域抗干扰技术

2.6.1 虚拟智能天线技术

智能天线能够抑制来自不同方向的多个干扰，并且抗干扰性能高，是当前较为先进的通信技术，通常由天线阵、波束形成网络和波未形成算法三部分构成。虚拟智能天线是指在同一区域内，通过多个通信天线的共同作用，利用网络技术，形成多个天线波瓣，生成一个不同方向、不同角度、不同增益的“虚拟天线”，能应对不同的电磁干扰，其功能与智能天线类似，从而提高通信天线接收端的信干比，实现抗干扰目的［9］。

2.6.2 基于定向天线的自组织网络技术

定向天线在特定方向上的发射或接收无线电磁波的能力强，而在其他方向上极小或为零，具有波束控制灵活、信号增益高、干扰抑制能力强等特点。自组织网络(AD HOC)是一种多跳的临时性自治系统［4］，网络中没有固定路由器，网络节点可以根据网络动态变化而随意移动，节点之间能以任意方式互相通信，能在任何时刻任何地方快速展开并自动组网，抗毁性和抗干扰性极强，是目前军事通信网络建设广泛采用的技术。基于定向天线的自组织网络技术，充分发挥了定向天线和自组织网络的抗干扰优势，极大地提高了军事通信网络的信息传输能力和资源利用效率，增强了通信网络的整体抗干扰性和顽存性。

2.7 认知域抗干扰技术

认知无线电技术是指使用一种无线电知识描述性语言(RKRL)，来提高通信业务灵活性的技术。其关键技术主要包括［11］:动态频谱接入(DSA)、择机频谱接入(OSA)、软件无线电(SDR)、认知无线电网络、检测质量、频谱管理者、频谱管理等。认知无线电技术能使通信网络或系统自动感知周围环境，并根据周围环境的动态变化智能地自适应地动态变化，进而有效提高了频谱效率、降低了网络运营的成本、增强了军事通信网络的抗干扰能力，是当前认知域抗干扰技术的主要代表之一。

3 军事通信抗干扰技术发展趋势

根据军事通信干扰技术的发展趋势，结合信息通信技术的发展现状，未来的通信抗干扰技术将向综合化、智能化、一体化、网络化、软件化发展。

3.1 综合化

未来的通信干扰是综合的、多变的，与此相对应的抗干扰单靠一种技术或手段，无法实现抗干扰的目的，必须发展综合性的抗干扰技术，发挥多种抗干扰技术的优点，加强多技术的融合和集成，形成综合抗干扰能力。综合化的发展趋势是［2，12］:一是基于信号处理的综合抗干扰;二是基于天线与传播的综合抗干扰;三是跳频、直扩技术相结合的综合抗干扰;四是自适应天线和扩频技术相结合的综合抗干扰;五是扩频和其它非扩频技术相结合的综合抗干扰等。

3.2 智能化

智能化是当前通信抗干扰技术的发展方向。其基本思想是根据通信干扰的态势智能地选择最佳的抗干扰技术，提高通信抗干扰能力和频谱的利用效率。智能化的发展趋势是［13］:一是实时智能检测和识别干扰;二是实时智能决策，实施最佳抗干扰;三是智能完成信息的快速适变鲁棒传输。通信抗干扰中的关键智能技术主要包括:干扰识别技术、抗干扰波形重构技术、可靠信令传输技术、快速适变的波形传输技术和实时智能决策技术等。

3.3 一体化

通信干扰与通信抗干扰是一对相互矛盾、相互依存、互为前提的。在未来的战场上，敌我双方的通信有可能处于同一频段，敌方的通信对于我方而言，将是干扰信号，这就要求我方在进行抗干扰通信的同时，要对敌方的通信产生干扰，同时又能在同一频段中实现我方的通信。因此，将来要通过综合集成技术、软件无线电技术等先进综合控制技术，将抗干扰技术和干扰技术有机地结合起来，实现通信、干扰、抗干扰的一体化，加快发展通信、干扰和抗干扰一体化的综合信息系统，提高通信系统的一体化抗干扰能力。

3.4 网络化

当前，军事通信系统已网络化，军事通信干扰也正在向网络化演变，因此，军事通信抗干扰技术也要向网络化发展，利用网络技术，将抗干扰装备、系统、平台进行组网，综合利用抗干扰网络内的各类资源，提高干扰信息的获取和干扰手段的优化及配置，有效提高干扰能力。军事通信抗干扰技术的网络化，将增加干扰方的侦测、截获和分析通信信号的难度，并可实现抗干扰技术的多路由选择，增强了抗干扰的灵活性。

3.5 软件化

随着软件无线电技术的完善和软件自定义网络的出现，军事通信抗干扰技术的软件化将是未来发展的又一方向。一是利用软件无线电技术改善抗干扰性能。利用软件无线电技术，在军事通信抗干扰设备中，尽可能地在靠近天线处对信号进行数字化处理，通过软件对信息进行控制，建立起类似计算机的体系结构，使抗干扰系统更加灵活和开放，增强适应性，实现多模式、多技术的融合，确保抗干扰系统能够灵活多变、实时动态地实施抗干扰。二是利用软件定义网络(SDN)技术提升体系干扰能力。SDN是一种新型的网络架构模型，是下一代网络的基础，其基本思想是将网络的控制与转发功能进行分离，通过软件实现对网络的技术管控，可以通过配置控制层，来设置数据的转发策略，进而实现可视化的网络管控［14］。基于SDN的抗干扰技术，对于干扰的识别检测、干扰方式的选择，干扰技术组合应用和灵活实施将有极大的促进作用。

此外，世界各国还把优化完善传统通信体制和发展新兴通信技术，作为军事通信抗干扰技术的创新发展动力。一是对传统通信技术进行优化升级，形成通信技术优势，使干扰技术跟不上通信技术的改进和完善。比如:卫星通信向高频段扩展，研发高效调制方式，提高跳频的速率等。二是研发新兴通信技术。目前，世界各国正在发展具有高抗干扰特性的新兴通信技术，如紫外光通信技术、流星余迹通信技术、量子加密通信技术、毫米波噪声通信、中微子通信、引力波通信、太赫兹波通信技术等，以增强抗干扰能力。

4 结语

军事通信抗干扰技术对于确保军事通信系统的安全可靠、正常通联十分重要，是决定战争胜负的关键技术之一。经过几十年的发展和完善，世界上已经研发出了多种军事通信抗干扰技术，为保障军事行动的胜利提供了有力支撑。同时，随着信息技术和网络技术的融合发展，军事通信抗干扰技术将向综合化、智能化、一体化、网络化、软件化发展。

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