武汉大学通信原理通信抗干扰技术简讲课文档

武汉大学通信原理通信抗干扰技术简第1页，共40页。抗干扰的基本体系、方法、措施1、信号处理。如直接序列扩频技术(DS-SS)，其关键参量是作为时间函数的相位；跳频技术(FH-SS)其关键参量是作为时间函数的载频；等等。2、空间处理。如采用自适应天线调零技术，当接收端受到干扰时，使其天线方向图零点自动指向干扰方向，以提高通信接收机的信干比。3、时间处理。如猝发传输技术，由于通信信号在传输过程中暴露的时间很短暂，从而大大降低了被干扰方侦察、截获的概率。第2页，共40页。本章目录10.1 无线电通信干扰10.2 无线电通信的反侦察与抗干扰10.3 直接序列扩频通信技术10.4 跳频通信技术

2007年12月3第3页，共40页。10.1无线电通信干扰基本原理及关键技术2007年12月4第4页，共40页。基本原理及关键技术1、干扰方式与样式

窄带瞄准式干扰：干扰频谱与目标频谱瞄准的干扰。按瞄准程度又可分为准确瞄准干扰和半瞄准式干扰。按引导方式可分为定频守候式、扫频搜索式（连续/重点）、跟踪式等。

特点：干扰功率利用率高，效果好，且不会对己方通信造成干扰。但需要侦察手段支持，对实时性要求高、设备复杂、技术难度大，一般用于对敌方重点目标进行干扰。第5页，共40页。基本原理及关键技术1、干扰方式与样式

宽带拦阻式干扰：辐射宽带干扰，可以干扰多个窄带信号，其频谱均匀分布或梳形分布。按产生方法不同分为扫频式、脉冲式和多干扰源线性叠加式阻拦干扰。

特点：与瞄准式相反，无需严格的侦察和频率瞄准，设备简单、方便实施，但干扰利用率低，需要的干扰功率很大。第6页，共40页。基本原理及关键技术1、干扰方式与样式

按作用时间的不同可分为连续干扰和脉冲干扰。干扰在时间上无须完全覆盖信号，只要干扰在时域分布上达到一定密度，脉冲干扰也能完全压制通信。

干扰样式：是对干扰的时域、频域的统计特性的总概括。不同方式样式不同，同种方式也可采用不同样式。干扰样式按干扰是否具有随机性分为确定干扰和随机干扰；按幅度分布特性可分为平滑干扰、脉冲干扰。常见样式有：白噪声、单频连续波、噪声调制（AM/DSB/SSB/FM）波、随机键控（ASK/FSK/PSK）干扰等第7页，共40页。基本原理及关键技术2、干扰压制系数、最佳干扰样式和绝对最佳干扰样式

理想接收机与最佳干扰样式

信号和干扰的特性已知时，必能按某种准则从理论上确定一种最佳接收形式——理想接收机（如匹配滤波器就是对相应匹配信号的理想接收机）

与理想接收机相对应，对于一定的信号和接收方法，从理论上可以确定一种最佳干扰样式，采用该种样式，在该信号接收机结构下，能比采用其他任何干扰样式产生更好的干扰效果，这种干扰样式称作最佳干扰样式。

第8页，共40页。基本原理及关键技术2、干扰压制系数、最佳干扰样式和绝对最佳干扰样式

压制系数：为保证对被干扰无线电通信系统的有效压制，进入该系统接收机输入端通频带所需的最小干扰功率与有用信号功率的比值。

Pji进入接收机的干扰功率； Psi接收机接收的有用信号功率。 对无线电通信系统，压制系数应保证干扰所产生的误码率不小于15%~20%。第9页，共40页。基本原理及关键技术2、干扰压制系数、最佳干扰样式和绝对最佳干扰样式

只要干扰功率足够大，无论何种样式终将导致接收机无法正常工作。

最佳干扰（样式）：针对某种信号形式的给定接收方式，能以最小干扰功率达到最好干扰效果的干扰样式。

对干扰方而言希望选择干扰样式的压制系数越小越好。

最佳干扰样式由信号的类型、调制方式和接收（解调）方法决定。还要考虑技术上的可能性、复杂度、目标电台的威胁程度，以及经济代价等因素，有时也采用干扰效果一般的干扰样式。第10页，共40页。基本原理及关键技术2、干扰压制系数、最佳干扰样式和绝对最佳干扰样式

绝对最佳干扰：是指对于已知信号形式的所有可能的接收方式，都有比较小的压制系数的干扰样式。

当干扰的目标具有多种接收方式或不清楚目标的接收方式时，从对所有的接收方式都有较好的干扰效果出发，应该选择绝对最佳干扰样式。

第11页，共40页。基本原理及关键技术3、通信干扰方程在通信干扰中，确定干扰链路与目标通信链路之间的功率、天线增益与路径损耗关系的方程称为干扰方程。由通信干扰方程可进行干扰功率、作用范围的概算，并分析提高干扰效果的措施。

第12页，共40页。基本原理及关键技术3、通信干扰方程由通信与干扰链路的功率传输模型可以推出以目标接收机输入干信比表示的通信干扰方程：

PTs发信机PTj干扰机PsiPji收信机GRjGTjGRsLsGTsLjLf——干扰与信号的频域重合损耗（滤波损耗）Lt——干扰与信号的时域重合损耗Lp——极化损耗第13页，共40页。基本原理及关键技术4、对有效干扰信号的特性要求设压制系数为K，由干扰方程得，当

通信被压制，该式为通信干扰方程的一般形式。第14页，共40页。基本原理及关键技术4、对有效干扰信号的特性要求由干扰方程对影响干扰效果的因素进行分析，可以得到有效干扰的特性要求：（1）必要的干扰辐射功率（2）干扰与目标信号的空间、时间、频率和极化的重合（对应的Lj、Lf、Lt、Lp很小）（3）合适的干扰样式（不同的样式，K不同）第15页，共40页。基本原理及关键技术5、对模拟通信的干扰由于FM存在门限效应，噪声调频是干扰FM目标的最好波形。两个同频的信号同时达到接收机，强的信号支配接收机，或多或少的抑制了弱信号，所以进入FM接收机的干扰功率只需比FM信号的功率略高，即可捕获接收机。采用AM调制的系统也存在门限效应，但没有FM调制的明显。第16页，共40页。基本原理及关键技术6、对数字通信的干扰干扰使系统误码率达到一定程度，信息传输就会被阻断。要产生高的误码率，不需要连续不断的干扰，对一个连续传播的数字信号，达到50%的误码率，只需干扰50%的时间，通常军事数字通信系统设计的阻断误码指标为10-2。对常规窄带调制，阻断数字通信比阻断模拟通信更容易。干扰还会影响接收机同步系统的性能，产生同步误差甚至失步。通信方虽然可以采用足够的编码来抵消任何干扰，但此时，编码效率如此之低，已没有多少信息吞吐量了。第17页，共40页。2007年12月1810.2无线电通信的反侦察与抗干扰无线电通信反侦察无线电通信抗干扰第18页，共40页。2007年12月19无线电通信反侦察无线电通信反侦察：是对敌方的无线电通信侦察活动所采取的反对抗措施。具体内容包括：反搜索截获、反参数测量、反测向定位、反分析识别。目的是使敌方的侦察活动无法获得己方通信系统的技术参数和战术运用的情报，或者得到错误的信息。第19页，共40页。2007年12月20无线电通信反侦察无线电通信反侦察的基本原理 主要要求发射信号具有低的截获概率和低的利用概率，从而使己方通信信号难以被敌方截获，即使被截获也很难提取特征参数和分析识别，难以从中获得任何情报。 信号被侦察的概率主要和信号的形式、检测方法、信噪比和检测时间有关。在信号形式、检测时间一定的条件下降低侦察接收机的输入信噪比可以降低信号被侦察的概率。第20页，共40页。2007年12月21无线电通信反侦察无线电通信反侦察的主要技术 （1）扩频技术

分为直接序列扩频、跳频、跳时和混合扩频技术，主要特性是信号的功率普密度低，在时域、频域分布具有伪随机性，隐蔽性好。

（2）方向性天线及智能天线技术

通过发送波束形成使天线方向图最大值方向对准接收机，有效控制信号能量在空域的分布。

（3）猝发传输技术

突发通信（瞬时或猝发通信），将编码压缩后在极短时间内快速发送的传输体制。具有时域、频域分布的随机性和短暂性，比较隐蔽。第21页，共40页。2007年12月22无线电通信反侦察无线电通信反侦察的主要技术 （4）电磁屏蔽技术

通过侦察系统施放干扰，降低了进入侦察接收机的输入信噪比，从而减低了信号被截获的概率。

（5）采用反侦察能力强的通信方式

如光缆通信、激光通信、微波接力、流星余迹通信和中微子通信等。

（6）开发新的通信频段和通信体制

第22页，共40页。2007年12月23无线电通信抗干扰无线通信抗干扰的原理

干扰容限（Mj）：系统尚能工作时，接收机允许输入的最大扰信比。它反映系统在干扰环境中对干扰的耐受能力，其值与干扰方式和样式、信号形式和接收方法有关。

当干扰进入接收机后，不考虑门限效应，一个通信系统能正常工作的条件是第23页，共40页。2007年12月24无线电通信抗干扰无线通信抗干扰的原理

可以通过降低输入扰信比和提高系统的干扰容限两方面措施来提高系统的抗干扰能力。

（1）降低接收机的输入扰信比

提高信号的发射功率PTs、发射与接收天线的增益（GTs、GRs）、干扰的传输路径损耗（Lj）、干扰与信号的时域、频域和极化重合损耗Lt、Lf、Lp，以及减小信号的传输路径损耗（Ls）都可以降低输入扰信比。PTj、GTj、GRj由干扰方控制，被干扰方无法随意改变。第24页，共40页。2007年12月25无线电通信抗干扰无线通信抗干扰的原理

可以通过降低输入扰信比和提高系统的干扰容限两方面措施来提高系统的抗干扰能力。

（2）提高系统的干扰容限

信号处理解调器第25页，共40页。2007年12月26无线电通信抗干扰无线通信抗干扰的原理

可以通过降低输入扰信比和提高系统的干扰容限两方面措施来提高系统的抗干扰能力。

（2）提高系统的干扰容限

通过提高Gp，降低Lsys、就可以提高系统的干扰容限，从而提高抗干扰能力。

最低输出质量要求的最小信扰比第26页，共40页。2007年12月27无线电通信抗干扰无线通信抗干扰技术

通信系统的以上抗干扰技术可总结为“隐”、“避”、“消”、“抗”。 “隐”——提高信号隐蔽性（限于军事通信）；

“避”——就是对干扰进行回避；

“消”——就是对干扰进行抑制；

“抗”——提高系统传输信息对干扰的耐受能力。第27页，共40页。2007年12月2810.3直接序列扩频通信技术扩频技术的基本原理扩频系统的调制方式扩频通信系统的特点第28页，共40页。2007年12月29扩频技术的基本原理DS扩频通信系统模型

为了解扩，接收端必须产生与发送端严格同步的扩频码序列，这是扩频码同步电路的任务。信道编码可以进一步提高系统的传输性能。信道编码调制器扩频发PN码信道译码解调器解扩收PN码同步信道（噪声）（干扰）发送信息接收信息第29页，共40页。2007年12月30扩频技术的基本原理DS/BPSK信号频谱特性PTb/2f0f0+1/TbPs(f)PTc/2f0f0+1/TcPx(f)第30页，共40页。2007年12月31扩频技术的基本原理DS/BPSK信号频谱特性

在平均功率相同的情况下，扩频信号的带宽扩展了N=Tb/Tc倍，功率谱密度下降了N倍。 在白噪声信道中，为了正常接收BPSK信号，需要接收端信号功率谱中心点密度与噪声谱密度比值为10dB，那么在发送功率不变的条件下，采用DS/BPSK，在N=1024时，带宽扩展了1024倍，信号功率谱密度下降1024倍（30dB），接收端信号功率谱中心点密度与噪声谱密度比值为-20dB，扩频信号完全淹没在噪声中了。第31页，共40页。2007年12月32扩频系统的调制方式DS主要用于数字通信，调制方式可以采用ASK、PSK、FSK、MSK等多种数字调制方式，但最常用的是BPSK或QPSK，原因如下：

（1）相位调制具有较好的传输性能

（2）扩频和解扩通过简单的相乘运算就能完成，实现简单。

（3）DS/PSK信号无离散谱，类似噪声谱特性，信号隐蔽性好。第32页，共40页。2007年12月33扩频通信系统的特点抗干扰能力强

DS抗干扰能力与Gp成正比，频谱扩展越宽，落入原始信号频谱带内的干扰功率就越小，抗干扰能力就越强。隐蔽性、保密性好，安全可靠

信号完全淹没在噪声中，隐蔽性好，普通侦查设备很难发现；即使被发现，如果未掌握扩频码的规律，也无法正确接收，具有保密性，抗截获能力强。原始信号频谱扩频信号频谱扩频处理传输解扩处理干扰信号第33页，共40页。2007年12月34扩频通信系统的特点具有选址能力，可实现码分多址通信（DS-CDMA）

不同用户选用不同的扩频序列作为地址码，只要选择的扩频码序列具有尖锐的自相关特性和尽可能小的互相关特性，当不同扩频序列调制的多个扩频信号同时进入接收机时，只有与本地扩频码相同的信号被解扩，而其他信号不能解扩，依然是宽度类似白噪声的信号。在多经合衰落信道中的传输性能好

因为扩频信号占据很宽的频带，所以小部分的频谱衰落不会使信号产生严重的畸变，故有抗频率选择性衰落的能力。

在接收机中设置多个相关器，分别同步于多个多径信号，实现多径信号的分离和合并，可有效克服多径效应。第34页，共40页。2007年12月3510.4跳频通信技术技术的基本原理快跳频和慢跳频通信的特点第35页，共40页。2007年12月36技术的基本原理FH/SS（FrequencyHopping/SpreadingSpectrum）体制是将传统的窄带调制信号的载波频率在一个伪随机序列控制下进行离散跳变，从而实现频谱扩展的扩频方式。FH/SS技术以其优良的抗干扰性能和多职组网性能在军事无线电抗干扰通信、民用移动通信、现代雷达和声纳等电子系统中获得应用。第36页，共40页。2007年12月37