一、引言

短波是指波長(zhǎng)在100m到10m，頻率在3MHz到30MHz的電磁波，利用短波進(jìn)行的無(wú)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(lái)，迅速成為了世界各國(guó)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(yǔ)音廣播等信息。

短波通信可以通過(guò)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(duì)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(wú)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(guò)程中的損耗比地波要小的多，經(jīng)過(guò)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(lái)越重要。短波通信在岸基通信、岸基對(duì)水面艦艇通信、潛對(duì)岸猝發(fā)通信、對(duì)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(chǎng)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^(guò)商業(yè)電力網(wǎng)傳送過(guò)來(lái)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(wú)意電臺(tái)干擾

電臺(tái)干擾是指和工作頻率相近的其它無(wú)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(lái)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(duì)以上的自然噪聲以及非有意人為干擾問(wèn)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(duì)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(guò)載波頻率的不斷寬帶偽隨機(jī)跳變來(lái)抗干擾。從理論上講，對(duì)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(hào)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(duì)該干擾沒(méi)有處理增益，因而對(duì)跳頻通信的干擾就如對(duì)載頻固定的窄帶通信的干擾一樣。要實(shí)現(xiàn)對(duì)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(hào)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(zhǎng)，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(hào)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(duì)信號(hào)進(jìn)行截獲、分選、分析和識(shí)別的基礎(chǔ)上，確定干擾對(duì)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(wú)須破譯跳頻圖案，只要出現(xiàn)信號(hào)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(duì)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(duì)跳頻信號(hào)的截獲和跳頻網(wǎng)的識(shí)別問(wèn)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(cè)向和交叉定位等關(guān)鍵技術(shù)從而能從密集信號(hào)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(hào)；二是對(duì)跳頻信號(hào)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(hào)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(duì)跳頻信號(hào)通信發(fā)射寬帶干擾，對(duì)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(duì)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(duì)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(hào)后，對(duì)其加以處理，然后再發(fā)射出去，來(lái)干擾通信信號(hào)，這種干擾成為轉(zhuǎn)發(fā)式干擾。它對(duì)干擾機(jī)的位置、寬帶內(nèi)多信號(hào)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(duì)跳頻通信形成很大威脅。

（5）對(duì)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(wú)法建立跳頻通信。同步系統(tǒng)一般具有與跳頻信號(hào)本身不同的一些特征，通過(guò)對(duì)同步信號(hào)的偵收、分析，實(shí)施瞄準(zhǔn)式干擾，來(lái)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(duì)跳頻通信干擾的一種捷徑，一旦實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)中速以下的跳頻購(gòu)成威脅，對(duì)高速跳頻通信無(wú)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(duì)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(hào)密集環(huán)境下對(duì)眾多跳頻通信網(wǎng)實(shí)施干擾的場(chǎng)合。它通常采用多部干擾機(jī)對(duì)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(wú)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(hào)對(duì)整個(gè)跳頻帶寬進(jìn)行干擾，它同時(shí)干擾跳頻信號(hào)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(hào)的干擾。它的干擾信號(hào)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(duì)付各種抗干擾通信時(shí)都非常有用，而且對(duì)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(hào)是用隨機(jī)噪聲波形進(jìn)行調(diào)制的，其意圖就是通過(guò)將噪聲注入通信系統(tǒng)的接收機(jī)來(lái)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(wú)限大的頻率寬度。

寬帶噪聲干擾產(chǎn)生的干擾信號(hào)類似于寬帶噪聲，用J₀來(lái)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(hào)。

2、部分頻帶干擾模型

實(shí)際上，干擾信號(hào)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(hào)是寬帶信號(hào)，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(duì)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(guò)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(duì)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(duì)所有的跳頻信道進(jìn)行干擾，而只是將干擾信號(hào)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(duì)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(jiǎn)化分析，忽略白噪聲干擾）。

在多音干擾條件下，信號(hào)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(cè)器仍可以識(shí)別出信號(hào)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(hào)頻率位置或臨近位置時(shí)，將對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾；當(dāng)J_K=S時(shí)，檢測(cè)器可能檢測(cè)出信號(hào)頻率的概率為0.5，即信號(hào)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(duì)信號(hào)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(yǔ)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中電子對(duì)抗己成為重要作戰(zhàn)手段，通信對(duì)抗是電子對(duì)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(duì)抗與反對(duì)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。