本站原创【摘 要 】 JTIDS（Joint Tactical Information Distribution System）即联合战术信息分发系统,是美国陆海空三军为了应对联合作战而开发的具有相对导航、敌我识别、任务管理、武器协同、目标监视、保密话音和指挥控制能力的一种大容量、保密、抗干扰、时分多址的战术信息分发系统.为了应对未来不可预知的战争,对JTIDS数据链系统的干扰技术进行研究是势在必行的.本文介绍了JTIDS的系统特点和关键技术,通过对两种通信干扰技术的比较,最后得出对JTIDS的干扰通过对其同步段信号实施多频点阻塞式干扰将具有较高的可行性.
【关 键 词 】 JTIDS 时分多址 多频点阻塞式干扰
一、JTIDS系统概述
JTIDS采用直序扩频、跳频、RS编码以及时分多址（TDMA）等一系列先进技术,将系统变成一个没有节点的重叠多网络组织结构,这样即使网络中的部分终端用户被摧毁,整个系统仍然可以正常工作,所以该系统将具有较强的战场生存能力.在通信时,整个通信网就像是一个巨大的环状信息池,JTIDS会给网络中的用户分配一些时隙,用户在时隙中把自己的信息通过广播或组播的方式投放到信息池中,其他的所有用户都可以监听和提取自己所关心的信息.发送者和接收者不必知道对方.JTIDS就是以时分多址的方式将很多个用户联系起来形成一个网络,从而达到信息的互通.另外,在各个网络之间信息也可以互通,就比如空中预警机和陆地指挥系统可将探测到的敌机情报迅速传递给截击机等作战飞机,把截击机等作战飞机引向目标,作战飞机也可以将目标攻击完成情况反馈给预警机或者陆地指挥系统. 二、JTIDS系统的关键技术
2.1 JTIDS的扩频通信技术
JTIDS系统采用跳频和直接序列扩频两种扩频通信方式,其中跳频是JTIDS系统的首要扩频方式,其工作频段为960MHz-1215MHz.在实际选择频段时分成三小段：969MHz-1008MHz,1053-1065MHz,1113MHz-1206MHz.主要是为了在ATCRBS/IFF使用的1030/1090MHz两种频率周围留有相当宽的保护区段,同时在整个960到1215MHz频段的两端各留有9MHz未用,从而避免与频段外工作的系统发生干扰.跳频点是以3MHz为间隔均匀分布的,总数为51个.JTIDS网络成员在所分配时隙内发射信息脉冲,各个脉冲的载波不一定相同,随机分布在工作频段内.JTIDS采用宽间隔跳频方式,相邻脉冲载波最小间隔为30MHz,避免被TACAN接收机错误译码.对于单脉冲方式,每一个字符使用一个脉冲,载频跳变一次,则跳速高达38461.5次/秒；而对于双脉冲工作方式,每一个字符使用两个脉冲发射,且这两个载波是不同的,其跳速更是高达76923次秒.JTIDS的跳频序列由网络参与组、网络编号和指定的传输加密变量共同决定,保证多个发射设备即使在视距范围内相互传输也不会造成干扰.
直接序列扩频系统简称为直扩系统,是目前应用较为广泛的一种扩展频谱系统.直接序列扩频系统是将要发送的信息用伪随机序列扩展到一个很宽的频带上去.在接收端,用与发送端相同的伪随机序列对接收到的扩频信号进行相关处理,恢复出原来的信息.JTIDS的脉冲信号是由32个基码构成的伪随机序列段对载频作MSK调制而形成的.每个基码宽0.2微秒,伪随机序列段长6.4微秒,因此脉冲宽度也为6.4微秒.由于MSK调制具有较快的旁瓣滚降和较窄的主瓣宽度,直序扩频的结果将使信号的功率谱密度下降,所以敌方的情报系统将很难检测到,也降低了对其他同波段用户的干扰.
2.2 JTIDS的信道编码技术
在实际信道上传输数字信号时,由于信道传输特性不理想以及加性噪声的影响,接收端所收到的数字信号不可避免地会发生错误.为了在已知信噪比的情况下达到一定的比特误码率指标,首先应该合理设计基带信号,选择调制解调方式,采用时域、频域均衡,使比特误码率尽可能降低.但实际上,在许多系统中的比特误码率并不能满足实际的需求.此时则必须采用信道编码即差错控制编码才能将比特误码率进一步降低,以满足系统指标要求.JTIDS采用了4种不同的具有强纠错能力的差错控制编码：（70,75）检错编码、Reed―Solomon（RS）编码、交织码与双脉冲编码.在RS（31,15）编码解码时,由于（31,15）Reed Solomon码是一种BCH码,而且是完备码,使得在由31个字符组成的大组中,由于干扰或传播等原因,即使在信号检测时有16个字符无法判决,或者有8个字符判断错了,在信道译码时也能纠正过来,恢复这一大组中的所包含的真正信息（在31组中含15组）. 双脉冲编码是JTIDS特有的一种编码方式,其双脉冲编码所承载的信息内容相同,但载频不同.接收机只要能收到2种脉冲中的1个,就能检测出所包含的信息数据.在与高速跳频配合使用时,双脉冲编码会带来较高的编码增益.同时,在出现多径效应及部分频带遭受干扰时,双脉冲编码能大大提高正确检测出信息数据的概率.JTIDS的信道编码技术能增加通信链路的抗干扰能力,同时可加大链路的作用距离.
2.3 JTIDS系统的信号格式
JTIDS信号的基本单位是时隙,每个时隙长度为7.8125ms,可分为同步段、数据段和保护段三段.由此可见,传送信息的时间不到总时间的50%,一个时隙内传送的129个字符是一串脉冲信号,这是单脉冲格式.另一种是双脉冲格式,即在26μs内有两个信息脉冲,而且所载内容一样,只是发射载频不同.这种双脉冲信号格式抗人为干扰能力较单脉冲格式要强,不过对塔康系统的干扰也要增加,且发射占空比和跳频速率均要提高.
三、JTIDS系统的干扰技术研究
3.1 信号欺骗式干扰
欺骗式干扰的方式可以干扰JTIDS,首先需要宽带信道侦察机快速地侦察和接收JTIDS链路的信号,在对信号的一些基本参数进行截获后,干扰系统就对截获的信号立刻现场进行检测和估计.然后以此为前提,把接收到的一部分JTIDS信号进行复制,这样可以生成一种干扰信号,由于有部分复制,所以它与原始的JTIDS信号有比较强的相关性,同时将这种信号通过干扰发射机发射出去.这就是所谓的欺骗式干扰信号,因为它与原始的JTIDS信号相关性较好,所以它的干扰效果也很不错. 当我们使用欺骗式干扰方式时,有以下几个方面要着重注意：（1）我们运用的宽带信号接收技术一定要有很高的灵敏度,而且它的噪音分贝也不能高.（2）需要对高速跳频信号进行截获,然后检测,最后对结果进行预测.（3）一种生成干扰脉冲的技术.它要与JTIDS原始信号有较强的相关性.
3.2 同步段多频点阻塞式干扰
当我们在进行欺骗式干扰技术时有一个前提,就是我们的信道侦察机应该可以实现对JTIDS信号完全的截获,而且我们可以对他们进行准确的检测和预测,但是在实际中这种情况是非常难达到的.如果我们不能全部截获同步脉冲信号,我们就可以考虑使用多频点阻塞式干扰来对信号进行破坏,进而对JTIDS进行干扰.
通过对JTIDS信号时隙的分析可知,JTIDS的同步是该系统正常工作的前提.如果能采取措施对该系统消息同步段进行有效干扰,破坏JTIDS定时信号的稳定,导致其同步过程无法顺利完成,数据段信息则自然无法正常接收,即可对JTIDS进行有效的干扰.根据JTIDS系统的同步捕获机制,如果在同步捕获时所占用的8个跳频信道中有5个或5个以上的信道被干扰,则JTIDS就无法完成同步动作,即认为其被有效干扰.而对于同步段40个脉冲而言,每个频点被重复使用的概率是比较高的,这就为干扰提供了可能.在干扰理想的情况下,当干扰方同时干扰20个信道的时候,系统建立同步的概率将小于90%.由此我们可以看出干扰JTIDS信号的效果与阻塞式干扰频点数的多少呈现正相关的趋势,即频点数增加,JTIDS同步段被干扰的效果就越好.如果在进行阻塞式干扰JTIDS信号时,能够考虑到宽带信道机检测出来的部分JTIDS同步段信号频点,有针对性的对频点进行阻塞,那么干扰效果将非常突出.综上所述,对JTIDS的干扰通过对其同步段信号实施多频点阻塞式干扰将具有较高的可行性.
四、结束语
JTIDS系统作为美军及其盟军使用的作战系统,在联合作战的情况下发挥着重要作用.它是美三军研制的具有通信、导航和识别功能的系统,具有用户基数大、容纳范围广和适应能力强等一系列优点.未来的社会是信息化的社会,未来的战争也将会是信息化的战争,它不仅仅是在战场的较量,更是信息技术的较量,所以,开展对JTIDS数据链系统及其干扰技术研究是不可或缺的.
但是由于目前JTIDS的技术还不够成熟,同步跟踪技术的发展也没有突破性的进展,很多关键的技术参数也无法获得,所以在现有的技术条件下,我们运用同步段多频点阻塞式干扰技术对JTIDS进行干扰是最好的选择.
参 考 文 献
[1] 刘徐德. 战术通信、导航定位和识别综合系统文集（第1集）[M]. 北京：电子工业出版社,1991
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[3] 孙颖. JTIDS系统及其干扰研究[D]. 西安：西安电子科技大学,2006