1、第2章 通信侦探和 通信信号频率的测量,2.1 通信侦察系统概述 2.2 通信系统和通信信号的基本特点 2.3 频率测量的技术指标和分类 2.4 通信信号频率的直接检测方法 2.5 通信信号频率的变换域检测方法 2.6 通信信号的数字化测频方法 习题,2.1 通信侦察系统概述 2.1.1通信侦察系统的含义、分类和特点1.通信侦察的含义通信侦察是通信对抗的重要组成部分，是实施通信干扰的前提和基础。通信侦察利用专门的电子接收机截获目标辐射源的无线电通信信号，检测分析通信辐射源信号的特征参数和 技术体制，测量通信辐射源的方向和位置，判断目标的类型及其搭载平台的属性，为通信干扰提供技术支持，或者获取军
2、事通信情报。通信侦察所获得的通信情报对判明敌情、分析军事形势和指挥作战具有重要的意义。因此，世界各国都十分重视并都在大力发展通信侦察技术，以保持自己在军事情报方面的优势。,2.通信侦察的分类通信侦察按照不同的条件和方法，可以分成不同的类型。 1)按照侦察任务分类按照通信侦察设备担负的任务不同，通信侦察可分为以下五类。(1)通信支援侦察。通信支援侦察属于战术情报侦察，其任务是监视当前战场上敌方通信辐射源的位置、工作参数、技术参数和变化态势，并且判断其威胁程度，为指挥员和有关的作战系统提供技术情报，作为指挥系统的辅助决策依据。通信支援侦察需要测量的信号特征和技术参数有工作频率、调制方式、电平、方位
3、、网台属性等。,(2)通信情报侦察。通信情报侦察属于战略情报侦察，它通过长期和连续的监测某个地区的通信辐射源的战术、技术参数和情报信息，获得广泛、全面、准确的技术和军事情报，提供给高级决策机关和指挥中心的数据库，为指挥中心的战略或者战役决策提供依据。通信情报侦察在平时和战时都要进行，通信侦察情报的形成，通常需要长期的观测和积累，然后经过自动分析和处理，才能得到比较准确、系统和详实的情报。通信情报侦察还需要获取对通信信号解调后的内容，即传送的信息真谛，包括语音、数据、图像、文字信息等。(3)通信干扰引导侦察。通信干扰引导侦察设备对通信干扰设备提供实时引导，向,干扰设备提供威胁通信辐射源的方向、频
4、率、调制方式、调制参数、威胁程度等相关信息，以便干扰设备的干扰资源配置 ，合理地选择干扰对象、最佳干扰样式和干扰时机。同时在干扰过程中，需要不断监视通信辐射源环境和信号参数的变化，动态地调整干扰参数和管理干扰资源。(4)反辐射武器引导侦察。反辐射武器引导侦察提供对通信辐射源进行截获和分析识别，引导反辐射武器跟踪威胁辐射源，并且进行攻击。(5)电磁频谱监测。无线电频谱监测是通信侦察的重要任务之一。无线电频谱监测分为民用和军用无线电监测。无线电监测系统对给定频谱,范围内的辐射源信号进行实时侦收，分析辐射源信号特征，统计辐射源信号占用度，对辐射源信号进行测向，为无线电频谱分配和管理提供技术信息，为有
5、效的频谱管理提供有力的保障。无线电频谱监测的功能与通信情报侦察有许多类似之处，无线电频谱监测设备通过长期和连续地监测与监听某个地区的通信辐射源的技术参数和活动规律，获得广泛、全面、准确的技术和频谱占用信息，提供频谱管理中心的数据库，实现有效的频谱监测和管理。在上述几种侦察类型中，情报侦察的实时性要求最低，但需要获得的参数多；支援侦察的实时性要求次之，干扰引导和反辐射引导的实时性要求最高。,2)按侦察设备作用范围分类按照侦察设备作用范围和作战级别的不同，通信侦察可分为战术通信侦察和战略通信侦察。(1)战术通信侦察。战术通信侦察的对象是战术通信，侦察范围相对较小，但实时性要求高，主要针对战场军、师
6、指挥部和前线战斗指挥部之间以及与下属部队和下属部队之间的通信。频率范围从短波到超短波的战术通信频段。战术通信侦察一般属于支援侦察。 (2)战略通信侦察。战略通信侦察的对象是战略通信，侦察范围包括陆、海、空、天的全球通信，主要针对国家军事指挥中心和战区指挥部,之间以及与执行特殊任务的作战部队之间的通信。频率范围从短波、超短波至微波的远距离战略通信频段。战略通信侦察一般属于情报侦察。3)其他分类方法在习惯上还常常使用另外一些不同的分类方法，如： 按工作频段可分为短波通信侦察、超短波通信侦察、微波通信侦察等； 按运载平台可分为便携式、车载、机载、舰(船)载、星载通信侦察等； 按被侦察对象属性可分为常
7、规通信侦察、跳频通信侦察、直扩通信侦察等。,3.通信侦察的特点通信侦察的对象是各种通信信号，这些信号是多种多样的。通信侦察设备面临的是一个未知的、复杂多变的电磁环境。通信方进行通信的时候总是千方百计地希望能畅通无阻，通信的内容不被对方窃听到；而作为侦察者则总是希望能搜索、截获到尽量多的通信方的信息，以便从中分析出更多的情报内容，作为干扰或攻击作战行动的依据。在这种侦察与反侦察的对立斗争中可以看到，通信侦察具有以下几个特点。1)频率覆盖范围宽通信侦察需要覆盖无线电通信所使用的全部频率范围。从目前的技术发展情况看，这个频率范围大约从零点几千赫兹到几十千兆赫兹。当然，对一个实际的通信侦察设备而言并不
8、一,定要求其覆盖这样宽的频段，应根据其侦察目的、侦察对象、侦察方式、部队活动特点、电波传播特性及电磁环境的复杂程度等，覆盖通信使用的频段。2)侦察区域范围广在现代战争中，通信系统处于一种全方位、立体式的分布。因此要求通信侦察系统也应该实现立体式的侦察，其侦察距离远、范围广、时间长。通信侦察设备既可以单兵携带，也可以由各种运动平台如卫星、飞机、舰艇、机动车辆装载，形成天、空、地、海的多维、全方位、全天候、全时辰的广域侦察范围和能力。,通信侦察面临的信号环境复杂，主要表现在以下几个方面： (1)通信信号所传送的信息种类多，通常有语音、图像、数据等。根据它们的特点，通信信号可以区分为离散信号和连续信
9、号。为了侦察这些信号，应采用不同的侦察设备。(2)通信信号的调制方式繁多，它包括模拟调制、二进制数字调制、多进制数字调制、扩频调制、频分复用、码分复用、时分复用，以及各种通信网、数据链等。(3)通信信号的信道间隔小，并且是连续波信号，其持续时间长，相互交叠。(4)由于通信设备分布范围广，发射功率变化大，以及电波传播衰落现象等的影响，引起通信信号的信号电平范围变化大。,(5)通信电台种类和型号特别繁多，同一频段、同一用途的通信电台也是各种各样，不同型号的电台具有不同的技术特征。所以，通信侦察装备必须面对各种通信信号，并能检测 和识别这些信号的特征。4)侦察设备隐蔽安全通信侦察设备是一种被动的无源
10、侦察设备，并不辐射电磁波，其主要功能是搜索和截获电磁信号，并从中获取信息内容。因此，通信侦察设备隐蔽性好、安全，不易被敌方发现，可以免遭反辐射兵器的攻击。,5)实时、快速和持久性在战争中，战争形势瞬息万变，信息的时效性特别强。一份特别重要的情报在几个小时甚至几分钟之后就可能变得毫无意义。因此，通信侦察必须特别重视实时性。另一方面，无 线电信号的留空时间是很短暂的，通信侦察设备的反应速度必须很快，即信号搜索、截获处理、信息传输都要快。如果不能实时截获，侦察就将无所作为。为了保证通信侦察的实时性， 通信侦察装备必须长时间不间断地连续工作。与通信相比，通信侦察更具有时域上的持久性。,2.1.2通信侦
11、察系统的任务通信侦察系统在给定的频段内，搜索、截获敌方无线电通信信号，并且进行信号的分析、识别、监视和监听，从信号中获取信号的技术参数、工作特征、通信内容等情报的军事活动。 这些活动的目的是为了获取战略和战术情报、监视给定区域通信辐射源状态、引导干扰等。任何无线电信号都由它的时间域、频率域和空间域参数完全确定。通信侦察的任务就是通过各种方法获取无线电通信信号的时间域、频率域和空间域参数，通过这些参数，分析和识别通信辐射源个体特征，获取其工作特征甚至通信内容，通过准确、详实、即时的通信辐射源的技术情报，为指挥决策和开展通信对抗服务。,通信侦察的主要任务包括以下几个方面。1)通信信号的搜索和截获通
12、信侦察的首要任务就是截获所处地域的感兴趣的无线电通信信号。通信信号出现的方向、频率、时间、强度等，对于通信侦察设备而言是完全或者部分未知和随机的。通信侦察设备实际上是使用一个空域、频域、时域、能量域窗口构成的多维搜索窗，按照一定的截获概率截获感兴趣的通信信号。所以,为了截获感兴趣的通信信号，需要满足空域重合、频域重合、时域重合和能量足够的四个截获条件。(1)空域重合：使侦察设备的天线指向与通信信号的到达方向(方位和俯仰角)重合。通常侦察设备使用全向或者定向天线，如果使用定向天线，需要进行空域搜索，搜索的速度会影响重合概率。,(2)频域重合：使侦察设备的工作频率与通信信号的频率一致。实现频域重合
13、的方法之一是使用频域宽开的接收机实现宽开守候法，但是它的设备的代价比较高，所以用的不多。常用的方法是频率搜索法，频率搜索实际上是使侦察接收设备以一定的带宽和速度，扫描指定的频段。在扫描过程中，一旦侦察接收机的工作频率与目标信号频率一致，信号就满足了频域重合条件。(3)时域重合：要求侦察设备工作时，存在感兴趣的通信信号，这个条件一般比较容易满足。(4)能量足够：是指被截获的通信信号场强满足侦察接收机的灵敏度要求，这是不言而喻的。,截获条件是一个多维窗口共同重合的问题，单独一个条件比较容易满足，但是，共同满足就需要仔细地考虑和分析。比如，在综合考虑空域、频域和时域重合要求的时候，因为目 标信号可能
14、是间断工作的，并且其工作频率是某个频率，在进行多维窗口搜索过程中，重合的概率就会下降。因此空域搜索速度、时域停留时间和频域搜索速度之间需要综合考虑，才能满足一定的截获概率的要求。2)通信信号的参数分析和检测通信信号都有多个技术参数，构成了信号的参数集。这些技术参数主要有：中心频率、带宽、信号相对电平、调制参数、数据速率、跳频速率和频率集等。通信侦察设备需要对所截获的每个通信信号分析和检测它的技术参数集中的各种参数，才能为后续的信号类型识别、干扰引导、信号解调、情报分析提供支持。,目前，对通信信号的技术参数集的获取大多采用数字信号处理的方法实现，如利用频域分析方法得到信号的中心频率、带宽和相对电
15、平，利用时域分析方法得到码元宽度、码元速 率、跳频速率等通信信号的其他参数。近几年也有采用时频分析等现代信号处理方法，获取通信信号的参数。3)通信辐射源测向和定位除了截获和分析通信辐射源的技术参数外，确定通信辐射源的方向和位置是通信侦察系统的重要任务之一。对通信辐射源进行测向和定位，形成给定区域内通信辐射源的分布图、通信网台的分布图，对于判断敌我双方兵力部署和作战动向，为我方作战计划的制定提供情报支援。,对通信辐射源的测向方法主要有比幅测向、干涉仪测向等传统测向方法，近年来也采用空间谱估计测向等现代测向方法。测向是完成定位的必要步骤，测向完成后，通常采用交叉定位技术，实现对辐射源的定位。4)通
16、信信号分选、调制分类和网台识别调制分类之前，需要按照通信信号的中心频率和带宽，对侦察频带中的多个通信信号进行分选和分离，把它们分离成单一的信号。信号分选和分离可利用中心频率和带宽可调的窄带 滤波器或者信道化滤波器等方法实现。对通信信号的调制参数进行提取，然后进行调制分类，为识别通信电台的属性和解调信号服务。调制分类根据通信信号各种调制方式的特点，提取反映调制类型的特征参数，构成特征参数集，按照一定的准则进行调制分类。,通信网台识别利用通信信号的信号特征实现，所谓信号特征应该是信号的信息内容、信号的技术参数和信号的通联特征的总和。目前在通信网台识别中，主要使用技术参数和通联特征。信号的技术参数包
17、括频域参数(如工作频率、信号带宽、频谱结构等)、时域特性(如波形、传输速率、跳频速率等)、空域特性(如到达方向、电波极化等)、调制域特性(如调制参数等)以及细微特征(如信号载频的准确度和稳定度、语音信号的语音特征、信号的伴生杂散电平等，是信号的第二类技术特征，俗称“指纹”)。依据一般的技术特征可以对目标信号进行宏观的网台区分和识别，而细微特征则可用于对通信者的个体进行识别。,信号的通联特征主要是指信号与外部的联络关系，如通信体制、通信对象和业务量大小、使用频度、通信功率的大小等，可以此判断和识别该通信网台的重要程度、级别、属性及相互关系等。通信网台识别是通信侦察的重要任务之一，目前仍然是通信对
18、抗领域的重要研究课题，特别是在复杂环境中，如何提高正确识别的概率，还需要作大量和艰苦的工作。5)通信信号解调和信息恢复对通信信号解调、监听和信息恢复是通信情报侦察的重要内容。对于模拟通信信号，其解调和监听的实现比较容易。数字通信信号调制方式多，对于通信侦察系统的数字调制解调器必须解决两个基本问题，首先是解调器的通用性，它应该能够,适用不同的调制方式和调制参数的数字通信信号的解调；此外通信侦察设备的解调是一种缺乏有关调制参数先验知识的被动式解调，其载波和码元同步的难度增加，解调器必须采用盲解调技术。 恢复数字通信信号传输的信息，其难度极高。军事通信系统通常采用加密技术、信源编码和纠错编码技术，对
19、于通信网信号还有通信网络协议等，作为非协作的第三方，通信侦察 系统一般都不拥有被监测对象的密码、信源编码方法、纠错编码方法和通信协议的先验信息，因此要恢复信息是十分困难的。,6)通信侦察情报的融合处理通信侦察系统一般是由分布在不同地域的多个侦察和测向设备组成的。这些设备侦察到的通信信号可能是同一辐射源在相同时刻辐射的信号，也可能是同一辐射源在不同时刻辐射的信号，还可能是不同辐射源在不同时刻、不同地点辐射的信号等。通信侦察情报融合的目的，就是将各个设备观测到的大量的通信辐射源报告进行综合分析和相关处理，形成有价值的、统一的侦察情报，进一步得出敌方通信态势和对态势的评价及敌方兵力部署和作战意图分析
20、，产生决策建议，上报给指挥中心。,2.1.3通信侦察系统的用途通信侦察的用途就是探测和感知所在区域中敌我双方通信辐射源的活动，获取通信情报。从本质上说，在实施通信侦察的时候，直接侦收到的东西一般来讲并不是情报，而是目标信号，对目标信号进行解调之后得到的是信息，如语音、图像或数据，对各种信息进行积累、初步处理与评价之后所得到的结果才是情报(即原始情报)。通信侦察所得到的(原始)情报包括作战情报和技术情报两部分，从敌方通信系统传输的信号中获取的信息内容，即战术方面的情报，或称作战情报；再之就是敌方使用的通信装备，以及这些装备的信号特征和技术参数，即技术情报。在得到了这两方面的情报之后再通过融合、分
21、析、判断和综合，就可以得到对敌方的系统认识，即通信情报。,1)作战情报作战情报是侦察得到的那些情报中与作战行为直接有关的部分。譬如查清敌方通信网络的组成，电台配置情况，相互联络关系、联络特征；通过对信号的分析、识别、处理与解调， 直接获取信息内容，了解敌方的作战行动或意图。作战情报主要用于为战场指挥员提供决策依据。2)技术情报技术情报是侦察得到的敌方通信网台的信号特征和技术参数，如工作频率、工作种类、调制方式、信号电平、传输速率、细微特征及网台属性、通信体制、方位等。技术情报有助于了解敌方可能采取的通信装备型号和技术发展水平。技术情报主要用于为通信测向和干扰装备的频率引导提供支援，为通信干扰装
22、备提供干扰样式引导，并为通信电子战效能评估提供客观依据。,3)通信情报通信情报就是对作战情报和技术情报进行进一步的分析、判断和综合后所得到的对敌方的系统认识。通信情报的主要内容有：(1)判断敌方的兵力部署。频率数据是通信侦察的最重要的信息之一，通过对某一地域内敌通信网台频率数据的侦察并结合测向和定位计算可以得到有关网台的地理坐标。从通信网台在地域上的分布情况可 以表明其部队的隶属关系，从而可以推断敌人的兵力部署情况。对频率数据的侦察还可发现某个电台的消失或某些新电台的出现。通信网台情况的变化在很大程度上反应了部队部署的变化。,(2)判断敌方指挥系统的配置。在确定了敌网台位置之后，根据侦测得到的
23、信号电平的大小，可以估算通信网台的发射功率等级。一般来讲，功率大的电台是级别比较高的指挥机关，而功率小的则多为下级部队。 根据侦测得到的通信网台的工作时间，可以得知那些通信频繁或通信密度大的一般是敌通信网的主台，这可能是敌人的指挥部所在；而另外一些电台，不管它们工作在哪些频率上则多 半是属台，是敌人的下级部队。根据对敌通信电台工作作风、电台纪律及保密安全情况等的分析可以判断敌方通信人员的素质、训练水平和管理情况，进而可以判断敌通信台的级别。(3)判断敌方的作战意图。获得的作战情报和技术情报内容是通信侦察的最重要的侦察结果，是实施电子战的重要基础。通过对敌通信内容的侦听,和通信网台整体关系的分析
24、，综合各种侦察所得信息，可直接或间接得知敌方的作战意图，从而掌握敌方的全局部署情况。 (4)有效分类和识别目标。在电磁环境愈来愈复杂的今天，如何快速寻找到需要的信号是一个非常棘手的问题。通过对敌通信网台细微特征(指纹)的进一步侦察、分析、研究和评价，还可实现对辐射源个体特征的识别和分类。(5)监视敌方发射的干扰。和平时期，通信侦察可以用于情报的搜集与积累，侦察敌方各种通信信息；战时，通信侦察还能向指挥机构提供敌方实施电子进攻的有关信息，提供敌人是否施放了通信干扰，以及 施放了什么样的通信干扰等，为我方及时、正确地组织指挥通信和采取抗干扰措施提供依据。,2.1.4通信侦察的关键技术和发展趋势1.
25、通信侦察的关键技术(1)密集信号环境下的快速分选和识别技术。随着现代电子技术的高速发展，民用通信、军事通信、广播、电视、业余通信、工业干扰、天电干扰相互交错和重叠，通信频段内的信号数量已接近饱和的程度，使得对未知信号的搜索截获变得像大海捞针。特别是在军事通信中往往采用如猝发通信等快速通信方式以及各种低截获概率通信体制，更使通信侦察变得十分困难和复杂。因此，必须从技术上解决在密集信号环境下对通信信号的快速截获、准确分选和识别问题。,(2)高速跳频信号的侦察技术。随着通信对抗技术的发展，世界各国竞相发展反侦察/抗干扰能力强大的跳频通信技术， 而且跳速越来越高、跳频范围越来越宽，这就要求通信侦察系统
26、必须采用新体制、新技术以解决对高速跳频通信信号的截获和侦收问题。目前，对中、低速跳频信号采用的数字FFT处理方法、压缩接收机方法、模拟信道化接收方法等技术途径，尚不能应付高速跳频通信。(3)直扩通信信号的侦察技术。直接序列扩频通信是另一种重要的反侦察/抗干扰的低截获概率通信体制。目前常用的直扩通信侦察技术有平方倍频能量检测法、周期谱自相关检测法、空间互相关检测法以及倒谱检测法等，但都不是很理想。理想的直扩通信侦察技术尚需继续开发。,(4)全球个人通信侦察技术。虽然全球个人通信技术当前主要应用于民用通信业务，但由于其可以实现“任何个人在任何时间、任何地点与其他任何人进行任何方式的通信”的巨大优势
27、，必然会广泛地应用于未来的军事通信。对全球个人通信的侦察技术也必然成为重要研究课题之一。(5)超低相位噪声的快速频率合成技术。几乎在所有的现代接收设备中都需要数字式频率合成器，而且通信侦察接收设备侦收信号的质量在很大程度上取决于所用频率合成器的性能。频段宽、步进间隔小、换频速度快、频谱纯度高(相位噪声低)是通信侦察系统对新型频率合成器的最基本要求。(6)新体制通信信号侦察技术。随着通信技术的快速发展，诸如正交跳频、变跳速跳频、跳频/直扩结合等通信及其他新型数字通信等已开始应用于军事通信，必须尽快解决对这些新体制通信信号的侦察技术。,2.通信侦察的发展趋势通信侦察的发展趋势完全取决于通信的发展趋
28、势。为了反侦察/抗干扰的目的，新的通信体制和通信战略都是向着高频段、宽频带、数字化、网络化的方向发展，因此，通信侦察 的发展趋势也应针对通信技术发展采取相应的对策。(1)高频段和宽频带。高频段和宽频带的第一种意义是频率范围的极端扩展。现在的通信已从长波扩展到可见光范围；第二种意义是采用的跳频和直扩等扩展频谱通信技术也向高频段和宽频带发展，它们都是反侦察/抗干扰能力极强的新通信体制。(2)数字化和网络化。数字化和网络化是现代通信发展最快,和最重要的技术，也是实现全球个人通信的基础。通信侦察系统同样必须走数字化和网络化的道路，深入研究探测C4ISR系统中通信网的办法。(3)软件无线电侦察技术。在高
29、科技的现代战争中，为了更好地适应多变的信号环境，通信侦察必须充分利用计算机软件技术，特别是基于软件无线电理论来发展软件无线电侦察技术。 (4)多平台、多手段综合一体化侦察技术。面对无线电通信的多体制、多频段工作，只靠单一的侦察手段已不能完全截获所需的信息。只有把陆、海、空、天各种平台、各种手段的通信侦察技术予以综合利用，才有可能获得全面、准确的情报信息。,2.1.5通信侦察系统的组成通信侦察的任务由通信侦察系统完成。典型的通信侦察设备包括天线、射频接收机、测向设备、通信信号分析和处理设备、通信情报分析设备、通信链路和控制设备等组成。其组成如图2.1-1所示。 (1)天线。通信侦察系统的天线包括
30、侦察天线和测向天线，在某些情况下测向天线和侦察天线共用。侦察天线通常使用宽频段、宽波束天线。测向天线也是宽频段天线，但是根据测向方法的不同，也使用不同结构形式的多元天线阵。(2)射频接收机。射频接收机在宽频带范围内将射频信号混频、放大，为信号分析和测向处理设备提供足够强的中频输出信号。通信侦察的射频接收机可以是窄带搜索接收机，也可以是宽带接收机。对于测向系统，它的射频接收机可能是多通道的。,图2.1-1通信侦察系统组成,(3)测向设备。测向设备完成对通信辐射源信号到达方向的测量。目前常用的测向技术包括振幅测向、相位测向、多普勒测向、空间谱估计测向等。测向设备可以独立工作，也可以与侦察分析设备协
31、同工作。当测向设备独立工作时，它也具备一定的信号分析和处理功能；当多个测向设备协同工作时，还可以实现对通信辐射源的定位。(4)通信信号分析和处理设备。通信信号分析和处理设备完成对通信信号的参数测量和分析，获取通信信号的频率、带宽、调制类型、调制参数等基本技术参数。它还担负通信信号类型识别、网台识别任务，以及对通信信号的解调、解扩、监听和监测任务。,(5)通信情报分析设备。通信情报分析设备利用通信信号分析和处理设备得到的通信信号技术参数，测向设备得到的通信信号的到达方向参数，进行综合分析处理，得到通信情报。通信情报在通过通信网络传送到上级指挥中心的同时，也在本地记录和显示。通信侦察系统主要由通信
32、信号截获和分析设备与通信测向设备两部分构成，通信信号的截获和分析设备完成通信信号的截获、频率测量和信号参数的分析，简称为侦察设备。通信测向设备完成通信信号到达方向的测量。这两个功能既有联系，也有区别，因此将分别给予讨论。,2.1.6通信侦察系统的主要技术指标通信侦察系统的主要技术指标有三类：第一类是系统总体指标，它反映通信侦察系统的总体性能；第二类是接收机射频通道指标；第三类是信号分析和处理指标。1)系统总体技术指标(1)侦察作用距离。侦察作用距离是通信侦察系统根据规定的概率可截获和侦收通信辐射源信号的最大距离。它是通信侦察系统的一项重要战术指标。侦察作用距离是侦察接收系统输入端的信号电平等于
33、侦收灵敏度时的侦察距离。它与侦察系统的技术性能、通信发射机的技术性能和电波传播条件等有关。,(2)空域覆盖范围。空域覆盖范围反映了侦察系统方位和俯仰角覆盖能力。空域覆盖范围与系统的天线和测向体制有关，对于全向系统，空域覆盖范围是一个以侦察天线为中心的全球或者半球，球的直径与侦察作用距离有关。通信侦察系统的俯仰覆盖通常是全向的，方位覆盖范围是全向或者定向的。空域覆盖范围可以分解为方位覆盖范围和俯仰覆盖范围两个指标。(3)工作频率范围。工作频率范围是通信侦察系统的重要指标。传统的通信侦察系统的侦察频率范围为0.1MHz3GHz，现代通信侦察系统的侦察频率范围已经向微波和毫米波扩展，高端需要覆盖到4
34、0GHz甚至更高。通信侦察系统工作频率范围的确定主要由通信侦察系统的使命和任务决定。,(4)系统灵敏度。系统灵敏度是指当侦察系统终端设备在规定的信噪比条件下，完成信号检测或者处理时，天线输入的最小信号功率或者天线口面上的最小信号场强。系统灵敏度与天线增益、接收机灵敏度、检测信噪比等因素有关。它除了考虑接收机灵敏度外，还须考虑天馈系统的增益或损耗。现代通信侦察系统的系统侦收灵敏度大约为90 110dBm。(5)测频精度。测频精度(或称“测频准确度”)是指通信侦察系统测量目标信号频率的读数与目标信号频率真值的符合程度。测频精度要求与工作任务要求和工作频段有关，通常情报侦察频谱监测任务要求的测频精度
35、要求最高，而在短波频段，容许的测频准确度一般为110Hz；在超短波以上频段，允许的测频准确度可稍低一些，一般为0.32kHz。,(6)测向精度。测向精度是指通信侦察系统测量目标信号到达方向的读数与目标信号到达方向真值的符合程度。测向精度要求与工作任务要求有关，通常情报侦察与频谱监测任务要求的测向精度高，而支援侦察和干扰引导任务要求的测向精度要求低，测向精度一般为0.1度几度。(7)信号截获概率。信号截获概率是指通信侦察系统截获指定信号的可能性。它与侦察系统体制、信号环境、信号检测方法等因素有关。(8)系统反应时间。系统反应时间是指系统截获到指定信号到输出该信号技术参数或者情报信息所需的时间间隔
36、。,2)接收机射频通道指标(1)接收机灵敏度。接收机灵敏度是指当侦察系统终端设备在规定的信噪比条件下，完成信号检测或者处理时，接收机输入端的最小信号功率。接收机灵敏度与接收机体制、内部噪声、瞬时带宽等因素有关。通常直接检波接收机灵敏度最低，而外差接收机的灵敏度较高。(2)接收机瞬时带宽。瞬时带宽是指接收机工作的带宽，通常由接收机的中频放大器带宽决定。接收机的瞬时带宽可以覆盖多个通信信道，此时称为宽带接收机，它也可以只覆盖一个通信信道，此时称为窄带接收机。通信信号的信号带宽变化较大，如10kHz、25kHz、200kHz等，对于扩频信号，其带宽甚至达到几十兆赫兹。因此，通信侦察接收机的瞬时带宽通
37、常是可变的。,(3)频率搜索速度。频率搜索速度是指侦察接收机在单位时间内，可以搜索的频带范围值。它与接收机本振的置频速度、信号处理时间、信号环境等因素有关。侦察接收机的频率搜索速度一般为1002000MHz/s。(4)频率搜索间隔。频率搜索(步进)间隔反映接收设备精确调谐的能力，一般由接收机本振的最小频率步进量决定。如短波接收机的最小频率间隔为110Hz，超短波接收机的最小频率间隔一般为1kHz，要求不太高的场合可为12.5kHz、25kHz，等等。(5)接收机动态范围。接收机动态范围是指为保证适应复杂的信号环境，通信侦察接收机能够正确截获和侦收的目标信号的强度变化范围。动态范围有两种定义：,
38、饱和动态范围：一般指接收机灵敏度到饱和时的信号强度变化范围。过强的信号会使接收机饱和，同时还会抑制弱小信号。无寄生干扰动态范围：当两个以上的信号同时进入接收机时，由于射频通道的器件的非线性，会引起交调干扰。无寄生干扰动态范围是指接收机不出现交调干扰的最大信号与最小 信号的电平之差。无寄生干扰动态范围比饱和动态范围小得多，一般要求动态范围不小于5060dB。(6)选择性。通信侦察接收系统从大量复杂信号环境中选出所需的有用信号的能力称为选择性。选择性可分为单频选择性和多频选择性两类。,单频选择性包括邻道选择性、中频选择性和镜频选择性。邻道选择性一般要求不小于5060dB，中频选择性和镜频选择性通常
39、要求大于80dB。多频选择性是指由于侦察接收机的非线性而引起的互调、交调、阻塞和倒易混频。多频选择性通常用规定条件下容许的干扰电平来表示，一般为80100dBV。3)信号分析和处理指标(1)信号环境适应能力。信号环境适应能力是指信号分析和处理系统能够正常分析和处理的通信信号种类、信号密度的能力。信号环境可以用复杂性和密集性描述。复杂性是指可以分析和处理信号的种类，即它可处理的常规通信信号、扩频通信信号类型。密集性是指可以同时分析和处理的通信信号的个数。在现代战场中，通常通信侦察设备面临的是一个复杂、密集的信号环境。,(2)信号处理带宽。信号处理带宽是指侦察系统信号处理器正常分析和处理信号的带宽
40、。信号处理带宽越宽，信号处理器的能力越强。(3)信号处理时间。信号处理时间是指信号处理器在给定的信号环境条件下分析和处理信号所需的时间间隔。信号处理时间越小，信号处理器的能力越强。(4)信号正确识别概率。信号正确识别概率是指信号分析识别系统正确地识别信号类型的概率。它与信号环境密切相关，信号环境越复杂，信号识别的难度越高。(5)频率分辩率。频率分辨率是指系统能够区分的两个不同频率的信号之间的最小频率间隔。,2.2 通信系统和通信信号的基本特点通信与通信对抗是“矛”和“盾”的双方。在现代的信息化战争中，指挥、控制、情报、探测的信息都必须使用通信网进行信息的传输和交换，通信网的畅通和安全与否，是决
41、定战争胜负的关键因素。在更好地了解通信对抗本身的相关知识之前，我们首先简要的介绍通信对抗的作战对象通信系统的基本组成和通信信号的基本特点。 2.2.1通信系统的组成和特点通信系统的组成如图2.2-1所示，通信系统由发送设备、信道和接收设备三部分组成，其中发送设备把信源产生的信息经,过适当的变换(如编码、加密、调制等)后，形成某种形式的通信信号，然后以有线或者无线方式送给信道。接收设备从信道中提取发送设备发送的信号，并且进行与发送方相反的变换(解码、解密、解调等)，恢复所传送的信息，送给宿主。 通信系统按照所传输的信息的类型是连续的还是离散的，分为模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统比较简单
42、，通常只有调制/解调和频率变换等基本功能，难以实现对信息的编码和加密等处理，其抗干扰性能低于数字通信系统，因此模拟通信系统已经逐渐的被淘汰。一个典型的数字通信系统可能包含三种基本的信息变换过程，即编码/解码、加密/解密、调制/解调处理。这三种处理可以根据系统的需要进行选择。下面我们分别介绍这三种 变换过程及其特点。,图2.2-1数字通信系统原理框图,1)编码/解码变换通信系统中的编码/解码变换按照其目的分为信源编码和信道编码，信源编码的任务是把信源发出的信息转换为二进制信息流，以提高通信系统的传输效率。而信道编码是为了减小传输过程中的错误而采取的编码措施，是为了改善通信系统传输信息的质量。两者
43、的目的不同，因此既有联系同时又有差别。(1)信源编码。通信系统的信源可以是模拟信源，如音频信号、视频信号等；也可以是数字信源，如字符、数据、文件等。不管是模拟信源还是数字信源，在进行信源编码后，都转换为二进制形式的信息码流。,对于数字信息，信源编码的过程实际上是把一个离散有限状态符号集X=x1, x2, , xL中的每个符号，按照某种规则指定一个唯一的R位二进制数与其对应。如常用的ASCII编码，用8位二进制数表示英文字母和数字等，汉字编码为16位二进制数，电报编码采用莫氏码。对于模拟信源，它发出的信息是连续信号，它的编码过程实际上包括量化和编码两步。量化是把模拟信号转换成数字信号的过程，常用
44、的量化方法有均匀量化和非均匀量化两种。对量化后的信息再进行编码。,在通信系统中，对模拟语音信号的传输是一个重要的任务之一，因此许多关于信源编码的方法都是针对语音编码的。语音编码按照编码的原理分为波形编码和参量编码两种类型。其中波形编码基于语音信号的时域特性实现，如脉冲编码调制(PCM)、增量编码调制(DPCM)等，也可以基于信号的频域特性实现，如子带编码(SBC)、自适应变换编码(ATC)等。参量编码基于语音信号的描述模型中的几个参数实现，如线性预测编码(LPC)等。表2.2-1是几种语音编码器的性能。 信源解码器实际上是编码的逆过程，它把编码数据流还原成原始信息，这里不再讨论。,(2)信道编
45、码。信号在信道中传输的过程，会受到各种信道噪声、无意或者有意干扰，引起传输错误。信道编码的目的是检测或者纠正传输过程中的错误，提高信息传输的可靠性和质量。信道编码有三类基本方式，一种是前向纠错控制(FEC)，其次是检错重发(ARQ)，最后是混合方法FEC和ARQ结合。采用前向纠错控制编码时，设数据源的比特速率为R，为防止差错需要加入冗余比特，编码器输出速率为Rc，则编码效率是r=R/Rc。一般，RcR，r1。此外，使用FEC后，使系统所需容量增大。系统中，编码后的序列经调制后发送到信道，在接收端经解调、译码后恢复原信息序列。,在ARQ系统中，先将数据分组。每组N比特，其中K比特信息，余下N-K
46、比特为控制识别标志。为了达到一定检错能力，分组编码有足够的冗余量。译码器不纠错，当检测到 分组中出错时，就通过反向信道要求重发那个分组。接收每收到一个分组，都通过反向信道发送一个认可(ACK)或不认可(NACK)，通知发送方正确/错误。发方收到ACK后，才发送下一个新分组，否则重发原来的码组。在信道编码中使用的编码技术主要有两种，一种是线性分组码，一种是卷积码。设码组长为N，其中有K位信息码，r=NK位监督码，分组码表示为(N，K)。长度为N的序列，有2N种可能的排列，选取其中2K个排列与信息码组一一对应，则这2K个称为许用码组,其余2N2K个称为禁用码组。信息码后有r个监督码元，有2r个不同
47、排列，选取其中一组作为监督码元。按一定规则选取监督码元，就构成了不同的编码方法。这些规则就是按照一定的数学关系构成。如果监督码元为本码组中某些信息码元的模2和，可以得到R个线性关系式，称为一致监督关系，所构成的码为线性码。常用的线性分组码有交织码、BCH码、格雷码、RS码等。每一种码编码效率是不同的，其检错和纠错能力也不同。线性码是分组码，卷积码是非线性码。在分组码中，N个码为一组，其中r个监督位只能监督本组的K个信息码。对于卷积码，编码器在任何时间内产生的n个码元，不仅与这段时间内的k个信息码有关，且与前(N1)段内的信息码有关，因此，卷积码可以监督N段时间内的信息位。卷积码的译码比编码复杂
48、，通常有代数译码和概率译码两种方法。,关于信道编码的详细论述，可以参考相关的教科书，这里不再详细讨论。2)加密/解密变换当需要保密通信时，可以对所传输的信息进行人为“扰乱”，即加上密码，以满足保密要求。3)调制/解调变换调制在通信系统中有两种重要作用，调制的主要作用是将基带信号的频谱搬移到射频上去，使信号变换为适合于信道传输或者实现信道复用的频带信号；其次它可以提高系统传输的可靠性和有效性。在通信系统中，发送设备通常需要调制过程，而接收设备中需要解调过程，调制和解调两者是互逆的。,调制可以分为模拟调制和数字调制两种方式，对于模拟调制，基带信号是连续信号，而数字调制，基带信号是离散信号。调制器需
49、要载波信号，常用的载波信号是正弦波和脉冲波。正弦波作为载波的调制称为正弦调制，而脉冲作为载波的调制称为脉冲调制。常用的模拟调制以正弦波信号作为载波，利用模拟调制信号控制正弦载波的幅度、相位和频率，分别称为幅度调制(AM)、相位调制(PM)和频率调制(FM)。幅度调制是线性调制，也称为调幅信号，常见的调幅信号(AM)有几种形式，如双边带(DSB)、单边带(SSB)和残留边带(VSB)等。相位调制和频率调制是角度调制，它们是非线性调制，角度调制中FM是一种被广泛应用的调制方式。,与模拟调制相同，数字调制通常也以正弦波信号作为载波，但是其调制信号是离散的数字信号。分别利用数字基带信号控制正弦载波的幅度、相位和频率，可以得到数字调制信号。 常用的数字调制信号为幅度键控(ASK)、相移键控(PSK)、频移键控(FSK)、正交幅度调制(QAM)等。此外，数字调制还有二进制和多进制调制的形式，因此其调制样式繁多，性能各异。2.2.2模拟通信信号基本类型和特点常用的模拟调制信号是调幅(AM)和调频(FM)。下面我们来分析这些信号的基本特点。模拟通信信号可以表示为 s(t)=A(t)cos2fct+(t) (2.2-1),
