JTIDS數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)及其干擾技術研究

蘇煥坤

【摘要】 JTIDS（Joint Tactical Information Distribution System）即聯(lián)合戰(zhàn)術信息分發(fā)系統(tǒng)，是美國陸海空三軍為了應對聯(lián)合作戰(zhàn)而開發(fā)的具有相對導航、敵我識別、任務管理、武器協(xié)同、目標監(jiān)視、保密話音和指揮控制能力的一種大容量、保密、抗干擾、時分多址的戰(zhàn)術信息分發(fā)系統(tǒng)。為了應對未來不可預知的戰(zhàn)爭，對JTIDS數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的干擾技術進行研究是勢在必行的。本文介紹了JTIDS的系統(tǒng)特點和關鍵技術，通過對兩種通信干擾技術的比較，最后得出對JTIDS的干擾通過對其同步段信號實施多頻點阻塞式干擾將具有較高的可行性。

【關鍵詞】 JTIDS 時分多址 多頻點阻塞式干擾

一、JTIDS系統(tǒng)概述

JTIDS采用直序擴頻、跳頻、RS編碼以及時分多址（TDMA）等一系列先進技術，將系統(tǒng)變成一個沒有節(jié)點的重疊多網(wǎng)絡組織結構，這樣即使網(wǎng)絡中的部分終端用戶被摧毀，整個系統(tǒng)仍然可以正常工作，所以該系統(tǒng)將具有較強的戰(zhàn)場生存能力。在通信時，整個通信網(wǎng)就像是一個巨大的環(huán)狀信息池，JTIDS會給網(wǎng)絡中的用戶分配一些時隙，用戶在時隙中把自己的信息通過廣播或組播的方式投放到信息池中，其他的所有用戶都可以監(jiān)聽和提取自己所關心的信息。發(fā)送者和接收者不必知道對方。JTIDS就是以時分多址的方式將很多個用戶聯(lián)系起來形成一個網(wǎng)絡，從而達到信息的互通。另外，在各個網(wǎng)絡之間信息也可以互通，就比如空中預警機和陸地指揮系統(tǒng)可將探測到的敵機情報迅速傳遞給截擊機等作戰(zhàn)飛機，把截擊機等作戰(zhàn)飛機引向目標，作戰(zhàn)飛機也可以將目標攻擊完成情況反饋給預警機或者陸地指揮系統(tǒng)。 二、JTIDS系統(tǒng)的關鍵技術

2.1 JTIDS的擴頻通信技術

JTIDS系統(tǒng)采用跳頻和直接序列擴頻兩種擴頻通信方式，其中跳頻是JTIDS系統(tǒng)的首要擴頻方式，其工作頻段為960MHz-1215MHz。在實際選擇頻段時分成三小段：969MHz-1008MHz，1053-1065MHz，1113MHz-1206MHz。主要是為了在ATCRBS/IFF使用的1030/1090MHz兩種頻率周圍留有相當寬的保護區(qū)段，同時在整個960到1215MHz頻段的兩端各留有9MHz未用，從而避免與頻段外工作的系統(tǒng)發(fā)生干擾。跳頻點是以3MHz為間隔均勻分布的，總數(shù)為51個。JTIDS網(wǎng)絡成員在所分配時隙內(nèi)發(fā)射信息脈沖，各個脈沖的載波不一定相同，隨機分布在工作頻段內(nèi)。JTIDS采用寬間隔跳頻方式，相鄰脈沖載波最小間隔為30MHz，避免被TACAN接收機錯誤譯碼。對于單脈沖方式，每一個字符使用一個脈沖，載頻跳變一次，則跳速高達38461.5次/秒；而對于雙脈沖工作方式，每一個字符使用兩個脈沖發(fā)射，且這兩個載波是不同的，其跳速更是高達76923次秒。JTIDS的跳頻序列由網(wǎng)絡參與組、網(wǎng)絡編號和指定的傳輸加密變量共同決定，保證多個發(fā)射設備即使在視距范圍內(nèi)相互傳輸也不會造成干擾。

直接序列擴頻系統(tǒng)簡稱為直擴系統(tǒng)，是目前應用較為廣泛的一種擴展頻譜系統(tǒng)。直接序列擴頻系統(tǒng)是將要發(fā)送的信息用偽隨機序列擴展到一個很寬的頻帶上去。在接收端，用與發(fā)送端相同的偽隨機序列對接收到的擴頻信號進行相關處理，恢復出原來的信息。JTIDS的脈沖信號是由32個基碼構成的偽隨機序列段對載頻作MSK調(diào)制而形成的。每個基碼寬0.2微秒，偽隨機序列段長6.4微秒，因此脈沖寬度也為6.4微秒。由于MSK調(diào)制具有較快的旁瓣滾降和較窄的主瓣寬度，直序擴頻的結果將使信號的功率譜密度下降，所以敵方的情報系統(tǒng)將很難檢測到，也降低了對其他同波段用戶的干擾。

2.2 JTIDS的信道編碼技術

在實際信道上傳輸數(shù)字信號時，由于信道傳輸特性不理想以及加性噪聲的影響，接收端所收到的數(shù)字信號不可避免地會發(fā)生錯誤。為了在已知信噪比的情況下達到一定的比特誤碼率指標，首先應該合理設計基帶信號，選擇調(diào)制解調(diào)方式，采用時域、頻域均衡，使比特誤碼率盡可能降低。但實際上，在許多系統(tǒng)中的比特誤碼率并不能滿足實際的需求。此時則必須采用信道編碼即差錯控制編碼才能將比特誤碼率進一步降低，以滿足系統(tǒng)指標要求。JTIDS采用了4種不同的具有強糾錯能力的差錯控制編碼：（70，75）檢錯編碼、Reed—Solomon（RS）編碼、交織碼與雙脈沖編碼。在RS（31，15）編碼解碼時，由于（31，15）Reed Solomon碼是一種BCH碼，而且是完備碼，使得在由31個字符組成的大組中，由于干擾或傳播等原因，即使在信號檢測時有16個字符無法判決，或者有8個字符判斷錯了，在信道譯碼時也能糾正過來，恢復這一大組中的所包含的真正信息（在31組中含15組）。 雙脈沖編碼是JTIDS特有的一種編碼方式，其雙脈沖編碼所承載的信息內(nèi)容相同，但載頻不同。接收機只要能收到2種脈沖中的1個，就能檢測出所包含的信息數(shù)據(jù)。在與高速跳頻配合使用時，雙脈沖編碼會帶來較高的編碼增益。同時，在出現(xiàn)多徑效應及部分頻帶遭受干擾時，雙脈沖編碼能大大提高正確檢測出信息數(shù)據(jù)的概率。JTIDS的信道編碼技術能增加通信鏈路的抗干擾能力，同時可加大鏈路的作用距離。

2.3 JTIDS系統(tǒng)的信號格式

JTIDS信號的基本單位是時隙，每個時隙長度為7.8125ms，可分為同步段、數(shù)據(jù)段和保護段三段。由此可見，傳送信息的時間不到總時間的50%，一個時隙內(nèi)傳送的129個字符是一串脈沖信號，這是單脈沖格式。另一種是雙脈沖格式，即在26μs內(nèi)有兩個信息脈沖，而且所載內(nèi)容一樣，只是發(fā)射載頻不同。這種雙脈沖信號格式抗人為干擾能力較單脈沖格式要強，不過對塔康系統(tǒng)的干擾也要增加，且發(fā)射占空比和跳頻速率均要提高。

三、JTIDS系統(tǒng)的干擾技術研究

3.1 信號欺騙式干擾

欺騙式干擾的方式可以干擾JTIDS，首先需要寬帶信道偵察機快速地偵察和接收JTIDS鏈路的信號，在對信號的一些基本參數(shù)進行截獲后，干擾系統(tǒng)就對截獲的信號立刻現(xiàn)場進行檢測和估計。然后以此為前提，把接收到的一部分JTIDS信號進行復制，這樣可以生成一種干擾信號，由于有部分復制，所以它與原始的JTIDS信號有比較強的相關性，同時將這種信號通過干擾發(fā)射機發(fā)射出去。這就是所謂的欺騙式干擾信號，因為它與原始的JTIDS信號相關性較好，所以它的干擾效果也很不錯。

當我們使用欺騙式干擾方式時，有以下幾個方面要著重注意：（1）我們運用的寬帶信號接收技術一定要有很高的靈敏度，而且它的噪音分貝也不能高。（2）需要對高速跳頻信號進行截獲，然后檢測，最后對結果進行預測。（3）一種生成干擾脈沖的技術。它要與JTIDS原始信號有較強的相關性。

3.2 同步段多頻點阻塞式干擾

當我們在進行欺騙式干擾技術時有一個前提，就是我們的信道偵察機應該可以實現(xiàn)對JTIDS信號完全的截獲，而且我們可以對他們進行準確的檢測和預測，但是在實際中這種情況是非常難達到的。如果我們不能全部截獲同步脈沖信號，我們就可以考慮使用多頻點阻塞式干擾來對信號進行破壞，進而對JTIDS進行干擾。

通過對JTIDS信號時隙的分析可知，JTIDS的同步是該系統(tǒng)正常工作的前提。如果能采取措施對該系統(tǒng)消息同步段進行有效干擾，破壞JTIDS定時信號的穩(wěn)定，導致其同步過程無法順利完成，數(shù)據(jù)段信息則自然無法正常接收，即可對JTIDS進行有效的干擾。根據(jù)JTIDS系統(tǒng)的同步捕獲機制，如果在同步捕獲時所占用的8個跳頻信道中有5個或5個以上的信道被干擾，則JTIDS就無法完成同步動作，即認為其被有效干擾。而對于同步段40個脈沖而言，每個頻點被重復使用的概率是比較高的，這就為干擾提供了可能。在干擾理想的情況下，當干擾方同時干擾20個信道的時候，系統(tǒng)建立同步的概率將小于90%。由此我們可以看出干擾JTIDS信號的效果與阻塞式干擾頻點數(shù)的多少呈現(xiàn)正相關的趨勢，即頻點數(shù)增加，JTIDS同步段被干擾的效果就越好。如果在進行阻塞式干擾JTIDS信號時，能夠考慮到寬帶信道機檢測出來的部分JTIDS同步段信號頻點，有針對性的對頻點進行阻塞，那么干擾效果將非常突出。綜上所述，對JTIDS的干擾通過對其同步段信號實施多頻點阻塞式干擾將具有較高的可行性。

四、結束語

JTIDS系統(tǒng)作為美軍及其盟軍使用的作戰(zhàn)系統(tǒng)，在聯(lián)合作戰(zhàn)的情況下發(fā)揮著重要作用。它是美三軍研制的具有通信、導航和識別功能的系統(tǒng)，具有用戶基數(shù)大、容納范圍廣和適應能力強等一系列優(yōu)點。未來的社會是信息化的社會，未來的戰(zhàn)爭也將會是信息化的戰(zhàn)爭，它不僅僅是在戰(zhàn)場的較量，更是信息技術的較量，所以，開展對JTIDS數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)及其干擾技術研究是不可或缺的。

但是由于目前JTIDS的技術還不夠成熟，同步跟蹤技術的發(fā)展也沒有突破性的進展，很多關鍵的技術參數(shù)也無法獲得，所以在現(xiàn)有的技術條件下，我們運用同步段多頻點阻塞式干擾技術對JTIDS進行干擾是最好的選擇。

參 考 文 獻

[1] 劉徐德. 戰(zhàn)術通信、導航定位和識別綜合系統(tǒng)文集（第1集）[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，1991

[2] 梅文華，蔡善法. JTIDS/LINK16數(shù)據(jù)鏈[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2007

[3] 孫穎. JTIDS系統(tǒng)及其干擾研究[D]. 西安：西安電子科技大學，2006