第2章侦察和测频.

通信对抗原理西安电子科技大学信息对抗技术系冯小平通信对抗原理第2章通信侦察和通信信号频率测量西安电子科技大学电子工程学院3第2章作业习题2-3习题2-7习题2-9习题2-10习题2-12习题2-14西安电子科技大学电子工程学院4第2章内容简介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信号频率的直接检测方法2.5信号频率的变换域检测方法2.6数字化测频方法西安电子科技大学电子工程学院52.1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2.1.2通信侦察系统的任务2.1.3通信侦察系统的用途2.1.4通信侦察系统的发展趋势2.1.5通信侦察系统组成2.1.6通信侦察系统的主要技术指标西安电子科技大学电子工程学院62.1.1含义、分类和特点1）含义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，或者获取军事通信情报。西安电子科技大学电子工程学院72.1.1含义、分类和特点2）分类按照通信侦察设备承担的任务，可分为：情报侦察、支援侦察、干扰引导侦察、反辐射引导侦察、电磁频谱侦察。按照侦察设备作用范围和作战级别的不同，可分为：战术通信侦察、战略通信侦察。战术通信侦察侦察范围相对较小，但实时性要求高战略通信侦察侦察范围包括陆、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。其他分类方法：按照工作频段短波、超短波、微波等；按照侦察平台车载、机载、星载等；按照侦察对象常规通信、扩频通信、跳频通信等；西安电子科技大学电子工程学院82.1.1含义、分类和特点3）特点频域覆盖宽侦察区域范围广侦察信号环境复杂被动侦察实时、快速、持久西安电子科技大学电子工程学院92.1.2通信侦察系统的任务1）通信信号的搜索和截获通信侦察的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，所以，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获取感兴趣的通信信号。西安电子科技大学电子工程学院102.1.2通信侦察系统的任务通信信号的搜索和截获截获通信信号的四个基本条件：空域重合频域重合时域重合能量足够西安电子科技大学电子工程学院112.1.2通信侦察系统的任务2）通信信号的参数分析和检测通信信号的技术参数主要有：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。通信信号的技术参数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它参数。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。西安电子科技大学电子工程学院122.1.2通信侦察系统的任务3）通信辐射源测向和定位测向方法主要有：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。定位方法主要有：交叉定位（测向支持）；时差定位（精确时差测量）。西安电子科技大学电子工程学院132.1.2通信侦察系统的任务4）通信信号分选、调制分类和网台识别信号分选和分离：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。西安电子科技大学电子工程学院142.1.2通信侦察系统的任务通信信号分选、调制分类和网台识别调制分类识别：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联通特征。西安电子科技大学电子工程学院152.1.2通信侦察系统的任务通信信号分选、调制分类和网台识别信号的技术参数：包括频域参数（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”）。信号的通联特征：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，以此可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。西安电子科技大学电子工程学院162.1.2通信侦察系统的任务5）通信信号解调和信息恢复通信信息调制在载波上，只有解调后才能获得所传输的信息内容。模拟解调：解调和监听的实现比较容易。数字解调：数字通信信号调制方式多，解调器应具备通用性和盲解调技术。即：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；在缺乏有关信号参数先验知识的前提下实现解调。西安电子科技大学电子工程学院172.1.2通信侦察系统的任务6）通信侦察情报的融合处理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，从而得出敌方通信态势和对态势的评价，以及对敌方兵力部署和作战意图的分析，并产生决策建议，上报给指挥中心。西安电子科技大学电子工程学院182.1.3通信侦察系统的用途通过通信侦察可以获取以下信息：作战情报包含战场信息技术情报包含干扰引导信息通信情报战场态势信息西安电子科技大学电子工程学院192.1.4通信侦察的关键技术和发展趋势1）通信侦察的关键技术密集信号环境下的快速分选和识别技术高速跳频信号的侦察技术（高速捕获、跟踪）直扩通信信号的侦察技术（低信噪比检测）超低相位噪声的快速频率合成技术（混频质量）新体制通信信号侦察技术西安电子科技大学电子工程学院202.1.4通信侦察的关键技术和发展趋势2）通信侦察的发展趋势高频段和宽频带数字化和网络化软件无线电侦察技术多平台、多手段综合一体化侦察技术新体制通信信号侦察技术西安电子科技大学电子工程学院212.1.5通信侦察系统组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。其组成如下图所示：西安电子科技大学电子工程学院222.1.5通信侦察系统组成1）天线通信侦察系统的天线包括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。通信侦察侦察截获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，使用不同结构形式的多元天线。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通过足够强的输出信号变换成中频信号输出。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，它的射频接收机一般是多通道的。西安电子科技大学电子工程学院232.1.5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的到达方向测量。目前常用的测向技术包括振幅测向、相位测向、多普勒测向、空间谱估计测向等技术。测向设备可以独立工作，也可以与侦察分析设备协同工作。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处理和分析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、解扩和监听监测任务。西安电子科技大学电子工程学院242.1.5通信侦察系统组成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。西安电子科技大学电子工程学院252.1.6通信侦察系统的主要技术指标1）系统总体技术指标侦察作用距离空域覆盖范围工作频率范围系统灵敏度测频精度测向精度信号截获概率系统反应时间西安电子科技大学电子工程学院262.1.6通信侦察系统的主要技术指标2）接收机射频通道指标接收机灵敏度接收机瞬时带宽频率搜索速度频率搜索间隔（最小频率间隔）接收机动态范围选择性（选择有用信号能力）西安电子科技大学电子工程学院272.1.6通信侦察系统的主要技术指标3）信号分析和处理指标信号环境适应能力信号处理带宽信号处理时间信号正确识别概率频率分辩率西安电子科技大学电子工程学院282.2通信系统和通信信号的基本特点2.2.1通信系统的组成和特点2.2.2模拟通信信号的基本类型和特点2.2.2数字通信信号的基本类型和特点西安电子科技大学电子工程学院292.2.1通信系统的组成和特点1）通信系统组成框图西安电子科技大学电子工程学院302.2.1通信系统的组成和特点2）编码/解码（a）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。常用的信源编码技术有：脉冲编码调制（PCM）增量编码调制（DPCM）、子带编码（SBC）、自适应变换编码（ATC）等。西安电子科技大学电子工程学院312.2.1通信系统的组成和特点2）编码/解码（b）信道编码信号在信道中传输的过程中，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。西安电子科技大学电子工程学院322.2.1通信系统的组成和特点3）加密/解密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。4）调制/解调调制调制的主要作用是将基带信号的频谱搬移到射频去，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。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。西安电子科技大学电子工程学院332.2.2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）。模拟通信信号可以表示为：（2.2-1）式中是信号的瞬时幅度，是信号的载波频率，是信号的瞬时相位。信号的瞬时频率可以从（2.2-2）式确定：（2.2-2）))(2cos()()(ttftAtsc)(21)('tftfc西安电子科技大学电子工程学院342.2.2模拟通信信号基本类型和特点1)调幅信号AM：M(w)m(t)sAM(t)ttw1A0A01/2SAM(w)w0000-wcwc(a)时域波形(b)频谱西安电子科技大学电子工程学院352.2.2模拟通信信号基本类型和特点AM信号基本特点是：1）其包络是变化的，且变化规律与基带信号有关。2）其载波频率是恒定的，与基带信号无关。3）AM信号的带宽是基带信号带宽的1～2倍。当它是DSB形式时，已调信号的带宽是基带调制信号的2倍；当它是SSB形式时，已调信号的带宽与基带调制信号相同；当它是VSB形式时，已调信号的带宽处于基带调制信号1～2倍之间。4）AM信号中可能包含载波分量，这是DSB信号；或者不包含载波分量，这是SC-DSB信号。西安电子科技大学电子工程学院362.2.2模