陽(yáng)艷竹　黃銳　劉翠海

摘要：隱蔽通信是決定潛艇戰(zhàn)斗力發(fā)揮的重要因素，而跳頻通信則是保證我潛艇隱蔽通信的重要技術(shù)手段?，F(xiàn)階段，各軍事強(qiáng)國(guó)對(duì)跳頻信號(hào)的截獲接收、識(shí)別技術(shù)已經(jīng)比較成熟，為保證潛艇通信隱蔽安全，本文提出了跳頻和調(diào)制跳變相結(jié)合的思想，并對(duì)該技術(shù)提高潛艇通信抗截獲能力，保障潛艇通信信息安全的工作原理進(jìn)行闡釋。

關(guān)鍵詞：跳頻;調(diào)制跳變;潛艇隱蔽通信

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）03-0224-02

0 引言

一般認(rèn)為，潛艇通信暴露指潛艇發(fā)信被截獲、定位、破譯，保證潛艇通信隱蔽性具有抗截獲和抗破譯兩層含義[1]。跳頻通信作為擴(kuò)頻通信的一種重要形式，是現(xiàn)階段我潛艇廣泛使用的一種抗截獲通信方式。但隨著通信技術(shù)的發(fā)展，各國(guó)對(duì)跳頻信號(hào)的截獲、識(shí)別理論上已經(jīng)比較成熟，尤其是對(duì)中、低速跳頻信號(hào)的圖樣跟蹤、信號(hào)拼接、調(diào)制識(shí)別、信息獲取已經(jīng)成為可能，這對(duì)潛艇隱蔽通信構(gòu)成極大威脅[2]。因此采用單一調(diào)制方式的跳頻通信非常不利于潛艇隱蔽通信的信息安全。如果在跳頻通信過(guò)程中采用跳變的調(diào)制方式，可在跳頻圖案被識(shí)別破譯后，利用調(diào)制跳變保障信息安全，使敵無(wú)法進(jìn)行調(diào)制識(shí)別和同步解調(diào)，減少潛艇通信暴露概率，提升隱蔽通信能力[4]。

1 目前潛艇隱蔽通信技術(shù)

在信息化海戰(zhàn)中，潛艇作戰(zhàn)指揮信息傳遞從簡(jiǎn)單的作戰(zhàn)指令、情報(bào)向戰(zhàn)場(chǎng)綜合態(tài)勢(shì)、實(shí)時(shí)戰(zhàn)術(shù)情報(bào)和戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視發(fā)展[7]，對(duì)潛艇的隱蔽通信提出了更高的要求。在潛艇隱蔽通信的研究中，信源加密和傳輸保密是保證通信安全的兩大策略[5]，通常采用以下幾種技術(shù)：

1.1 信道防護(hù)技術(shù)

為提高潛艇發(fā)射信號(hào)的抗截獲信能，可采用擴(kuò)頻、猝發(fā)等技術(shù)體制[9]，降低信號(hào)功率譜密度、增加載頻和射頻信號(hào)發(fā)射時(shí)間的隨機(jī)性，縮短信號(hào)的暴露時(shí)間，從而降低信號(hào)的截獲概率。其中，擴(kuò)頻技術(shù)可分為直擴(kuò)、跳頻、跳時(shí)或幾種技術(shù)的組合應(yīng)用。

直擴(kuò)通信即直接序列擴(kuò)譜通信或偽噪聲通信[10]，是用高速偽隨機(jī)碼調(diào)相而呈現(xiàn)寬帶信號(hào)。在直擴(kuò)通信過(guò)程中，由于信號(hào)能量分散，且信號(hào)電平低于背景噪聲電平，信號(hào)被淹沒(méi)在噪聲之下，因而具有較強(qiáng)的隱蔽性。

跳頻通信通過(guò)使用不同的載頻來(lái)實(shí)現(xiàn)頻譜的擴(kuò)展，通過(guò)偽隨機(jī)碼的隨機(jī)跳變來(lái)選擇不同的信道[8]。因此跳頻通信系統(tǒng)的保密性取決于跳頻圖案的偽隨機(jī)性和跳頻圖案的密鑰量。隨機(jī)性越強(qiáng)、密鑰量越大，通信隱蔽性越強(qiáng)。

跳時(shí)通信系統(tǒng)也是一種擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)常與直擴(kuò)和跳頻組合使用。

猝發(fā)通信則是采用盡可能高的發(fā)信速率，通過(guò)縮短信號(hào)暴露時(shí)間、實(shí)現(xiàn)潛艇快速隱蔽通信的重要技術(shù)手段。

1.2 信號(hào)加密技術(shù)

敵方在截獲我方通信信號(hào)后，還需經(jīng)過(guò)識(shí)別、破譯才能獲取信息內(nèi)容。信號(hào)加密技術(shù)通常包括語(yǔ)音加密、數(shù)據(jù)加密、圖像加密等技術(shù)?，F(xiàn)階段常用的語(yǔ)音加密技術(shù)為數(shù)字話(huà)音加密技術(shù)，主要采用非序列密碼加密和分組密碼加密。序列加密算法可用于數(shù)據(jù)加密和圖像加密，此外圖像加密還可采用圖像擾亂等方法。在加密前還應(yīng)盡量縮短信號(hào)信息量，變“報(bào)文”為“信號(hào)”，減少發(fā)信時(shí)間。

1.3 分集接收、點(diǎn)波束技術(shù)

潛艇信號(hào)發(fā)射波束要集中，并應(yīng)定時(shí)定向發(fā)射進(jìn)入指定區(qū)域，從而縮小信號(hào)被偵察截獲的范圍。再者，由于擴(kuò)頻猝發(fā)通信信號(hào)比窄帶弱，還需采取時(shí)分多址、空分多址等分集接收技術(shù)提高擴(kuò)頻猝發(fā)通信接收的可靠性。

2 調(diào)制跳變技術(shù)抗截獲原理

在實(shí)際通信過(guò)程中，如果我潛艇只采用一種固定的數(shù)字調(diào)制方法，可使敵方在長(zhǎng)期偵測(cè)后獲取同一調(diào)制方式下的大量時(shí)間連續(xù)、調(diào)制連續(xù)的觀測(cè)樣本，形成數(shù)據(jù)庫(kù)。為有效防止敵方利用這些觀測(cè)樣本進(jìn)行調(diào)制識(shí)別，就需采用調(diào)制跳變技術(shù)。

所謂調(diào)制跳變就是在信道條件允許的條件下，利用多種調(diào)制技術(shù)隨機(jī)跳變的方式對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的一項(xiàng)技術(shù)[6]。利用調(diào)制跳變技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)的過(guò)程中，數(shù)字基帶調(diào)制方式按偽隨機(jī)方式進(jìn)行跳變，接收方再按約定的調(diào)制方式對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)?，F(xiàn)有的調(diào)制識(shí)別技術(shù)主要針對(duì)某一種或某幾種調(diào)制方式進(jìn)行識(shí)別，在敵方掌握我大量調(diào)制觀測(cè)樣本后，識(shí)別正確率就很高。尤其在我跳頻圖案也被截獲破譯后，潛艇通信隱蔽性便無(wú)從談起。此時(shí)，若調(diào)制方式由固定的一種或幾種變成跳變時(shí)，敵方現(xiàn)有的調(diào)制識(shí)別機(jī)制就會(huì)失效[11-12]。將跳頻通信技術(shù)和調(diào)制跳變技術(shù)相結(jié)合，就是為了使通信信道中的信號(hào)特征更具隨機(jī)性，使得敵方面臨解跳和調(diào)制識(shí)別的雙重難題。因此，將跳頻通信技術(shù)與調(diào)制跳變技術(shù)結(jié)合起來(lái)，可增加敵方識(shí)別調(diào)制方式和破譯傳輸信息難度，對(duì)提高潛艇通信抗截獲、抗破譯能力具有積極意義。

調(diào)制跳變技術(shù)實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)是收發(fā)雙發(fā)的同步，最主要的就是調(diào)制跳變圖案同步。調(diào)制跳變圖案實(shí)質(zhì)就是多元跳變序列控制調(diào)制信號(hào)幅度、頻率、相位等跳變參數(shù)，使接收端無(wú)法通過(guò)單一調(diào)制方式進(jìn)行調(diào)制識(shí)別。調(diào)制跳變圖案同步分為捕獲階段和保持階段，捕獲性能直接決定同步性能。

3 調(diào)制跳變技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于調(diào)制跳變技術(shù)的研究都處于起步階段，有關(guān)于調(diào)制跳變技術(shù)研究的論文也不多見(jiàn)，理論空白較大。國(guó)外可查的文獻(xiàn)中主要是利用自適應(yīng)調(diào)制來(lái)提高通信系統(tǒng)的適應(yīng)性，國(guó)內(nèi)目前有川大的高勇教授在進(jìn)行有關(guān)跳頻通信調(diào)制跳變的相關(guān)研究和吉大馬卓教授的調(diào)制跳變算法的研究。

4 結(jié)語(yǔ)

在潛艇通信過(guò)程中，良好的抗截獲、抗破譯能力是保證潛艇隱蔽通信的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題[3]。隨著各國(guó)信號(hào)截獲技術(shù)的提高，單純利用提高跳頻速率來(lái)提升潛艇通信的抗截獲性能已不能滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。因此利用將跳頻通信與調(diào)制跳變相結(jié)合的新技術(shù)來(lái)提升潛艇的隱蔽通信能力的具有廣闊的研究前景。但在整個(gè)通信系統(tǒng)中，調(diào)制跳變技術(shù)對(duì)潛艇抗截獲性能的改善是以提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜性為代價(jià)的，且調(diào)制跳變作為一項(xiàng)新生技術(shù)，還有很多匹配技術(shù)，如同步技術(shù)需要進(jìn)一步完善，因此該技術(shù)從理論分析到定量研究再到實(shí)際應(yīng)用于潛艇作戰(zhàn)還存在相當(dāng)大的差距。

參考文獻(xiàn)

[1] 總政治部、總后勤部、總裝備部等.中國(guó)人民解放軍海軍軍語(yǔ)[M].第一版，北京：海潮出版社，2006，11.

[2] 邵國(guó)培，曹志耀，何俊，等.電子對(duì)抗作戰(zhàn)效能分析[M].北京：解放軍出版社，1998.

[3] 劉翠海，溫東，史偉.潛艇通信[M].北京：海潮出版社，2013.

[4] 蘇澤峰.綜合抗干擾通信技術(shù)研究[Z].成都：電子部10所，1998.

[5] 賴(lài)滇.個(gè)人通信中的幾個(gè)安全問(wèn)題[J].信息安全與通信保密，2006（11）：106-108+111.

[6] 高勇.用于跳頻通信的調(diào)制跳變技術(shù)：中國(guó)，200410040127.2[P].2005-03-16.

[7] 劉翠海，王文清.外軍潛艇通信關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J].電訊技術(shù)，2011，51（07）：187-192.

[8] 王愛(ài)粉，劉炯，茍彥新.超短波跳頻信號(hào)的偵察方案探討[J].空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002（01）：43-45.

[9] 范志明，溫東，溫崇雅，等 加強(qiáng)信息化條件下潛艇隱蔽通信的幾點(diǎn)思考[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用， 2009（12）：26-27.

[10] 王秉鈞，孫學(xué)軍.擴(kuò)頻通信[M].天津：天津人學(xué)出版社，1993.

[11] 高蒙，趙培慶，張福生.通信信號(hào)調(diào)制識(shí)別方法研究[J].石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，2002（04）：32-36.

[12] 尚俊娜，趙知?jiǎng)?幾種信號(hào)調(diào)制樣式識(shí)別方法的分析與比較[J].杭州電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2002（03）：37-40.

Thoughts on Improving the Concealment Communication Capability of Submarine Based on Frequency Hopping and Modulation Hopping

YANG Yan-zhu，HUANG Rui，LIU Cui-hai

（PLA Navy Submarine Academy，Qingdao Shandong? 266100）

Abstract：Concealment communication is an important factor to determine the effectiveness of submarines. And frequency hopping is an important measure to guarantee the concealment communication of submarine. At present， the technology of frequency hopping interception， reception and recognition by various military powers is quite mature. In order to guarantee the safety of submarine communication， this paper puts forward the idea of combining frequency hopping and modulation hopping to improve the concealment communication of submarine.

Key words：frequency hopping;modulation hopping;submarine concealment communication