無線信號容易受到自然發生的周期性和隨機現象的影響，例如背景噪聲、EMI、RFI、CME 和 EMP 等等。一些無線技術，例如 AM，容易受到遠距離雷擊等脈沖噪聲的影響；FM 等其他技術可能對熒光燈的某些帶內噪聲敏感。作為設計師，我們嘗試并預測我們的設計將面臨的情況和環境，并提供修復、變通方案或其他類型的解決方案來解決這些問題。

　　然而，無線鏈路特別容易受到另一種情況的影響，那就是故意干擾。在這里，有人故意通過針對對特定鏈接或鏈接系列特別有效的攻擊來阻止鏈接的通信能力。可以出于惡作劇目的、出于利益等動機或在戰時為軍事利益而嘗試干擾。

　　帶著小盒子或工具包的孩子可以制造和使用干擾器來惹惱父母、學校，并犯下類似形式的混亂。公司可以使用干擾器干擾競爭對手的運營，減慢或破壞公司的網絡，或阻止重要數據到達目的地。金融機構可以干擾通信，以在完成可用于獲利的交易時提供甚至毫秒的優勢。軍事干擾可以使無人機墜毀、干擾戰術通信，甚至干擾或改變 GPS 信號以迷惑敵人。

　　本文著眼于干擾技術和技術以及抗干擾措施和設備，即使在有針對性的攻擊下也能繼續進行無線通信。

　　好萊塢萬歲

　　電子對抗干擾的首次使用可以追溯到二戰。雷達控制的火炮擊落了許多盟軍飛機。這些系統使用雷達信號來鎖定和跟蹤空中目標并指揮防空火力。當一個關鍵的盟軍行動要發生時，射頻干擾器由抵抗特工放置在靠近這些武器的地方。新聞片電影鏡頭顯示榴彈炮由于干擾機而瘋狂旋轉并隨機射擊。大炮的設計者太自大了，沒有考慮到干擾的可能性，所以他們從未加入“手動超控”開關。

　　消除干擾并不是一個新問題。女演員 Hedy Lamar 和作曲家 George Antheil 在二戰期間開發了擴頻跳頻技術，專門用于阻止魚雷通過無線電頻率廣播干擾其運行并導致魚雷偏離航向而受到干擾。

　　他們使用演奏鋼琴的鋼琴滾動原理來“不可預測地”改變基站和魚雷之間的基本頻率。當同步啟動時，控制中心看似隨機的控制頻率的短暫爆發使其幾乎不可能干擾。有趣的是（不是雙關語），最初使用了 88 個頻率，對應于鋼琴的白鍵和黑鍵。

　　干擾的方法

　　干擾器可以通過多種方式干擾系統的正常運行。如果可以實現對控制中心的遠程訪問，例如，將天線轉向零點可以有效地使鏈路靜音。這個問題變得越來越重要，因為我們越來越多的關鍵基礎設施被放置在網上并傳輸到云端，從而為那些尋求切斷電源、重定向鏈接甚至關閉它的人提供了漏洞。

　　局部干擾是一種更直接的方法，因為目標可能在運動中。在這里，在特定頻段傳輸時比初始信號更高的功率電平可能會壓倒接收器并阻塞通信。火花隙發出噪音，在每個波段和每個頻率呈現能量。然而，較窄頻帶中的噪聲也會造成嚴重破壞。例如，淘氣的人設計、制造、演示甚至提供簡單的干擾器來破壞其他人的一天。

　　除了基于功率和頻率的干擾之外，智能干擾器也是一個問題。在這里，技術旨在擾亂無線協議操作，而不是用噪聲壓倒接收器。例如，使用以 802.11 為中心的以太網和 IP 協議，您可以違反幀間間隔規則并欺騙 RTS/CTS 消息，以使通道看起來一直很忙。如果您可以無線訪問第 3 層路由器，您甚至可以重定向流量、攔截、破壞它，然后將其發送出去。

　　這正在成為一種越來越有效的技術。它可以是隱蔽的，因為它消耗的能量更少，而且對受害者來說不太明顯。隨著前瞻性軍事和國防系統越來越依賴射頻鏈路，僅靠加密和跳頻可能還不夠好。

　　即使沒有提取或更改數據，干擾帶上的干擾信號也可能導致發射機保持比正常情況更長的時間。累積效應將比預期更快地耗盡電池，從而關閉遠程或隱藏的鏈路。

　　出于這些原因，美國國防高級研究計劃局 （DARPA） 正在尋找創新的抗干擾解決方案，并根據其超寬帶射頻消息 （HERMES） 計劃3征求請求。包括執法、軍事、通信和控制在內的整個聯邦政府只擁有總頻譜的 1.4% 的權利。這會使軍用頻譜管理變得困難，尤其是在信號自相殘殺或干擾的威脅越來越大的情況下。這與 2010 年總統令相吻合，即到 2020 年再提供 500 MHz 的頻譜用于商業用途，并更有效地使用該頻譜并使其更抗干擾。

　　抗干擾設計

　　設計人員在他們的技巧包中擁有的安全工具包括更寬的頻帶、更窄的帶寬和動態重新配置。其他專有技術也將被采用，因為正如您可能想象的那樣，這項技術就像桑德斯上校的秘訣：非常嚴密的保護。

　　DARPA 提案正在尋找大于 10 GHz 的瞬時帶寬，同時在 20 GHz 以下運行。將需要硬件和 DSP 技術來使用編碼增益和使用頻譜過濾來動態移動信號并補償大氣吸收。總體目標是實現超過 70 dB 的干擾抑制。Analog Devices ADSP-BF609BBCZ-5 Blackfin雙核處理器等部件可能是一個不錯的選擇，因為每個 500 MHz 內核都包含 MAC、ALU 和桶形移位器，用于實現專有的基于 DSP 的加密和跳頻算法。

　　德州儀器（TI ） 還提供混合雙核解決方案TMS320C6727BZDH350，它結合了 DSP 和 ARM，使用復雜的代數和差分跳躍算法動態生成重新播種的加密密鑰。

　　另一種技術是使用大量具有短數據突發的窄帶信號，這些信號不會讓干擾機檢測或抵消傳輸。例如，以 2，414，012 MHz 和 2，414，013 MHz 為中心的 1 Kbit/sec 傳輸將很容易讓干擾機通過將其功率集中在該頻率上來發現并壓制該傳輸。但是，如果您的設計在 2，410 Mhz 至 2，420 MHz 范圍內的 5，000 個不同的 2 KHz 寬頻帶之一中使用 100 位數據突發，那么干擾器將需要使用 500 倍以上的功率，并且在在這里和那里敲幾下就煩擾了接收器。編碼前向糾錯也可以減少或消除重新傳輸的需要。

　　越多的頻段和越快的跳頻（甚至是可變的跳頻），一旦發射器和接收器同步，就會變得越來越難以干擾。

　　加密有助于

　　加密也將在這里發揮作用。任何可以減緩智能干擾器或防止數據攔截的方法都是一件好事。同樣，基于硬件的實時加密和解密技術比單獨的軟件加密執行得更好。

　　用于 Xpress 加密模塊的Digi-International XEB-AW140-DK等開發套件可能是一個不錯的起點（圖 ）。它不僅允許快速開發 NIST 認證，還可以作為嵌入式微控制器的 PCI 從屬外圍設備，用于快速測試有線或無線鏈路。性能可針對低延遲或吞吐量進行調整，并且兩種單獨的受密碼保護的用戶模式（加密官員和用戶）確保可以測試安全的日常操作。

　　圖 ：專用加密模塊和開發系統可以幫助設計人員開發專有加密或跳頻算法，從而更難發現和干擾無線通信。

　　實際應用可能要求使用基于 ASIC 或 FPGA 的密鑰和算法來實現安全和專有的跳頻和頻譜使用。在本文中，我們研究了干擾技術和技術以及抗干擾方法，即使在有針對性的攻擊下也能繼續進行通信。然而，無論使用哪種抗干擾技術，該領域的設計人員一開始就知道這是一場貓捉老鼠的游戲，有時老鼠會贏。