衛(wèi)星通信系統(tǒng)干擾監(jiān)測(cè)技術(shù)的分析論文
衛(wèi)星通信具有通信距離遠(yuǎn)、覆蓋面積大、不受地理?xiàng)l件限制、超視距通信能力，目前已被廣泛應(yīng)用在船舶、汽車、飛機(jī)以及軍用設(shè)備中。與此同時(shí)，大量復(fù)雜的電磁干擾環(huán)境也在不斷影響系統(tǒng)設(shè)備工作。在復(fù)雜電磁環(huán)境下，大量諧波信號(hào)及交調(diào)信號(hào)會(huì)侵入到衛(wèi)星接收頻段內(nèi)，在部分范圍內(nèi)很容易超出系統(tǒng)干擾容限，嚴(yán)重時(shí)便會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)接收設(shè)備工作異常。提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)抗干擾性能成為目前衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展的重要內(nèi)容。因此，加強(qiáng)有關(guān)衛(wèi)星通信系統(tǒng)干擾監(jiān)測(cè)技術(shù)的分析，對(duì)于改善系統(tǒng)工作質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1衛(wèi)星鏈路
衛(wèi)星通信系統(tǒng)一般由地面發(fā)射站、上行鏈路、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、下行鏈路、地面接收站、跟蹤遙控遙測(cè)系統(tǒng)以及監(jiān)控管理系統(tǒng)等組成。干擾及衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成如圖1所示。
2衛(wèi)星通信系統(tǒng)干擾監(jiān)測(cè)方法
依據(jù)衛(wèi)星鏈路特征及干擾信號(hào)特點(diǎn)，在衛(wèi)星干擾監(jiān)測(cè)中可采用多種方法相結(jié)合的方式來(lái)改善系統(tǒng)干擾監(jiān)測(cè)水平。具體方法如下。
1）AGC電平監(jiān)測(cè)。地面測(cè)控站可以從測(cè)控系統(tǒng)的遙測(cè)解調(diào)數(shù)據(jù)中實(shí)時(shí)得到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收信號(hào)的AGC電平信號(hào)。不相關(guān)的AGC信號(hào)電平會(huì)隨輸入信號(hào)功率（有用信號(hào)、噪聲和干擾3部分的功率和）的增加而上升，當(dāng)輸入信號(hào)功率達(dá)到正常接收門限值，而接收機(jī)不能正常鎖定工作，說(shuō)明接收機(jī)受到了異常干擾。相關(guān)的AGC信號(hào)電平隨跟蹤接收的有用信號(hào)功率的增加而上升，如果AGC信號(hào)電平較高，而誤碼率也很高，則可能是遭受到了同頻干擾。應(yīng)答機(jī)發(fā)生了錯(cuò)鎖，跟蹤的是干擾信號(hào)。
2）誤碼率監(jiān)測(cè)。不同干擾的最終效果是影響信號(hào)的實(shí)際接收質(zhì)量，所以利用誤碼率可有效、直接改善干擾大小及有無(wú)的判斷效果。對(duì)于某一調(diào)制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，設(shè)備自身出現(xiàn)的解調(diào)損失可實(shí)現(xiàn)進(jìn)行測(cè)定，通常的信號(hào)噪聲導(dǎo)致的接收信號(hào)信噪比惡化量也可以進(jìn)行估計(jì)，因此利用實(shí)際接收信號(hào)的誤碼率便可分析計(jì)算系統(tǒng)的外部干擾。
誤碼率定義準(zhǔn)確、便于測(cè)量、反應(yīng)靈敏、定義的'判斷門限清晰明確，因此將誤碼率作為主要的監(jiān)測(cè)參數(shù)是合適的。如果誤碼率很高就基本上表明信道受到了干擾，相反如果誤碼率不高也就基本排除了信道受干擾的可能性。
3）載波頻譜監(jiān)測(cè)。對(duì)于采用透明轉(zhuǎn)發(fā)方式的衛(wèi)星，如果干擾信號(hào)帶寬落入轉(zhuǎn)發(fā)器工作帶寬之內(nèi)，則地面接收到的信號(hào)必然攜帶有干擾信號(hào)成分。對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)下來(lái)的信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，也可以初步觀察衛(wèi)星受到干擾的情況。
對(duì)于窄帶干擾，從接收頻譜上看，可以較明顯地看到干擾信號(hào)疊加在正常信號(hào)上。對(duì)于寬帶干擾，從接收頻譜上可以大致看到噪聲基底增加。
4）載噪比監(jiān)測(cè)。地面測(cè)控站可以從測(cè)控系統(tǒng)的遙測(cè)解調(diào)數(shù)據(jù)中實(shí)時(shí)得到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收信號(hào)的載噪比情況。如果載噪比較高，處于系統(tǒng)正常工作的門限范圍內(nèi)，而接收誤碼率很高，則可以初步推定有外來(lái)同頻干擾信號(hào)。如果載噪比遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于系統(tǒng)正常的接收載噪比值，則可以初步推定系統(tǒng)受到寬帶噪聲干擾。
5）螺流監(jiān)測(cè)。地面測(cè)控站可以從測(cè)控系統(tǒng)的遙測(cè)解調(diào)數(shù)據(jù)中實(shí)時(shí)得到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器行波管的螺流值。在上行信號(hào)輸入功率達(dá)到一定程度后衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的螺流值會(huì)達(dá)到飽和點(diǎn)。因此，進(jìn)行螺流值的分析和處理，也可以初步判定系統(tǒng)受到的干擾。螺流處于安全區(qū)內(nèi)，判定系統(tǒng)沒(méi)有受到干擾，螺流超出安全工作區(qū)，可以判定系統(tǒng)受到干擾。
6）信號(hào)捕獲監(jiān)測(cè)。地面測(cè)控站可以從測(cè)控系統(tǒng)的遙測(cè)解調(diào)數(shù)據(jù)中實(shí)時(shí)得到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的鎖定狀態(tài)，如果系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的平均捕獲時(shí)間變長(zhǎng)、捕獲時(shí)間方差變差，并且時(shí)常出現(xiàn)失鎖現(xiàn)象，可以推斷上行鏈路受到了干擾。
3衛(wèi)星通信系統(tǒng)干擾監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)
1）干擾識(shí)別技術(shù)。在空間電磁環(huán)境中，并不是只有穩(wěn)定的脈沖、寬帶及窄帶等類型，而是存在著各類復(fù)雜形勢(shì)的干擾。①干擾識(shí)別的原理：為保證系統(tǒng)能夠有效應(yīng)對(duì)多變復(fù)雜的干擾，保證衛(wèi)星通信系統(tǒng)在干擾條件中的工作穩(wěn)定性，應(yīng)依據(jù)對(duì)空間無(wú)線電信號(hào)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用干擾樣本綜合分析干擾信號(hào)特征，形成干擾數(shù)據(jù)庫(kù)和干擾頻譜模板，然后在識(shí)別干擾信號(hào)調(diào)制方式的過(guò)程中將實(shí)際干擾特征與數(shù)據(jù)庫(kù)指標(biāo)特征進(jìn)行比較，以此提高干擾識(shí)別的效率及應(yīng)對(duì)干擾反應(yīng)的靈活性。②干擾信號(hào)自動(dòng)調(diào)制識(shí)別通常采用統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別和決策論兩種方法，統(tǒng)計(jì)模式方法主要以模式識(shí)別作為理論基礎(chǔ)，而決策論方法主要以假設(shè)檢驗(yàn)作為理論基礎(chǔ)。
2）干擾檢測(cè)技術(shù)。作為干擾監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)工作，干擾檢測(cè)是開(kāi)展系統(tǒng)防干擾的重要依據(jù)。信號(hào)檢測(cè)的方法主要有循環(huán)平穩(wěn)特征檢測(cè)法、匹配濾波器檢測(cè)法與能量檢測(cè)法，當(dāng)前應(yīng)用于干擾檢測(cè)的方法主要有高階統(tǒng)計(jì)量分析法、能量檢測(cè)法、數(shù)字信號(hào)處理方法、循環(huán)平穩(wěn)分析法、極化分析法及時(shí)頻分析法等。
3）高質(zhì)量數(shù)字接收機(jī)技術(shù)。接收機(jī)是干擾檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，接收機(jī)的性能質(zhì)量直接關(guān)系著衛(wèi)星通信系統(tǒng)的整體質(zhì)量。干擾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要接收現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)航各頻段內(nèi)的多種不同信號(hào)，且要估計(jì)分析信號(hào)空域、頻域參數(shù)。通常地面接收到的衛(wèi)星信號(hào)功率在-140dBm左右，而干擾比一般在-30～-120dB，相應(yīng)的干擾功率一般在-110～-20dBm的范圍內(nèi)，這就要求干擾監(jiān)測(cè)接收機(jī)具備兩方面的性能：一是動(dòng)態(tài)范圍要大，以便能夠?qū)^大功率干擾信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；二是靈敏度較高，從而利于對(duì)較弱干擾信號(hào)實(shí)時(shí)有效監(jiān)測(cè)。
在天線陣測(cè)向系統(tǒng)內(nèi)部，各振源都與其信號(hào)通道一一對(duì)應(yīng)，然而不同通道間卻包含差別較大的特性，在實(shí)際分析中應(yīng)采取校正措施才能獲取較高的一致性。
4）干擾源定位技術(shù)。在對(duì)干擾實(shí)施監(jiān)測(cè)、測(cè)向的同時(shí)，利用多臺(tái)干擾監(jiān)測(cè)接收機(jī)組網(wǎng)技術(shù)，完成對(duì)空間電磁環(huán)境的監(jiān)測(cè)與干擾源的定位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制周圍電磁環(huán)境、檢查及排除干擾源的功能。無(wú)線電定位通常包括有源定位與無(wú)源定位兩種，對(duì)于通信頻段干擾源的定位是無(wú)線電無(wú)源定位的一種。依據(jù)測(cè)向站的使用數(shù)量，無(wú)源定位一般又分為多站定位與單站定位，無(wú)線電干擾源定位通常使用多站定位方式，其往往通過(guò)三臺(tái)以上的接收機(jī)組網(wǎng)，來(lái)降低定位模糊度對(duì)定位精度的干擾。采用的定位方法主要有FDOA、AOA、TDOA等，使用中將多種方法結(jié)合可有效提高定位精度。
4結(jié)束語(yǔ)
干擾監(jiān)測(cè)是衛(wèi)星通信系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要保障，加強(qiáng)對(duì)有關(guān)衛(wèi)星通信系統(tǒng)干擾監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究，總結(jié)干擾監(jiān)測(cè)技術(shù)方法及具體實(shí)施要點(diǎn)，有利于提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)的運(yùn)行安全性與可靠性，從而為系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)提供一定的參考和支持。
參考文獻(xiàn)
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