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衛(wèi)星通信系統(tǒng)干擾監(jiān)測技術的分析論文
衛(wèi)星通信具有通信距離遠、覆蓋面積大、不受地理條件限制、超視距通信能力，目前已被廣泛應用在船舶、汽車、飛機以及軍用設備中。與此同時，大量復雜的電磁干擾環(huán)境也在不斷影響系統(tǒng)設備工作。在復雜電磁環(huán)境下，大量諧波信號及交調(diào)信號會侵入到衛(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，嚴重時便會導致系統(tǒng)接收設備工作異常。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)建設發(fā)展的重要內(nèi)容。因此，加強有關衛(wèi)星通信系統(tǒng)干擾監(jiān)測技術的分析，對于改善系統(tǒng)工作質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義。
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)測方法
依據(jù)衛(wèi)星鏈路特征及干擾信號特點，在衛(wèi)星干擾監(jiān)測中可采用多種方法相結(jié)合的方式來改善系統(tǒng)干擾監(jiān)測水平。具體方法如下。
1）AGC電平監(jiān)測。地面測控站可以從測控系統(tǒng)的遙測解調(diào)數(shù)據(jù)中實時得到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收信號的AGC電平信號。不相關的AGC信號電平會隨輸入信號功率（有用信號、噪聲和干擾3部分的功率和）的增加而上升，當輸入信號功率達到正常接收門限值，而接收機不能正常鎖定工作，說明接收機受到了異常干擾。相關的AGC信號電平隨跟蹤接收的有用信號功率的增加而上升，如果AGC信號電平較高，而誤碼率也很高，則可能是遭受到了同頻干擾。應答機發(fā)生了錯鎖，跟蹤的是干擾信號。
2）誤碼率監(jiān)測。不同干擾的最終效果是影響信號的實際接收質(zhì)量，所以利用誤碼率可有效、直接改善干擾大小及有無的判斷效果。對于某一調(diào)制系統(tǒng)來說，設備自身出現(xiàn)的解調(diào)損失可實現(xiàn)進行測定，通常的信號噪聲導致的接收信號信噪比惡化量也可以進行估計，因此利用實際接收信號的誤碼率便可分析計算系統(tǒng)的外部干擾。
誤碼率定義準確、便于測量、反應靈敏、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。對于采用透明轉(zhuǎn)發(fā)方式的衛(wèi)星，如果干擾信號帶寬落入轉(zhuǎn)發(fā)器工作帶寬之內(nèi)，則地面接收到的信號必然攜帶有干擾信號成分。對轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)下來的信號進行頻譜分析，也可以初步觀察衛(wèi)星受到干擾的情況。
對于窄帶干擾，從接收頻譜上看，可以較明顯地看到干擾信號疊加在正常信號上。對于寬帶干擾，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。地面測控站可以從測控系統(tǒng)的遙測解調(diào)數(shù)據(jù)中實時得到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收信號的載噪比情況。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同頻干擾信號。如果載噪比遠遠低于系統(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。地面測控站可以從測控系統(tǒng)的遙測解調(diào)數(shù)據(jù)中實時得到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器行波管的螺流值。在上行信號輸入功率達到一定程度后衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的螺流值會達到飽和點。因此，進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）信號捕獲監(jiān)測。地面測控站可以從測控系統(tǒng)的遙測解調(diào)數(shù)據(jù)中實時得到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的鎖定狀態(tài)，如果系統(tǒng)對信號的平均捕獲時間變長、捕獲時間方差變差，并且時常出現(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)測關鍵技術
1）干擾識別技術。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，而是存在著各類復雜形勢的干擾。①干擾識別的原理：為保證系統(tǒng)能夠有效應對多變復雜的干擾，保證衛(wèi)星通信系統(tǒng)在干擾條件中的工作穩(wěn)定性，應依據(jù)對空間無線電信號的長期監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用干擾樣本綜合分析干擾信號特征，形成干擾數(shù)據(jù)庫和干擾頻譜模板，然后在識別干擾信號調(diào)制方式的過程中將實際干擾特征與數(shù)據(jù)庫指標特征進行比較，以此提高干擾識別的效率及應對干擾反應的靈活性。②干擾信號自動調(diào)制識別通常采用統(tǒng)計模式識別和決策論兩種方法，統(tǒng)計模式方法主要以模式識別作為理論基礎，而決策論方法主要以假設檢驗作為理論基礎。
2）干擾檢測技術。作為干擾監(jiān)測的基礎工作，干擾檢測是開展系統(tǒng)防干擾的重要依據(jù)。信號檢測的方法主要有循環(huán)平穩(wěn)特征檢測法、匹配濾波器檢測法與能量檢測法，當前應用于干擾檢測的方法主要有高階統(tǒng)計量分析法、能量檢測法、數(shù)字信號處理方法、循環(huán)平穩(wěn)分析法、極化分析法及時頻分析法等。
3）高質(zhì)量數(shù)字接收機技術。接收機是干擾檢測系統(tǒng)的關鍵，接收機的性能質(zhì)量直接關系著衛(wèi)星通信系統(tǒng)的整體質(zhì)量。干擾監(jiān)測系統(tǒng)需要接收現(xiàn)場導航各頻段內(nèi)的多種不同信號，且要估計分析信號空域、頻域參數(shù)。通常地面接收到的衛(wèi)星信號功率在-140dBm左右，而干擾比一般在-30～-120dB，相應的干擾功率一般在-110～-20dBm的范圍內(nèi)，這就要求干擾監(jiān)測接收機具備兩方面的性能：一是動態(tài)范圍要大，以便能夠?qū)^大功率干擾信號進行監(jiān)測；二是靈敏度較高，從而利于對較弱干擾信號實時有效監(jiān)測。
在天線陣測向系統(tǒng)內(nèi)部，各振源都與其信號通道一一對應，然而不同通道間卻包含差別較大的特性，在實際分析中應采取校正措施才能獲取較高的一致性。
4）干擾源定位技術。在對干擾實施監(jiān)測、測向的同時，利用多臺干擾監(jiān)測接收機組網(wǎng)技術，完成對空間電磁環(huán)境的監(jiān)測與干擾源的定位，進而實現(xiàn)控制周圍電磁環(huán)境、檢查及排除干擾源的功能。無線電定位通常包括有源定位與無源定位兩種，對于通信頻段干擾源的定位是無線電無源定位的一種。依據(jù)測向站的使用數(shù)量，無源定位一般又分為多站定位與單站定位，無線電干擾源定位通常使用多站定位方式，其往往通過三臺以上的接收機組網(wǎng)，來降低定位模糊度對定位精度的干擾。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
干擾監(jiān)測是衛(wèi)星通信系統(tǒng)可靠運行的重要保障，加強對有關衛(wèi)星通信系統(tǒng)干擾監(jiān)測技術的研究，總結(jié)干擾監(jiān)測技術方法及具體實施要點，有利于提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)的運行安全性與可靠性，從而為系統(tǒng)的抗干擾技術提供一定的參考和支持。
參考文獻
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