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衛星通信系統干擾監測技術(shù)的分析論文
衛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(chē)、飛機以及軍用設備中。與此同時(shí)，大量復雜的電磁干擾環(huán)境也在不斷影響系統設備工作。在復雜電磁環(huán)境下，大量諧波信號及交調信號會(huì )侵入到衛星接收頻段內，在部分范圍內很容易超出系統干擾容限，嚴重時(shí)便會(huì )導致系統接收設備工作異常。提高衛星通信系統抗干擾性能成為目前衛星通信系統建設發(fā)展的重要內容。因此，加強有關(guān)衛星通信系統干擾監測技術(shù)的分析，對于改善系統工作質(zhì)量具有重要的現實(shí)意義。
1衛星鏈路
衛星通信系統一般由地面發(fā)射站、上行鏈路、衛星轉發(fā)器、下行鏈路、地面接收站、跟蹤遙控遙測系統以及監控管理系統等組成。干擾及衛星通信系統組成如圖1所示。
2衛星通信系統干擾監測方法
依據衛星鏈路特征及干擾信號特點(diǎn)，在衛星干擾監測中可采用多種方法相結合的方式來(lái)改善系統干擾監測水平。具體方法如下。
1）AGC電平監測。地面測控站可以從測控系統的遙測解調數據中實(shí)時(shí)得到衛星轉發(fā)器接收信號的AGC電平信號。不相關(guān)的AGC信號電平會(huì )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(mén)限值，而接收機不能正常鎖定工作，說(shuō)明接收機受到了異常干擾。相關(guān)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）誤碼率監測。不同干擾的最終效果是影響信號的實(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。對于某一調制系統來(lái)說(shuō)，設備自身出現的解調損失可實(shí)現進(jìn)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(jìn)行估計，因此利用實(shí)際接收信號的誤碼率便可分析計算系統的外部干擾。
誤碼率定義準確、便于測量、反應靈敏、定義的判斷門(mén)限清晰明確，因此將誤碼率作為主要的監測參數是合適的。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）載波頻譜監測。對于采用透明轉發(fā)方式的衛星，如果干擾信號帶寬落入轉發(fā)器工作帶寬之內，則地面接收到的信號必然攜帶有干擾信號成分。對轉發(fā)器轉發(fā)下來(lái)的信號進(jìn)行頻譜分析，也可以初步觀(guān)察衛星受到干擾的情況。
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）載噪比監測。地面測控站可以從測控系統的遙測解調數據中實(shí)時(shí)得到衛星轉發(fā)器接收信號的載噪比情況。如果載噪比較高，處于系統正常工作的門(mén)限范圍內，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。如果載噪比遠遠低于系統正常的接收載噪比值，則可以初步推定系統受到寬帶噪聲干擾。
5）螺流監測。地面測控站可以從測控系統的遙測解調數據中實(shí)時(shí)得到衛星轉發(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星轉發(fā)器的螺流值會(huì )達到飽和點(diǎn)。因此，進(jìn)行螺流值的分析和處理，也可以初步判定系統受到的干擾。螺流處于安全區內，判定系統沒(méi)有受到干擾，螺流超出安全工作區，可以判定系統受到干擾。
6）信號捕獲監測。地面測控站可以從測控系統的遙測解調數據中實(shí)時(shí)得到衛星轉發(fā)器的鎖定狀態(tài)，如果系統對信號的平均捕獲時(shí)間變長(cháng)、捕獲時(shí)間方差變差，并且時(shí)常出現失鎖現象，可以推斷上行鏈路受到了干擾。
3衛星通信系統干擾監測關(guān)鍵技術(shù)
1）干擾識別技術(shù)。在空間電磁環(huán)境中，并不是只有穩定的脈沖、寬帶及窄帶等類(lèi)型，而是存在著(zhù)各類(lèi)復雜形勢的干擾。①干擾識別的原理：為保證系統能夠有效應對多變復雜的干擾，保證衛星通信系統在干擾條件中的工作穩定性，應依據對空間無(wú)線(xiàn)電信號的長(cháng)期監測數據，利用干擾樣本綜合分析干擾信號特征，形成干擾數據庫和干擾頻譜模板，然后在識別干擾信號調制方式的過(guò)程中將實(shí)際干擾特征與數據庫指標特征進(jìn)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(dòng)調制識別通常采用統計模式識別和決策論兩種方法，統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(shù)。作為干擾監測的基礎工作，干擾檢測是開(kāi)展系統防干擾的重要依據。信號檢測的方法主要有循環(huán)平穩特征檢測法、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計量分析法、能量檢測法、數字信號處理方法、循環(huán)平穩分析法、極化分析法及時(shí)頻分析法等。
3）高質(zhì)量數字接收機技術(shù)。接收機是干擾檢測系統的關(guān)鍵，接收機的性能質(zhì)量直接關(guān)系著(zhù)衛星通信系統的整體質(zhì)量。干擾監測系統需要接收現場(chǎng)導航各頻段內的多種不同信號，且要估計分析信號空域、頻域參數。通常地面接收到的衛星信號功率在-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，這就要求干擾監測接收機具備兩方面的性能：一是動(dòng)態(tài)范圍要大，以便能夠對較大功率干擾信號進(jìn)行監測；二是靈敏度較高，從而利于對較弱干擾信號實(shí)時(shí)有效監測。
在天線(xiàn)陣測向系統內部，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(shí)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(shù)。在對干擾實(shí)施監測、測向的同時(shí)，利用多臺干擾監測接收機組網(wǎng)技術(shù)，完成對空間電磁環(huán)境的監測與干擾源的定位，進(jìn)而實(shí)現控制周?chē)姶怒h(huán)境、檢查及排除干擾源的功能。無(wú)線(xiàn)電定位通常包括有源定位與無(wú)源定位兩種，對于通信頻段干擾源的定位是無(wú)線(xiàn)電無(wú)源定位的一種。依據測向站的使用數量，無(wú)源定位一般又分為多站定位與單站定位，無(wú)線(xiàn)電干擾源定位通常使用多站定位方式，其往往通過(guò)三臺以上的接收機組網(wǎng)，來(lái)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合可有效提高定位精度。
4結束語(yǔ)
干擾監測是衛星通信系統可靠運行的重要保障，加強對有關(guān)衛星通信系統干擾監測技術(shù)的研究，總結干擾監測技術(shù)方法及具體實(shí)施要點(diǎn)，有利于提高衛星通信系統的運行安全性與可靠性，從而為系統的抗干擾技術(shù)提供一定的參考和支持。
參考文獻
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