衛星系統的干擾監測技術(shù)

　　衛星系統的干擾監測技術(shù)【1】

　　摘 要 作為衛星導航系統重點(diǎn)建設發(fā)展的內容，干擾監測對于改善衛星系統問(wèn)題排查、提高衛星系統運行穩定性具有重要作用。

　　文章首先介紹了衛星系統干擾監測的方法，然后具體探討了衛星系統干擾監測的關(guān)鍵技術(shù)，以期為相關(guān)技術(shù)人員提供參考。

　　關(guān)鍵詞 衛星系統;干擾監測技術(shù);關(guān)鍵技術(shù)

　　衛星導航系統主要用于全球區域內的空中及地面目標定位和授時(shí)。

　　在衛星導航系統廣泛應用的同時(shí)，大量復雜電磁干擾環(huán)境也在不斷影響系統設備工作。

　　復雜電磁環(huán)境很可能會(huì )造成大量諧波信號及交調信號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。

　　提高衛星系統抗干擾性能成為目前衛星系統建設發(fā)展的重要內容。

　　因此，加強有關(guān)衛星系統干擾監測技術(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。

　　地面測控站可利用測控系統的遙測解調數據獲取衛星轉發(fā)器接收信號中的AGC電平信號。

　　相關(guān)的AGC信號電平會(huì )根據跟蹤接收有用信號的功率增加量而不斷升高，當AGC信號電平過(guò)高時(shí)，其誤碼率也會(huì )增大，原因可能是同頻干擾信號的影響。

　　應答機出現錯鎖時(shí)跟蹤的為干擾信號。

　　不相關(guān)的AGC信號電平會(huì )根據輸入信號功率的增加量而不斷升高，在輸入信號功率接近正常接收門(mén)限值時(shí)，接收機的正常鎖定動(dòng)作不能完成，則表明接收機遭受異常干擾。

　　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[1]。

　　由于誤碼率具有反應靈敏、測量方便、定義準確、診斷門(mén)限清晰等特點(diǎn)，將其作為基本監測參數非常有利。

　　若誤碼率偏高則表示信道部分受到干擾，若誤碼率在正常值范圍以?xún)葎t表示信號基本未受到任何干擾。

　　3)載噪比監測。

　　地面測控站還可利用測控系統中的遙測解調數據獲取衛星轉發(fā)器接收信號的載噪比狀況。

　　若載噪比偏高，但在系統正常工作的門(mén)限區域內，同時(shí)接受誤碼率也較高，則可基本推斷系統受到外來(lái)同頻信號干擾;若載噪比小于系統設定接收載噪比值，則可基本推斷系統受到寬帶噪聲干擾。

　　4)螺流監測。

　　地面監控站能夠利用遙測解調數據獲取衛星轉發(fā)器行波管的螺流值。

　　當上行信號的輸入功率升高到一定值時(shí)衛星接收器的螺流值也會(huì )出現飽和，所以通過(guò)分析處理螺流值，便可對系統受到的干擾進(jìn)行初步推斷。

　　當螺流超過(guò)安全工作范圍內時(shí)表明系統受到干擾;當螺流在安全工作范圍以?xún)葧r(shí)則表明系統未受到任何干擾。[2]

　　2 衛星系統干擾監測關(guān)鍵技術(shù)

　　1)干擾識別技術(shù)。

　　根據衛星導航接收機的實(shí)際數據分析，可以發(fā)現空間愛(ài)你環(huán)境中存在著(zhù)各類(lèi)復雜形勢的干擾，且并非只有穩定的脈沖、寬帶及窄帶等類(lèi)型。

　�、俑蓴_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。

　�、诟蓴_線(xiàn)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。

　�、鄹蓴_信號特征識別主要是指對信號調制方式的判斷，調制識別是指判斷干擾信號調制種類(lèi)的方式，常使用的調制判別方法有：星座圖聚類(lèi)分析調制識別方法;利用支持向量基的數字調制識別方法;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )BP法;利用小波分解的調制識別方法;利用高階累積量的調制識別方法等。

　　當前這些算法通常在通信信號調制方式識別中應用，對于衛星導航信號干擾識別還不太廣泛，在實(shí)際研究中應注意算法與衛星系統信號特征的

　　結合。

　　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油循環(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)衛星系統的整體質(zhì)量。

　　干擾監測系統需要接收視場(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，而干信比一般在-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[3]。

　　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)�電磁環(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，對于導航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。

　　3 結束語(yǔ)

　　干擾監測的質(zhì)量將直接關(guān)系著(zhù)衛星系統的運行安全性與可靠性，因此，相關(guān)技術(shù)與研究人員應加強有關(guān)衛星系統干擾監測技術(shù)的研究，總結干擾監測技術(shù)方法及具體實(shí)施要點(diǎn)，以逐步改善衛星系統干擾監測水平。

　　參考文獻

　　[1]王平.淺談衛星通信系統干擾監測和處理[J].數字通信世界，2011，13(14)：74-75.

　　[2]宋文玉.抑制衛星干擾 遏制產(chǎn)業(yè)損失[J].衛星電視與寬帶多媒體，2011，06(10)：61-62.

　　[3]劉武兵.衛星特殊干擾信號監測方法的研究[J].中國無(wú)線(xiàn)電，20012，05(35)：57-58.

　　衛星系統的協(xié)作通信技術(shù)應用【2】

　　【摘要】 衛星移動(dòng)通信信道具有衰落性和復雜多變性的特點(diǎn)，其具有的多普勒效應和陰影效應等給通信帶來(lái)很大影響，甚至中斷通信。

　　針對這個(gè)問(wèn)題，專(zhuān)家們提出將協(xié)作通信技術(shù)引入衛星系統，協(xié)作通信技術(shù)利用不同節點(diǎn)的協(xié)作，帶來(lái)分集增益的好處，能夠更好的抗衰落。

　　達到讓衛星系統功能的穩定，更好的達到信號傳輸的目的。

　　【關(guān)鍵詞】 協(xié)作通信 衛星 抗衰落 信號傳輸

　　前言：衛星通信是全球通信必不可少的重要部分，具有容量大，限制小，傳輸快等特點(diǎn)。

　　但是衛星通信的陰影效應和多普勒效應等影響著(zhù)信號的傳輸，甚至會(huì )中斷通信。

　　在此問(wèn)題上，專(zhuān)家們引入了協(xié)作通信技術(shù)。

　　協(xié)作通信技術(shù)是受MIMO技術(shù)啟發(fā)產(chǎn)生的新技術(shù)，該技術(shù)需要用戶(hù)間相互合作，資源共享，利用分集優(yōu)勢來(lái)對抗衛星系統的衰落性。

　　達到衛星系統的穩定高效傳輸的目的。

　　本文首先介紹了協(xié)作通信技術(shù)，然后介紹衛星協(xié)作通信技術(shù)，最后說(shuō)明協(xié)作通信技術(shù)應用到衛星技術(shù)所帶來(lái)的好處。

　　一、協(xié)作通信技術(shù)

　　1、協(xié)作通信。

　　協(xié)作通信技術(shù)是受MIMO技術(shù)啟發(fā)而發(fā)展的一門(mén)技術(shù)。

　　該技術(shù)是利用分集優(yōu)勢來(lái)對抗衛星系統的衰落性，該技術(shù)需要用戶(hù)間相互協(xié)作，資源共享，最終達到穩定衛星通信系統的目的。

　　協(xié)作通信技術(shù)的原理如下圖所示：

　　圖中，S是源節點(diǎn)，D是接收節點(diǎn)，R是協(xié)助節點(diǎn)，首先由S節點(diǎn)發(fā)出信號，R和D共同接信號，R接收到信號之后，經(jīng)過(guò)特殊處理再發(fā)送給D節點(diǎn)，D節點(diǎn)收到R和S的信號后，經(jīng)過(guò)整合后進(jìn)行檢測，最終達到增益的目的。

　　2、協(xié)作策略協(xié)議。

　　協(xié)作策略是中繼節點(diǎn)和源節點(diǎn)的協(xié)作，是信息經(jīng)過(guò)中繼節點(diǎn)轉發(fā)的一種方式。

　　解碼轉發(fā)、編碼轉發(fā)和放大轉發(fā)是中繼節點(diǎn)處理信息的方式。

　　解碼轉發(fā)要求中繼節點(diǎn)的性能較高，需要對收到的信息進(jìn)行破譯、對比，然后發(fā)給接收節點(diǎn)。

　　編碼轉發(fā)是指將收到的信息重新編碼然后發(fā)送到接收源點(diǎn)。

　　放大轉發(fā)是指中繼節點(diǎn)把收到的信息經(jīng)過(guò)放大處理，然后發(fā)送到接收源點(diǎn)。

　　固定中繼、選擇中繼和增量中繼是源節點(diǎn)和中繼節點(diǎn)的協(xié)作方式。

　　固定中繼是指中繼節點(diǎn)始終參與協(xié)作，這種協(xié)作方式的缺點(diǎn)是當信號較差時(shí)，中繼信號可能會(huì )經(jīng)過(guò)錯誤的轉發(fā)，這樣接受節點(diǎn)收到的信息就是錯誤的。

　　選擇中繼是指信號傳輸很好的時(shí)候中繼節點(diǎn)才會(huì )協(xié)作轉發(fā)，當信號較差時(shí)，中繼節點(diǎn)不會(huì )進(jìn)行協(xié)作。

　　增量中繼是指中繼節點(diǎn)可以收到目的節點(diǎn)發(fā)來(lái)的反饋信息，只有當目的節點(diǎn)接收不到信息時(shí)，中繼節點(diǎn)才會(huì )協(xié)助運行。

　　增量中繼是目前最好的協(xié)作通信方式。

　　二、衛星協(xié)作通信技術(shù)

　　1、衛星相互協(xié)作。

　　目前，衛星移動(dòng)通信系統的衛星數目較多，方便覆蓋較多的區域，衛星之間的相互協(xié)作就會(huì )進(jìn)行信息的多元化傳輸，這樣可以節省很多資源，又可以達到信息傳輸的多樣性。

　　例如衛星一只接收地球的信息反饋，把收到的信息發(fā)給接收終端，這樣終端收到的信息就只來(lái)源于衛星一，接收單一很可能造成收到的信息錯誤，或者信號弱，甚至中斷。

　　然而，衛星一要是和監測另一區域的衛星二協(xié)作，由衛星一收到信息反饋發(fā)給終端和衛星二，衛星二經(jīng)過(guò)對信息的處理再發(fā)給終端，這樣終端收到的信息就可以進(jìn)行分集，整合。

　　達到信息正確穩定的傳輸。

　　經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的例子不難看出，單一的衛星信號很差，但經(jīng)過(guò)衛星合作而處理后的信號穩定而準確，突顯了合作化的重要性，這是衛星發(fā)展的重要一步。

　　2、用戶(hù)相互協(xié)作。

　　衛星通過(guò)天線(xiàn)發(fā)出信號時(shí)，覆蓋的地方會(huì )有很多車(chē)載站和手持站收到信息，用戶(hù)會(huì )對這些信號進(jìn)行審查，若是自己的就進(jìn)行接收，若不是就丟棄。

　　這樣的做法會(huì )使一些車(chē)載站和手持站處于空閑狀態(tài)，造成很大的浪費，一些用戶(hù)也會(huì )因為信號弱而苦惱，這就需要用戶(hù)之間的相互協(xié)作，達到互利共贏(yíng)的局面。

　　例如衛星將一段信號發(fā)給了手持站1，手持站1由于地理位置問(wèn)題信號不好，接收不到，然而此時(shí)，手持站2和車(chē)載站一收到了這段信息，衛星和手持站1有合作關(guān)系，把這段信號經(jīng)過(guò)整合放大發(fā)給手持站1，手持站1就可以收到這些信號，在經(jīng)過(guò)特殊處理，就可以完整的收到這些信息。

　　由此不難看出，用戶(hù)之間的相互合作，不僅可以節省資源的空閑，還可以保證用戶(hù)接收信息的及時(shí)性和準確性。

　　結語(yǔ)：衛星信號傳輸的衰落性嚴重的影響著(zhù)信號的傳輸，協(xié)作通信技術(shù)有效的補充了MIMO技術(shù)，應用于衛星技術(shù)之后，抵抗了衛星通信技術(shù)的衰落性，有效的降低了中斷率，提高了通信系統的性能。

　　所以我們要努力發(fā)展協(xié)作通信技術(shù)在衛星通信技術(shù)中的應用，讓我們的通信質(zhì)量上升一個(gè)臺階。

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