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衛星系統的干擾監測技術
衛星系統的干擾監測技術【1】
摘 要 作為衛星導航系統重點建設發展的內容，干擾監測對于改善衛星系統問題排查、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鍵技術，以期為相關技術人員提供參考。
關鍵詞 衛星系統;干擾監測技術;關鍵技術
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。
在衛星導航系統廣泛應用的同時，大量復雜電磁干擾環境也在不斷影響系統設備工作。
復雜電磁環境很可能會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，嚴重時便會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展的重要內容。
因此，加強有關衛星系統干擾監測技術的分析，對于改善系統工作質量具有重要的現實意義。
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，在衛星干擾監測中可采用多種方法相結合的方式來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器接收信號中的AGC電平信號。
相關的AGC信號電平會根據跟蹤接收有用信號的功率增加量而不斷升高，當AGC信號電平過高時，其誤碼率也會增大，原因可能是同頻干擾信號的影響。
應答機出現錯鎖時跟蹤的為干擾信號。
不相關的AGC信號電平會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限值時，接收機的正常鎖定動作不能完成，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際接收質量，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。
對于某一調制系統來說，設備自身出現的解調損失可實現進行測定，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、診斷門限清晰等特點，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內則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限區域內，同時接受誤碼率也較高，則可基本推斷系統受到外來同頻信號干擾;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衛星接收器的螺流值也會出現飽和，所以通過分析處理螺流值，便可對系統受到的干擾進行初步推斷。
當螺流超過安全工作范圍內時表明系統受到干擾;當螺流在安全工作范圍以內時則表明系統未受到任何干擾。[2]
2 衛星系統干擾監測關鍵技術
1)干擾識別技術。
根據衛星導航接收機的實際數據分析，可以發現空間愛你環境中存在著各類復雜形勢的干擾，且并非只有穩定的脈沖、寬帶及窄帶等類型。
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，保證衛星系統在干擾條件中的工作穩定性，應依據對空間無線電信號的長期監測數據，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程中將實際干擾特征與數據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干擾線號自動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。
③干擾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的方式，常使用的調制判別方法有：星座圖聚類分析調制識別方法;利用支持向量基的數字調制識別方法;神經網絡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。
作為干擾監測的基礎工作，干擾檢測是開展系統防干擾的重要依據。
信號檢測的方法主要油循環平穩特征檢測法、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、循環平穩分析法、極化分析法及時頻分析法等。
3)高質量數字接收機技術。
接收機是干擾檢測系統的關鍵，接收機的性能質量直接關系著衛星系統的整體質量。
干擾監測系統需要接收視場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：一是動態范圍要大，以便能夠對較大功率干擾信號進行監測;二是靈敏度較高，從而利于對較弱干擾信號實時有效監測[3]。
在天線陣測向系統內部，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。
在對干擾實施監測、測向的同時，利用多臺干擾監測接收機組網技術，完成對空間電磁環境的監測與干擾源的定位，進而實現控制周圍電磁環境、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，對于導航頻段干擾源的定位是無線電無源定位的一種。
依據測向站的使用數量，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，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合可有效提高定位精度。
3 結束語
干擾監測的質量將直接關系著衛星系統的運行安全性與可靠性，因此，相關技術與研究人員應加強有關衛星系統干擾監測技術的研究，總結干擾監測技術方法及具體實施要點，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 遏制產業損失[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].中國無線電，20012，05(35)：57-58.
衛星系統的協作通信技術應用【2】
【摘要】 衛星移動通信信道具有衰落性和復雜多變性的特點，其具有的多普勒效應和陰影效應等給通信帶來很大影響，甚至中斷通信。
針對這個問題，專家們提出將協作通信技術引入衛星系統，協作通信技術利用不同節點的協作，帶來分集增益的好處，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。
【關鍵詞】 協作通信 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。
但是衛星通信的陰影效應和多普勒效應等影響著信號的傳輸，甚至會中斷通信。
在此問題上，專家們引入了協作通信技術。
協作通信技術是受MIMO技術啟發產生的新技術，該技術需要用戶間相互合作，資源共享，利用分集優勢來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。
本文首先介紹了協作通信技術，然后介紹衛星協作通信技術，最后說明協作通信技術應用到衛星技術所帶來的好處。
一、協作通信技術
1、協作通信。
協作通信技術是受MIMO技術啟發而發展的一門技術。
該技術是利用分集優勢來對抗衛星系統的衰落性，該技術需要用戶間相互協作，資源共享，最終達到穩定衛星通信系統的目的。
協作通信技術的原理如下圖所示：
圖中，S是源節點，D是接收節點，R是協助節點，首先由S節點發出信號，R和D共同接信號，R接收到信號之后，經過特殊處理再發送給D節點，D節點收到R和S的信號后，經過整合后進行檢測，最終達到增益的目的。
2、協作策略協議。
協作策略是中繼節點和源節點的協作，是信息經過中繼節點轉發的一種方式。
解碼轉發、編碼轉發和放大轉發是中繼節點處理信息的方式。
解碼轉發要求中繼節點的性能較高，需要對收到的信息進行破譯、對比，然后發給接收節點。
編碼轉發是指將收到的信息重新編碼然后發送到接收源點。
放大轉發是指中繼節點把收到的信息經過放大處理，然后發送到接收源點。
固定中繼、選擇中繼和增量中繼是源節點和中繼節點的協作方式。
固定中繼是指中繼節點始終參與協作，這種協作方式的缺點是當信號較差時，中繼信號可能會經過錯誤的轉發，這樣接受節點收到的信息就是錯誤的。
選擇中繼是指信號傳輸很好的時候中繼節點才會協作轉發，當信號較差時，中繼節點不會進行協作。
增量中繼是指中繼節點可以收到目的節點發來的反饋信息，只有當目的節點接收不到信息時，中繼節點才會協助運行。
增量中繼是目前最好的協作通信方式。
二、衛星協作通信技術
1、衛星相互協作。
目前，衛星移動通信系統的衛星數目較多，方便覆蓋較多的區域，衛星之間的相互協作就會進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，把收到的信息發給接收終端，這樣終端收到的信息就只來源于衛星一，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作，由衛星一收到信息反饋發給終端和衛星二，衛星二經過對信息的處理再發給終端，這樣終端收到的信息就可以進行分集，整合。
達到信息正確穩定的傳輸。
經過簡單的例子不難看出，單一的衛星信號很差，但經過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，這是衛星發展的重要一步。
2、用戶相互協作。
衛星通過天線發出信號時，覆蓋的地方會有很多車載站和手持站收到信息，用戶會對這些信號進行審查，若是自己的就進行接收，若不是就丟棄。
這樣的做法會使一些車載站和手持站處于空閑狀態，造成很大的浪費，一些用戶也會因為信號弱而苦惱，這就需要用戶之間的相互協作，達到互利共贏的局面。
例如衛星將一段信號發給了手持站1，手持站1由于地理位置問題信號不好，接收不到，然而此時，手持站2和車載站一收到了這段信息，衛星和手持站1有合作關系，把這段信號經過整合放大發給手持站1，手持站1就可以收到這些信號，在經過特殊處理，就可以完整的收到這些信息。
由此不難看出，用戶之間的相互合作，不僅可以節省資源的空閑，還可以保證用戶接收信息的及時性和準確性。
結語：衛星信號傳輸的衰落性嚴重的影響著信號的傳輸，協作通信技術有效的補充了MIMO技術，應用于衛星技術之后，抵抗了衛星通信技術的衰落性，有效的降低了中斷率，提高了通信系統的性能。
所以我們要努力發展協作通信技術在衛星通信技術中的應用，讓我們的通信質量上升一個臺階。
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