李新科

摘 ? 要：在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，多頻時(shí)分多址技術(shù)是最主要的源動(dòng)力，能夠利用自身所具備的高強(qiáng)跳頻能力保證衛(wèi)星運(yùn)行的穩(wěn)定性，使其不會(huì)受到外界干擾因素所影響。文章對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中應(yīng)用的多頻時(shí)分多址技術(shù)和自適應(yīng)跳頻技術(shù)進(jìn)行了著重分析，并結(jié)合衛(wèi)星通信系統(tǒng)的抗干擾需求，提出一些自適應(yīng)跳頻抗干擾躲避技術(shù)措施和設(shè)計(jì)方案，以便相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信系統(tǒng);多頻時(shí)分多址技術(shù);自適應(yīng)跳頻技術(shù)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，很容易受到外界不良因素的干擾與影響，從而降低系統(tǒng)信號(hào)的接收能力，使其無(wú)法進(jìn)行正常的信息傳輸。因此，為了改善這種現(xiàn)狀，提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)的抗干擾能力，需要將多頻時(shí)分多址技術(shù)有效引入系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)造中，因?yàn)樵摷夹g(shù)是現(xiàn)階段抗干擾效果最好的技術(shù)手段和方法，能夠運(yùn)用自身所具有的跳頻能力躲避一切信號(hào)干擾因素，保證衛(wèi)星通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，對(duì)該技術(shù)在衛(wèi)星通信抗干擾中的應(yīng)用進(jìn)行深入探究，很有必要。

1 ? ?抗干擾通信技術(shù)概述

1.1 ?多頻時(shí)分多址技術(shù)

多頻時(shí)分多址技術(shù)是衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，不可缺少的重要組成部分，存在很多載波信道，能夠按照一定的規(guī)律自動(dòng)分解成多個(gè)時(shí)間幀，并且每個(gè)時(shí)間幀還會(huì)被細(xì)分成不同的時(shí)隙，以便為衛(wèi)星通信系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供可靠的助動(dòng)力。其中，每個(gè)載波信道的通信速率都是不同的，才能滿足不同用戶的需求，使其在進(jìn)行業(yè)務(wù)接入時(shí)，能夠在短期內(nèi)達(dá)到最佳的標(biāo)準(zhǔn)，從而最大化提高衛(wèi)星信道的利用率。另外，由于多頻時(shí)分多址技術(shù)具備非常標(biāo)準(zhǔn)，且全網(wǎng)統(tǒng)一時(shí)間基準(zhǔn)。所以，在對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，會(huì)經(jīng)歷一系列科學(xué)合理的控制程序，如：功率控制、頻率控制、定時(shí)控制等。在網(wǎng)內(nèi)終端出現(xiàn)時(shí)隙跳變反應(yīng)時(shí)，還會(huì)促使相對(duì)應(yīng)的載波信道能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)突發(fā)通信信號(hào)的有效接收。由此可見，多頻時(shí)分多址技術(shù)與衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行充分的融合，具有實(shí)際的意義，能夠幫助衛(wèi)星系統(tǒng)很好地應(yīng)對(duì)各種干擾因素，進(jìn)而使之保持長(zhǎng)久、高效、穩(wěn)定的通信效果[1]。

1.2 ?自適應(yīng)跳頻技術(shù)

目前，在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，抗干擾方法基本以鏈路干擾技術(shù)為主。從技術(shù)形式來(lái)看，分為上行技術(shù)和下行技術(shù)兩種;但是從信號(hào)特點(diǎn)來(lái)看，則可分為4種技術(shù)形式：寬帶技術(shù)、部分頻帶技術(shù)、多頻連續(xù)波技術(shù)以及頻率跟蹤技術(shù)。這些干擾技術(shù)都具有較強(qiáng)的自適應(yīng)跳頻功能，可以很好地抑制或削弱干擾信號(hào)，與常規(guī)跳頻技術(shù)相比，自適應(yīng)跳頻技術(shù)增加了干擾檢測(cè)裝置。在多頻時(shí)分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，能夠?qū)d波信道上行與下行鏈路質(zhì)量進(jìn)行精準(zhǔn)的檢測(cè)和評(píng)估，并以自適應(yīng)方式來(lái)躲避突發(fā)的干擾因素，最大化提高系統(tǒng)的抗干擾能力，使通信雙方能夠始終處于良好的通信環(huán)境中。此外，在躲避干擾信號(hào)時(shí)，衛(wèi)星通信系統(tǒng)還要結(jié)合多頻時(shí)分多址技術(shù)的特點(diǎn)，利用定時(shí)基準(zhǔn)來(lái)生成相應(yīng)的跳頻圖案，并以此為基礎(chǔ)，采用與之相對(duì)應(yīng)的干擾檢測(cè)技術(shù)，才能有效躲避干擾頻點(diǎn)，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。在這一過(guò)程中，多頻時(shí)分多址技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)最為突出，擁有一定的空間時(shí)隙，不僅能夠按照一定的科學(xué)規(guī)律對(duì)空間站突發(fā)的啞數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)送，而且還能全面保護(hù)系統(tǒng)中的幀結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵幀。

2 ? ?自適應(yīng)跳頻抗干擾躲避技術(shù)的應(yīng)用策略

2.1 ?衛(wèi)星通信干擾的有效檢測(cè)

首先，在自適應(yīng)跳頻技術(shù)與衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行充分融合時(shí)，相關(guān)工作人員必須采用科學(xué)的檢測(cè)技術(shù)對(duì)各載波信道進(jìn)行全面的檢測(cè)，如：FFT功率檢測(cè)法、信噪比判別法、誤碼特性檢測(cè)法等，以便能夠及時(shí)將存在的各種干擾因素準(zhǔn)確地估測(cè)、挖掘出來(lái)。其次，利用接收機(jī)對(duì)干擾頻點(diǎn)進(jìn)行精確的提取，并利用定時(shí)基準(zhǔn)及上述幾種檢測(cè)技術(shù)共同對(duì)不可用頻點(diǎn)進(jìn)行有效識(shí)別。再次，采用干擾檢測(cè)設(shè)備對(duì)頻帶范圍內(nèi)接收到的信噪比以及功率等進(jìn)行綜合性分析，以便可以將各頻點(diǎn)所適應(yīng)的檢測(cè)門限精準(zhǔn)的確定出來(lái)。與此同時(shí)，在設(shè)備接收數(shù)據(jù)信息時(shí)，還要運(yùn)用FFT功率檢測(cè)法對(duì)跳頻帶寬中存在的與信號(hào)頻點(diǎn)不符的功率進(jìn)行快速的檢測(cè)與分析，才能準(zhǔn)確定位出受干擾的頻點(diǎn)，采取有效措施進(jìn)行妥善處理。但是在該檢測(cè)過(guò)程中，若是采用多頻時(shí)分多址自適應(yīng)跳頻技術(shù)，必須增設(shè)多臺(tái)解調(diào)器，才能實(shí)現(xiàn)大、小站點(diǎn)的組網(wǎng)，從而使衛(wèi)星通信系統(tǒng)的接收能力和接收范圍得到進(jìn)一步的拓展[2]。

2.2 ?具體躲避方案及相關(guān)優(yōu)化措施

2.2.1 ?躲避方案

在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，自適應(yīng)跳頻技術(shù)的抗干擾能力主要依靠下面兩種躲避方式以有效應(yīng)用：（1）集中控制方案。指在專門的干擾檢測(cè)站中增設(shè)干擾檢測(cè)設(shè)備，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)載波信道質(zhì)量的全面檢測(cè)，第一時(shí)間將潛在的被干擾頻點(diǎn)進(jìn)行下發(fā)。在具體實(shí)施過(guò)程，一旦入網(wǎng)終端接收了干擾頻點(diǎn)信息，則跳頻頻率就會(huì)迅速地對(duì)被干擾頻點(diǎn)進(jìn)行屏蔽，有效躲避各干擾頻點(diǎn)，保證衛(wèi)星系統(tǒng)的正常運(yùn)行。據(jù)相關(guān)實(shí)踐證明，該躲避方式在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，無(wú)需業(yè)務(wù)站的參與，只需一臺(tái)抗干擾檢測(cè)裝置就能實(shí)現(xiàn)對(duì)被干擾頻點(diǎn)的準(zhǔn)確檢測(cè)，不但雖然運(yùn)行成本較低，而且還能獲得十分明顯的抗干擾效果。（2）分布控制方案。是根據(jù)業(yè)務(wù)站的實(shí)際數(shù)量，來(lái)增設(shè)干擾檢測(cè)設(shè)備，并將其合理分配到各業(yè)務(wù)站點(diǎn)中，以便可以準(zhǔn)確地對(duì)下行鏈路上的干擾頻點(diǎn)進(jìn)行有效檢測(cè)，進(jìn)而達(dá)到理想的抗干擾躲避效果。

從上述躲避方案的應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，雖然獲得的抗干擾效果明顯，但是在具體實(shí)施過(guò)程中，仍存有一定的缺陷和不足。首先，上述兩種躲避方案一般只針對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)上行鏈路干擾問題的處理，相對(duì)在下行鏈路干擾問題的處理上，效果并不明顯。其次，在采用集中控制方案時(shí)，只能局限在特定區(qū)域范圍的干擾頻點(diǎn)檢測(cè)上，不包括其他區(qū)域范圍內(nèi)的干擾頻點(diǎn)控制。最后，在采用分布式躲避方案時(shí)，很容易出現(xiàn)干擾檢測(cè)結(jié)果偏差問題，使得整個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)在躲避干擾頻點(diǎn)時(shí)發(fā)生丟幀現(xiàn)象。

2.2.2 ?優(yōu)化措施

為了彌補(bǔ)集中控制方案和分布控制方案的應(yīng)用缺陷，應(yīng)盡量采用以分布式干擾檢測(cè)為基礎(chǔ)的自適應(yīng)跳頻多頻時(shí)分多址技術(shù)，這樣才能達(dá)到良好的抗干擾效果，避免丟幀現(xiàn)象的發(fā)生。另外，在上述兩種方案實(shí)施過(guò)程中，還要運(yùn)用干擾檢測(cè)設(shè)備與非主調(diào)節(jié)器相結(jié)合的方式對(duì)網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)站信道的受干擾狀態(tài)進(jìn)行全面分析和檢測(cè)。并將分布控制方案所獲得的檢測(cè)結(jié)果有效應(yīng)用于申請(qǐng)突發(fā)方式上，這種突發(fā)方式的申請(qǐng)需向系統(tǒng)主站進(jìn)行發(fā)送，當(dāng)主站接收到申請(qǐng)信息后，就會(huì)及時(shí)地用檢測(cè)技術(shù)對(duì)上下行干擾頻點(diǎn)進(jìn)行有效識(shí)別。在此過(guò)程中，若識(shí)別出的干擾頻點(diǎn)存在于上行鏈路上，則被干擾頻點(diǎn)進(jìn)行下發(fā)處理，促使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端對(duì)被干擾頻點(diǎn)進(jìn)行屏蔽，避免對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響。相反，若是干擾頻點(diǎn)存在于下行鏈路中，則整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)對(duì)各相關(guān)站的干擾頻點(diǎn)進(jìn)行記錄，并準(zhǔn)確計(jì)算出各時(shí)隙的干擾頻點(diǎn)，最終以目的站顯示的被干擾頻點(diǎn)作為調(diào)整和分配時(shí)隙的最佳參考標(biāo)準(zhǔn)，以保證系統(tǒng)的抗干擾功能，使其能夠全面躲避干擾因素的影響[3]。

3 ? ?自適應(yīng)跳頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

3.1 ?基本設(shè)計(jì)

為了降低自適應(yīng)跳頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度，應(yīng)在系統(tǒng)中設(shè)置專門的信道干擾分析模塊，以便可以對(duì)跳頻信道的受干擾情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，從而使通信雙方都能很好地躲避干擾頻點(diǎn)所造成的影響。另外，各抗干擾終端設(shè)備中還要增設(shè)實(shí)時(shí)的時(shí)間TOD，并充分考慮衛(wèi)星通信系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)延特性，選用慢跳頻方案進(jìn)行抗干擾躲避。其中，跳頻速率應(yīng)設(shè)定為100 Hops/s，才能幫助系統(tǒng)更好躲避各種干擾頻點(diǎn)，提高其抗干擾能力。

3.2 ?同步方式設(shè)計(jì)

在自適應(yīng)跳頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，為了更好地確保通信雙方能夠進(jìn)行良好的互動(dòng)，關(guān)鍵任務(wù)是要對(duì)系統(tǒng)的接收端與發(fā)送端進(jìn)行同步設(shè)計(jì)，尤其是時(shí)間的同步設(shè)計(jì)。在這一過(guò)程中，可以采用同步建立和同步跟蹤的設(shè)計(jì)方案，以便可以實(shí)現(xiàn)兩者的時(shí)鐘同步、幀同步、跳頻同步及跳頻圖案同步。其中，時(shí)鐘同步設(shè)計(jì)可通過(guò)數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn);而幀同步、跳頻同步與跳頻圖案同步設(shè)計(jì)則要通過(guò)時(shí)序調(diào)整技術(shù)與TOD同步設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.3 ?頻率集更新設(shè)計(jì)

基于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬資源的局限性，為了進(jìn)一步提高自適應(yīng)跳頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)的運(yùn)行功能，應(yīng)將所有可以利用的跳頻集中起來(lái)，使其形成一個(gè)完整的頻率集，以提高頻譜的利用率。另外，在自適應(yīng)跳頻過(guò)程中，還要依據(jù)抗干擾設(shè)備所提供的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)被干擾的信道進(jìn)行互控，并直接刪除跳頻頻率集中被干擾的無(wú)效頻率，若是發(fā)現(xiàn)可用的頻率點(diǎn)小于某一特定值時(shí)，必須及時(shí)對(duì)頻率集進(jìn)行更新，并一次性釋放所有的頻率點(diǎn)，才能有效地控制被干擾信道，使其恢復(fù)正常的運(yùn)轉(zhuǎn)[4]。

4 ? ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著衛(wèi)星通信系統(tǒng)的不斷應(yīng)用與發(fā)展，對(duì)其抗干擾能力也提出了較高的要求。為了避免在運(yùn)行過(guò)程中，受到過(guò)多干擾頻點(diǎn)的影響，需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，采取自適應(yīng)跳頻技術(shù)與多頻時(shí)分多址技術(shù)來(lái)提升衛(wèi)星通信系統(tǒng)的抗干擾能力，進(jìn)而充分發(fā)揮衛(wèi)星系統(tǒng)的功能和優(yōu)勢(shì)，使其在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，能夠有效躲避各干擾頻點(diǎn)，保證載波信道的質(zhì)量，從而為通信雙方營(yíng)造良好的互動(dòng)環(huán)境。

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Application analysis of adaptive frequency hopping in?anti-interference of satellite communication

Li Xinke

（Military Police Cadet School， Hangzhou 311403， China）

Abstract：In the satellite communication system， the multi-frequency time division multiple access technology is the most important source power， which can ensure the stability of the operation of the satellite by utilizing the high-strength frequency hopping capability provided by the multi-frequency time division multiple access technology， so that the multi-frequency time division multiple access technology is not affected by external interference factors. In this paper， the multi-frequency time division multiple access technology and the adaptive frequency hopping technology applied in the satellite communication system are analyzed and combined with the anti-interference requirement of the satellite communication system， some self-adaptive frequency hopping anti-interference avoidance technology measures and design schemes are put forward so as to be referred to by the relevant persons.

Key words：satellite communication system; multi-frequency time division multiple access technology; adaptive frequency hopping technology