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卫星系统的干扰监测技术
卫星系统的干扰监测技术【1】
摘 要 作为卫星导航系统重点建设发展的内容，干扰监测对于改善卫星系统问题排查、提高卫星系统运行稳定性具有重要作用。
文章首先介绍了卫星系统干扰监测的方法，然后具体探讨了卫星系统干扰监测的关键技术，以期为相关技术人员提供参考。
关键词 卫星系统;干扰监测技术;关键技术
卫星导航系统主要用于全球区域内的空中及地面目标定位和授时。
在卫星导航系统广泛应用的同时，大量复杂电磁干扰环境也在不断影响系统设备工作。
复杂电磁环境很可能会造成大量谐波信号及交调信号侵入到卫星接收频段内，在部分范围内很容易超出系统干扰容限，严重时便会导致系统接收设备工作异常。
提高卫星系统抗干扰性能成为目前卫星系统建设发展的重要内容。
因此，加强有关卫星系统干扰监测技术的分析，对于改善系统工作质量具有重要的现实意义。
1 卫星系统干扰监测方法
依据卫星链路特征及干扰信号特点，在卫星干扰监测中可采用多种方法相结合的方式来改善系统干扰监测水平。
具体方法如下。
1)AGC电平监测。
地面测控站可利用测控系统的遥测解调数据获取卫星转发器接收信号中的AGC电平信号。
相关的AGC信号电平会根据跟踪接收有用信号的功率增加量而不断升高，当AGC信号电平过高时，其误码率也会增大，原因可能是同频干扰信号的影响。
应答机出现错锁时跟踪的为干扰信号。
不相关的AGC信号电平会根据输入信号功率的增加量而不断升高，在输入信号功率接近正常接收门限值时，接收机的正常锁定动作不能完成，则表明接收机遭受异常干扰。
2)误码率监测。
不同干扰的最终效果是影响信号的实际接收质量，所以利用误码率可有效、直接改善干扰大小及有无的判断效果。
对于某一调制系统来说，设备自身出现的解调损失可实现进行测定，通常的信号噪声导致的接收信号信噪比恶化量也可以进行估计，因此利用实际接收信号的误码率便可分析计算系统的外部干扰[1]。
由于误码率具有反应灵敏、测量方便、定义准确、诊断门限清晰等特点，将其作为基本监测参数非常有利。
若误码率偏高则表示信道部分受到干扰，若误码率在正常值范围以内则表示信号基本未受到任何干扰。
3)载噪比监测。
地面测控站还可利用测控系统中的遥测解调数据获取卫星转发器接收信号的载噪比状况。
若载噪比偏高，但在系统正常工作的门限区域内，同时接受误码率也较高，则可基本推断系统受到外来同频信号干扰;若载噪比小于系统设定接收载噪比值，则可基本推断系统受到宽带噪声干扰。
4)螺流监测。
地面监控站能够利用遥测解调数据获取卫星转发器行波管的螺流值。
当上行信号的输入功率升高到一定值时卫星接收器的螺流值也会出现饱和，所以通过分析处理螺流值，便可对系统受到的干扰进行初步推断。
当螺流超过安全工作范围内时表明系统受到干扰;当螺流在安全工作范围以内时则表明系统未受到任何干扰。[2]
2 卫星系统干扰监测关键技术
1)干扰识别技术。
根据卫星导航接收机的实际数据分析，可以发现空间爱你环境中存在着各类复杂形势的干扰，且并非只有稳定的脉冲、宽带及窄带等类型。
①干扰识别的原理：为保证系统能够有效应对多变复杂的干扰，保证卫星系统在干扰条件中的工作稳定性，应依据对空间无线电信号的长期监测数据，利用干扰样本综合分析干扰信号特征，形成干扰数据库和干扰频谱模板，然后在识别干扰信号调制方式的过程中将实际干扰特征与数据库指标特征进行比较，以此提高干扰识别的效率及应对干扰反应的灵活性。
②干扰线号自动调制识别通常采用统计模式识别和决策论两种方法，统计模式方法主要以模式识别作为理论基础，而决策论方法主要以假设检验作为理论基础。
③干扰信号特征识别主要是指对信号调制方式的判断，调制识别是指判断干扰信号调制种类的方式，常使用的调制判别方法有：星座图聚类分析调制识别方法;利用支持向量基的数字调制识别方法;神经网络BP法;利用小波分解的调制识别方法;利用高阶累积量的调制识别方法等。
当前这些算法通常在通信信号调制方式识别中应用，对于卫星导航信号干扰识别还不太广泛，在实际研究中应注意算法与卫星系统信号特征的
结合。
2)干扰检测技术。
作为干扰监测的基础工作，干扰检测是开展系统防干扰的重要依据。
信号检测的方法主要油循环平稳特征检测法、匹配滤波器检测法与能量检测法，当前应用于干扰检测的方法主要有高阶统计量分析法、能量检测法、数字信号处理方法、循环平稳分析法、极化分析法及时频分析法等。
3)高质量数字接收机技术。
接收机是干扰检测系统的关键，接收机的性能质量直接关系着卫星系统的整体质量。
干扰监测系统需要接收视场导航各频段内的多种不同信号，且要估计分析信号空域、频域参数。
通常地面接收到的卫星信号功率在-140dBm左右，而干信比一般在-30～-120dB，相应的干扰功率一般在-110～-20dBm的范围内，这就要求干扰监测接收机具备两方面的性能：一是动态范围要大，以便能够对较大功率干扰信号进行监测;二是灵敏度较高，从而利于对较弱干扰信号实时有效监测[3]。
在天线阵测向系统内部，各振源都与其信号通道一一对应，然而不同通道间却包含差别较大的特性，在实际分析中应采取校正措施才能获取较高的一致性。
4)干扰源定位技术。
在对干扰实施监测、测向的同时，利用多台干扰监测接收机组网技术，完成对空间电磁环境的监测与干扰源的定位，进而实现控制周围电磁环境、检查及排除干扰源的功能。
无线电定位通常包括有源定位与无源定位两种，对于导航频段干扰源的定位是无线电无源定位的一种。
依据测向站的使用数量，无源定位一般又分为多站定位与单站定位，无线电干扰源定位通常使用多站定位方式，其往往通过三台以上的接收机组网，来降低定位模糊度对定位精度的干扰。
采用的定位方法主要有FDOA、AOA、TDOA等，使用中将多种方法结合可有效提高定位精度。
3 结束语
干扰监测的质量将直接关系着卫星系统的运行安全性与可靠性，因此，相关技术与研究人员应加强有关卫星系统干扰监测技术的研究，总结干扰监测技术方法及具体实施要点，以逐步改善卫星系统干扰监测水平。
参考文献
[1]王平.浅谈卫星通信系统干扰监测和处理[J].数字通信世界，2011，13(14)：74-75.
[2]宋文玉.抑制卫星干扰 遏制产业损失[J].卫星电视与宽带多媒体，2011，06(10)：61-62.
[3]刘武兵.卫星特殊干扰信号监测方法的研究[J].中国无线电，20012，05(35)：57-58.
卫星系统的协作通信技术应用【2】
【摘要】 卫星移动通信信道具有衰落性和复杂多变性的特点，其具有的多普勒效应和阴影效应等给通信带来很大影响，甚至中断通信。
针对这个问题，专家们提出将协作通信技术引入卫星系统，协作通信技术利用不同节点的协作，带来分集增益的好处，能够更好的抗衰落。
达到让卫星系统功能的稳定，更好的达到信号传输的目的。
【关键词】 协作通信 卫星 抗衰落 信号传输
前言：卫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，传输快等特点。
但是卫星通信的阴影效应和多普勒效应等影响着信号的传输，甚至会中断通信。
在此问题上，专家们引入了协作通信技术。
协作通信技术是受MIMO技术启发产生的新技术，该技术需要用户间相互合作，资源共享，利用分集优势来对抗卫星系统的衰落性。
达到卫星系统的稳定高效传输的目的。
本文首先介绍了协作通信技术，然后介绍卫星协作通信技术，最后说明协作通信技术应用到卫星技术所带来的好处。
一、协作通信技术
1、协作通信。
协作通信技术是受MIMO技术启发而发展的一门技术。
该技术是利用分集优势来对抗卫星系统的衰落性，该技术需要用户间相互协作，资源共享，最终达到稳定卫星通信系统的目的。
协作通信技术的原理如下图所示：
图中，S是源节点，D是接收节点，R是协助节点，首先由S节点发出信号，R和D共同接信号，R接收到信号之后，经过特殊处理再发送给D节点，D节点收到R和S的信号后，经过整合后进行检测，最终达到增益的目的。
2、协作策略协议。
协作策略是中继节点和源节点的协作，是信息经过中继节点转发的一种方式。
解码转发、编码转发和放大转发是中继节点处理信息的方式。
解码转发要求中继节点的性能较高，需要对收到的信息进行破译、对比，然后发给接收节点。
编码转发是指将收到的信息重新编码然后发送到接收源点。
放大转发是指中继节点把收到的信息经过放大处理，然后发送到接收源点。
固定中继、选择中继和增量中继是源节点和中继节点的协作方式。
固定中继是指中继节点始终参与协作，这种协作方式的缺点是当信号较差时，中继信号可能会经过错误的转发，这样接受节点收到的信息就是错误的。
选择中继是指信号传输很好的时候中继节点才会协作转发，当信号较差时，中继节点不会进行协作。
增量中继是指中继节点可以收到目的节点发来的反馈信息，只有当目的节点接收不到信息时，中继节点才会协助运行。
增量中继是目前最好的协作通信方式。
二、卫星协作通信技术
1、卫星相互协作。
目前，卫星移动通信系统的卫星数目较多，方便覆盖较多的区域，卫星之间的相互协作就会进行信息的多元化传输，这样可以节省很多资源，又可以达到信息传输的多样性。
例如卫星一只接收地球的信息反馈，把收到的信息发给接收终端，这样终端收到的信息就只来源于卫星一，接收单一很可能造成收到的信息错误，或者信号弱，甚至中断。
然而，卫星一要是和监测另一区域的卫星二协作，由卫星一收到信息反馈发给终端和卫星二，卫星二经过对信息的处理再发给终端，这样终端收到的信息就可以进行分集，整合。
达到信息正确稳定的传输。
经过简单的例子不难看出，单一的卫星信号很差，但经过卫星合作而处理后的信号稳定而准确，突显了合作化的重要性，这是卫星发展的重要一步。
2、用户相互协作。
卫星通过天线发出信号时，覆盖的地方会有很多车载站和手持站收到信息，用户会对这些信号进行审查，若是自己的就进行接收，若不是就丢弃。
这样的做法会使一些车载站和手持站处于空闲状态，造成很大的浪费，一些用户也会因为信号弱而苦恼，这就需要用户之间的相互协作，达到互利共赢的局面。
例如卫星将一段信号发给了手持站1，手持站1由于地理位置问题信号不好，接收不到，然而此时，手持站2和车载站一收到了这段信息，卫星和手持站1有合作关系，把这段信号经过整合放大发给手持站1，手持站1就可以收到这些信号，在经过特殊处理，就可以完整的收到这些信息。
由此不难看出，用户之间的相互合作，不仅可以节省资源的空闲，还可以保证用户接收信息的及时性和准确性。
结语：卫星信号传输的衰落性严重的影响着信号的传输，协作通信技术有效的补充了MIMO技术，应用于卫星技术之后，抵抗了卫星通信技术的衰落性，有效的降低了中断率，提高了通信系统的性能。
所以我们要努力发展协作通信技术在卫星通信技术中的应用，让我们的通信质量上升一个台阶。
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