淺析衛(wèi)星通信系統(tǒng)同頻干擾快速定位方法

李戰(zhàn)旗

摘要：隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，C/Ku頻段地球靜止軌道資源及衛(wèi)星頻段頻率資源日益緊張，衛(wèi)星信號同頻干擾問題時有發(fā)生，對干擾信號進行快速準確定位并消除干擾確保衛(wèi)星通信設(shè)備穩(wěn)定運行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)可靠傳輸尤為重要。為快速排查干擾，維護用頻秩序，合理利用緊缺資源，本文基于地球靜止軌道通信衛(wèi)星同頻干擾信號的定位原理，結(jié)合實際情況，對同頻干擾的上行鏈路定位問題進行深入研究，提出了解決定位同頻干擾上行鏈路難點的兩種方法并分析了這兩種方法的特點和應(yīng)用優(yōu)勢，結(jié)合實際應(yīng)用案例分析，進一步驗證了這兩種方法的準確性和高效性，對今后開展衛(wèi)星干擾定位工作具有很大的幫助。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信;同頻干擾;定位方法;相關(guān)峰;信號對消

引 言：衛(wèi)星通信發(fā)展至今，以通信范圍廣、質(zhì)量高等優(yōu)勢，在日常生活和各行各業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。C、Ku頻段的靜止軌道衛(wèi)星通信發(fā)展較為成熟，承擔的通信業(yè)務(wù)繁多，衛(wèi)星通信系統(tǒng)復雜，當前C、Ku頻段的軌道資源和頻譜資源幾乎飽和，用頻秩序繁忙。近年來，我國衛(wèi)星頻段的頻率資源被盜用和干擾事件頻發(fā)且數(shù)量呈上升趨勢，嚴重侵害了我國頻譜資源的用頻秩序和合法用戶的利益。面對種類眾多的衛(wèi)星干擾信號，定位干擾信號上行站是加強衛(wèi)星頻譜源管理的必要技術(shù)手段之一。本文針對當前存在的問題，結(jié)合實際工作，基于衛(wèi)星干擾源雙星定位技術(shù)原理，深入研究了衛(wèi)星通信系統(tǒng)中同頻干擾定位方法，對定位干擾信號上行站存在的問題提出兩種解決方法并結(jié)合實際案例分析，驗證了這兩種方法的準確性和可靠性，滿足我們當前工作的需求，具有一定的實踐意義。

1同頻干擾的特征和危害

同頻干擾是指干擾信號與合法業(yè)務(wù)信號的發(fā)射頻率相同或部分相同，形成干擾信號和合法業(yè)務(wù)信號疊加的情況，最差的情況是，干擾信號可能淹沒在合法業(yè)務(wù)信號下，且?guī)捙c合法業(yè)務(wù)信號相近，這類干擾嚴重影響了合法用戶的通信質(zhì)量，導致衛(wèi)星通信接收設(shè)備無法鎖定載波，合法業(yè)務(wù)無法正常接收。

2同頻干擾的定位方法研究與分析

目前，對衛(wèi)星干擾信號上行站的定位的主流技術(shù)是雙星定位技術(shù)，同頻干擾信號的定位也是通過雙星定位實現(xiàn)，但由于干擾信號與業(yè)務(wù)信號的疊加，給定位工作帶來難度。

2.1雙星定位原理

對干擾信號的上行站進行定位，選取與受擾衛(wèi)星軌道位置相近且參數(shù)相似的衛(wèi)星作為定位鄰星，可利用接收站的2副接收天線分別接收受擾衛(wèi)星和定位鄰星的信號，建立定位接收鏈路，受擾衛(wèi)星信號和定位鄰星信號同時采集用于定位計算。干擾信號發(fā)射天線的主瓣由受擾衛(wèi)星接收并轉(zhuǎn)發(fā)，旁瓣由定位鄰星接收并轉(zhuǎn)發(fā)，同一信號經(jīng)由2顆不同的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)，到達接收站。不同的轉(zhuǎn)發(fā)路徑造成主瓣和旁瓣到達接收站存在時間差，稱為TDOA（TimeDifferenceofArrival）。同時，由衛(wèi)星攝動和轉(zhuǎn)發(fā)器頻率漂移引起的頻率差，稱為FDOA（FrequencyDifferenceofArrival）。TDOA和FDOA可以分別在地球交出曲線，2條曲線的交點即為干擾信號發(fā)射天線的位置。可以說，確定受擾衛(wèi)星和定位鄰星后，地球上每個位置都對應(yīng)唯一的一組TDOA和FDOA。定位系統(tǒng)在完成信號采集后，利用正交模糊函數(shù)對來自受擾衛(wèi)星信號和定位鄰星的同一個頻率的采集信號進行相關(guān)計算，得到相關(guān)峰，即TDOA和FDOA。

2.2同頻干擾定位的難點和解決方法研究

在實際案件中，干擾信號的帶寬小于或等于受擾信號的帶寬，發(fā)射功率也遠小于受擾信號，在頻譜監(jiān)測中，干擾信號淹沒在受擾信號中，對干擾信號的采集的同時，不可避免的采集了受擾信號，因此在定位相關(guān)時會得到多個相關(guān)峰，正確提取干擾信號的相關(guān)峰是同頻干擾定位的難點。經(jīng)過多品牌定位系統(tǒng)在同頻干擾定位中的實踐，提出以下兩種解決方法。方法一：當干擾信號帶寬小于受擾信號時，利用常規(guī)定位技術(shù)手段解決同頻干擾定位。通常，在定位過程中，可控制的參數(shù)有，采集信號的頻率、帶寬、相關(guān)時長、地理區(qū)域（即TDOA和FDOA的范圍）等，可以在定位過程中，利用上述可調(diào)參數(shù)對同頻干擾定位。具體步驟為：一是對受擾信號進行相關(guān)計算，得到受擾信號的TDOA和FDOA數(shù)值;二是調(diào)整地理區(qū)域范圍等方法，將受擾信號的TDOA或FDOA排除，再對干擾信號進行相關(guān)計算，可以獲得干擾信號的TDOA和FDOA數(shù)值，完成定位。方法二：當干擾信號帶寬小于受擾信號時，利用信號對消技術(shù)解決同頻干擾定位。在干擾信號發(fā)射功率小，信噪比遠低于受擾信號時，無法通過增加相關(guān)時長獲得干擾信號的相關(guān)峰時，或干擾信號與受擾信號發(fā)射位置接近，無法通過調(diào)整地理區(qū)域的方法獲得干擾信號的相關(guān)峰時，可通過信號對消技術(shù)解決此問題。具體步驟為：一是對受擾信號進行完整采集并采用信號對消技術(shù);二是在此基礎(chǔ)上，對干擾信號進行定位，獲得相關(guān)峰，完成定位。上述兩種解決方法進行比較可知，引入信號對消技術(shù)的適用范圍更廣，定位時不受受擾信號的影響，但對定位系統(tǒng)的硬件要求更高，其不僅需要定位系統(tǒng)具備寬帶、窄帶采集功能，寬帶采集用于信號對消，窄帶采集用于定位，而且需要定位系統(tǒng)具備信號分析功能和強大運算性能，用于解決提高信號對消效果和縮短信號對消耗時。排除受擾信號位置的方法雖然有一定的局限性，但對定位系統(tǒng)的要求不高，不需要具備更多地功能模塊，傳統(tǒng)的定位系統(tǒng)就可以實現(xiàn)。當干擾信號帶寬等于受擾信號時，無法通過上述兩種技術(shù)手段排除受擾信號在定位過程中的影響，需要通過行政手段，與臺站管理部門或衛(wèi)星運營商的配合，獲得受擾信號的位置，再解決干擾信號的定位。

3結(jié)束語

本文結(jié)合實際情況，對衛(wèi)星通信中同頻干擾的定位難點進行了分析，并提出解決方法，對實際衛(wèi)星干擾定位工作具有很大的指導作用;在實際應(yīng)用中，可參考文中提出的兩種解決方法，結(jié)合實際條件，選擇適當方法來解決此類問題，以便更加準確、可靠地完成同頻干擾定位工作。

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