自適應跳頻在衛(wèi)星通信抗干擾中的應用分析

李新科

摘 ? 要：在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，多頻時分多址技術是最主要的源動力，能夠利用自身所具備的高強跳頻能力保證衛(wèi)星運行的穩(wěn)定性，使其不會受到外界干擾因素所影響。文章對衛(wèi)星通信系統(tǒng)中應用的多頻時分多址技術和自適應跳頻技術進行了著重分析，并結合衛(wèi)星通信系統(tǒng)的抗干擾需求，提出一些自適應跳頻抗干擾躲避技術措施和設計方案，以便相關人士參考。

關鍵詞：衛(wèi)星通信系統(tǒng);多頻時分多址技術;自適應跳頻技術

衛(wèi)星通信系統(tǒng)在長期運行過程中，很容易受到外界不良因素的干擾與影響，從而降低系統(tǒng)信號的接收能力，使其無法進行正常的信息傳輸。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，需要將多頻時分多址技術有效引入系統(tǒng)設計構造中，因為該技術是現(xiàn)階段抗干擾效果最好的技術手段和方法，能夠運用自身所具有的跳頻能力躲避一切信號干擾因素，保證衛(wèi)星通信系統(tǒng)的正常運行。因此，對該技術在衛(wèi)星通信抗干擾中的應用進行深入探究，很有必要。

1 ? ?抗干擾通信技術概述

1.1 ?多頻時分多址技術

多頻時分多址技術是衛(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)律自動分解成多個時間幀，并且每個時間幀還會被細分成不同的時隙，以便為衛(wèi)星通信系統(tǒng)的正常運轉提供可靠的助動力。其中，每個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，使其在進行業(yè)務接入時，能夠在短期內達到最佳的標準，從而最大化提高衛(wèi)星信道的利用率。另外，由于多頻時分多址技術具備非常標準，且全網統(tǒng)一時間基準。所以，在對衛(wèi)星通信系統(tǒng)進行控制時，會經歷一系列科學合理的控制程序，如：功率控制、頻率控制、定時控制等。在網內終端出現(xiàn)時隙跳變反應時，還會促使相對應的載波信道能夠實現(xiàn)對突發(fā)通信信號的有效接收。由此可見，多頻時分多址技術與衛(wèi)星通信系統(tǒng)進行充分的融合，具有實際的意義，能夠幫助衛(wèi)星系統(tǒng)很好地應對各種干擾因素，進而使之保持長久、高效、穩(wěn)定的通信效果[1]。

1.2 ?自適應跳頻技術

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為主。從技術形式來看，分為上行技術和下行技術兩種;但是從信號特點來看，則可分為4種技術形式：寬帶技術、部分頻帶技術、多頻連續(xù)波技術以及頻率跟蹤技術。這些干擾技術都具有較強的自適應跳頻功能，可以很好地抑制或削弱干擾信號，與常規(guī)跳頻技術相比，自適應跳頻技術增加了干擾檢測裝置。在多頻時分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，能夠對載波信道上行與下行鏈路質量進行精準的檢測和評估，并以自適應方式來躲避突發(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，在躲避干擾信號時，衛(wèi)星通信系統(tǒng)還要結合多頻時分多址技術的特點，利用定時基準來生成相應的跳頻圖案，并以此為基礎，采用與之相對應的干擾檢測技術，才能有效躲避干擾頻點，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。在這一過程中，多頻時分多址技術的應用優(yōu)勢最為突出，擁有一定的空間時隙，不僅能夠按照一定的科學規(guī)律對空間站突發(fā)的啞數(shù)據(jù)進行實時發(fā)送，而且還能全面保護系統(tǒng)中的幀結構與關鍵幀。

2 ? ?自適應跳頻抗干擾躲避技術的應用策略

2.1 ?衛(wèi)星通信干擾的有效檢測

首先，在自適應跳頻技術與衛(wèi)星通信系統(tǒng)進行充分融合時，相關工作人員必須采用科學的檢測技術對各載波信道進行全面的檢測，如：FFT功率檢測法、信噪比判別法、誤碼特性檢測法等，以便能夠及時將存在的各種干擾因素準確地估測、挖掘出來。其次，利用接收機對干擾頻點進行精確的提取，并利用定時基準及上述幾種檢測技術共同對不可用頻點進行有效識別。再次，采用干擾檢測設備對頻帶范圍內接收到的信噪比以及功率等進行綜合性分析，以便可以將各頻點所適應的檢測門限精準的確定出來。與此同時，在設備接收數(shù)據(jù)信息時，還要運用FFT功率檢測法對跳頻帶寬中存在的與信號頻點不符的功率進行快速的檢測與分析，才能準確定位出受干擾的頻點，采取有效措施進行妥善處理。但是在該檢測過程中，若是采用多頻時分多址自適應跳頻技術，必須增設多臺解調器，才能實現(xiàn)大、小站點的組網，從而使衛(wèi)星通信系統(tǒng)的接收能力和接收范圍得到進一步的拓展[2]。

2.2 ?具體躲避方案及相關優(yōu)化措施

2.2.1 ?躲避方案

在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，自適應跳頻技術的抗干擾能力主要依靠下面兩種躲避方式以有效應用：（1）集中控制方案。指在專門的干擾檢測站中增設干擾檢測設備，以便實現(xiàn)對載波信道質量的全面檢測，第一時間將潛在的被干擾頻點進行下發(fā)。在具體實施過程，一旦入網終端接收了干擾頻點信息，則跳頻頻率就會迅速地對被干擾頻點進行屏蔽，有效躲避各干擾頻點，保證衛(wèi)星系統(tǒng)的正常運行。據(jù)相關實踐證明，該躲避方式在實際應用過程中，無需業(yè)務站的參與，只需一臺抗干擾檢測裝置就能實現(xiàn)對被干擾頻點的準確檢測，不但雖然運行成本較低，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)務站的實際數(shù)量，來增設干擾檢測設備，并將其合理分配到各業(yè)務站點中，以便可以準確地對下行鏈路上的干擾頻點進行有效檢測，進而達到理想的抗干擾躲避效果。

從上述躲避方案的應用現(xiàn)狀來看，雖然獲得的抗干擾效果明顯，但是在具體實施過程中，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衛(wèi)星通信系統(tǒng)上行鏈路干擾問題的處理，相對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，只能局限在特定區(qū)域范圍的干擾頻點檢測上，不包括其他區(qū)域范圍內的干擾頻點控制。最后，在采用分布式躲避方案時，很容易出現(xiàn)干擾檢測結果偏差問題，使得整個衛(wèi)星通信系統(tǒng)在躲避干擾頻點時發(fā)生丟幀現(xiàn)象。

2.2.2 ?優(yōu)化措施

為了彌補集中控制方案和分布控制方案的應用缺陷，應盡量采用以分布式干擾檢測為基礎的自適應跳頻多頻時分多址技術，這樣才能達到良好的抗干擾效果，避免丟幀現(xiàn)象的發(fā)生。另外，在上述兩種方案實施過程中，還要運用干擾檢測設備與非主調節(jié)器相結合的方式對網內業(yè)務站信道的受干擾狀態(tài)進行全面分析和檢測。并將分布控制方案所獲得的檢測結果有效應用于申請突發(fā)方式上，這種突發(fā)方式的申請需向系統(tǒng)主站進行發(fā)送，當主站接收到申請信息后，就會及時地用檢測技術對上下行干擾頻點進行有效識別。在此過程中，若識別出的干擾頻點存在于上行鏈路上，則被干擾頻點進行下發(fā)處理，促使整個網絡終端對被干擾頻點進行屏蔽，避免對系統(tǒng)的正常運行造成影響。相反，若是干擾頻點存在于下行鏈路中，則整個系統(tǒng)就會對各相關站的干擾頻點進行記錄，并準確計算出各時隙的干擾頻點，最終以目的站顯示的被干擾頻點作為調整和分配時隙的最佳參考標準，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 ? ?自適應跳頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設計方案

3.1 ?基本設計

為了降低自適應跳頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設計難度，應在系統(tǒng)中設置專門的信道干擾分析模塊，以便可以對跳頻信道的受干擾情況進行實時的監(jiān)測，從而使通信雙方都能很好地躲避干擾頻點所造成的影響。另外，各抗干擾終端設備中還要增設實時的時間TOD，并充分考慮衛(wèi)星通信系統(tǒng)的長時延特性，選用慢跳頻方案進行抗干擾躲避。其中，跳頻速率應設定為100 Hops/s，才能幫助系統(tǒng)更好躲避各種干擾頻點，提高其抗干擾能力。

3.2 ?同步方式設計

在自適應跳頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，為了更好地確保通信雙方能夠進行良好的互動，關鍵任務是要對系統(tǒng)的接收端與發(fā)送端進行同步設計，尤其是時間的同步設計。在這一過程中，可以采用同步建立和同步跟蹤的設計方案，以便可以實現(xiàn)兩者的時鐘同步、幀同步、跳頻同步及跳頻圖案同步。其中，時鐘同步設計可通過數(shù)字鎖相環(huán)技術的應用來實現(xiàn);而幀同步、跳頻同步與跳頻圖案同步設計則要通過時序調整技術與TOD同步設計來實現(xiàn)。

3.3 ?頻率集更新設計

基于衛(wèi)星轉發(fā)器帶寬資源的局限性，為了進一步提高自適應跳頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)的運行功能，應將所有可以利用的跳頻集中起來，使其形成一個完整的頻率集，以提高頻譜的利用率。另外，在自適應跳頻過程中，還要依據(jù)抗干擾設備所提供的檢測結果，對被干擾的信道進行互控，并直接刪除跳頻頻率集中被干擾的無效頻率，若是發(fā)現(xiàn)可用的頻率點小于某一特定值時，必須及時對頻率集進行更新，并一次性釋放所有的頻率點，才能有效地控制被干擾信道，使其恢復正常的運轉[4]。

4 ? ?結語

綜上所述，隨著衛(wèi)星通信系統(tǒng)的不斷應用與發(fā)展，對其抗干擾能力也提出了較高的要求。為了避免在運行過程中，受到過多干擾頻點的影響，需要在現(xiàn)有的基礎上，采取自適應跳頻技術與多頻時分多址技術來提升衛(wèi)星通信系統(tǒng)的抗干擾能力，進而充分發(fā)揮衛(wèi)星系統(tǒng)的功能和優(yōu)勢，使其在長期運行過程中，能夠有效躲避各干擾頻點，保證載波信道的質量，從而為通信雙方營造良好的互動環(huán)境。

[參考文獻]

[1]蘇風旭.自適應跳頻在衛(wèi)星通信抗干擾中的應用[D].西安：西安電子科技大學，2010.

[2]賈譯春.廣播電視中衛(wèi)星通信抗干擾技術研究與分析[J].西部廣播電視，2018（11）：262.

[3]徐洪文.自適應跳頻技術在通信對抗中的應用[J].中國戰(zhàn)略新興產業(yè)，2018（6）：204-205.

[4]王欣，陶杰，崔佩璋，等.基于Simulink的跳頻通信系統(tǒng)的抗干擾性能分析[J].通信技術，2018（6）：45-46.

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