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衛(wèi)星通信中的抗干擾技術(shù)
衛(wèi)星通信中的抗干擾技術(shù)【1】
【摘要】數(shù)字通信作為當(dāng)今遠(yuǎn)程通信的主要手段,是通信的重要組成部分。
衛(wèi)星通信受環(huán)境和自身因素影響,在應(yīng)用中會(huì)受到各種干擾技術(shù)影響;尤其是開放性系統(tǒng),通過透明轉(zhuǎn)發(fā)器,很容易被惡意干擾。
因此,在實(shí)際工作中,必須深入抗干擾技術(shù),不斷增強(qiáng)抗毀性和抗干擾能力。
本文結(jié)合我國衛(wèi)星通信中的抗干擾技術(shù),對(duì)衛(wèi)星通信可能遭受的干擾以及常用的抗干擾技術(shù)進(jìn)行了簡要的探究和闡述。
【關(guān)鍵詞】衛(wèi)星通信抗干擾擴(kuò)頻技術(shù)軍事處理
在軍事應(yīng)用中,衛(wèi)星通信由于傳輸質(zhì)量好、覆蓋領(lǐng)域廣、配置快速、建網(wǎng)便利、通信投資和通信距離沒有太大聯(lián)系、到達(dá)點(diǎn)不被地理?xiàng)l件影響等特點(diǎn),具有良好的實(shí)用價(jià)值。
它不僅解決了大容量、寬頻帶、高速率的處理,在傳輸和交換過程中,還能為戰(zhàn)時(shí)需求提供抗干擾、保密的通信保障和指揮,具有良好的抗干擾能力。
一、衛(wèi)星通信可能遭受的干擾
在衛(wèi)星通信中,上行鏈路可能承受的干擾源主要有:車載、固定式干擾機(jī)、艦載移動(dòng)、機(jī)載干擾與干擾衛(wèi)星等,而機(jī)載式、干擾衛(wèi)星、傘掛式、飛航式干擾機(jī)就會(huì)對(duì)下行鏈路造成干擾。
當(dāng)下行鏈路被干擾時(shí),相對(duì)于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的干擾源,雖然在距離和功率上有很大的優(yōu)勢(shì),但是在信號(hào)輻射與覆蓋面積上仍然存在很大局限。
在無線通信系統(tǒng)中,根據(jù)干擾類型,有多種分類方法。
根據(jù)形成方式可以分成攪拌式、壓制式干擾;根據(jù)引導(dǎo)方式又可以分成:定頻守候、重點(diǎn)搜索、連續(xù)搜索、跳頻跟蹤、擴(kuò)頻跟蹤與轉(zhuǎn)發(fā)式干擾;根據(jù)頻譜形式又可以分成:阻塞、部分頻帶、掃頻式干擾等;根據(jù)發(fā)射控制又可以分成:自動(dòng)和人工干擾等。
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,國外有源抗干擾技術(shù)已經(jīng)在0.5GHz到20GHz之間,甚至更高,干擾功率已經(jīng)上百千瓦,峰值功率可以在106W級(jí)之上,并且還可以生成多種形式的干擾。
二、衛(wèi)星通信中的抗干擾技術(shù)
1、天線抗干擾技術(shù)
由于衛(wèi)星通信分布在不同的空間、地域,極容易受到各種因素干擾,所以必須實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星覆蓋的靈活優(yōu)化,讓接收天線能最大限度的接收信號(hào)。
天線抗干擾技術(shù)作為衛(wèi)星通信最常用的措施,主要包括:自適應(yīng)凋零、多波束與智能天線技術(shù)。
MBA(多波束)天線可以根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)變化發(fā)射天線指向,讓波束波及領(lǐng)域隨著用戶變化而變化,也可以恰當(dāng)選擇衛(wèi)星天線波束增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力。
經(jīng)過過年的研究歷程,多波束天線主要有:反射式、透射式與直接輻射MBA。
自適應(yīng)凋零天線,在敵我雙方頻率、幅度、空間范圍不同的基礎(chǔ)上,通過自適應(yīng)加權(quán)的方式,優(yōu)化、控制天線陣方向圖;通過在干擾源產(chǎn)生深度凋零,減少信號(hào)干擾,讓凋零深度達(dá)到25dB到30dB的范圍。
星載智能天線是在自適應(yīng)天線的基礎(chǔ)上,在信號(hào)入口處控制干擾。
它的基本思想是天線陣能產(chǎn)生多個(gè)子波束覆蓋地面,并且每個(gè)子波束都能自動(dòng)調(diào)整零點(diǎn)和指向,讓其始終處于最佳狀態(tài)。
從國外應(yīng)用現(xiàn)狀來看,直接輻射相控陣已經(jīng)廣泛應(yīng)用到衛(wèi)星天線中,而高頻通道和天線單元數(shù)目要比透射式和反射式多,所以透射式和反射式稱為了MBA的最佳選擇。
2、擴(kuò)頻抗干擾技術(shù)
從無線通信的角度來看,無線陣列與擴(kuò)頻相結(jié)合的技術(shù),基本上能滿足抗干擾要求。
但是從衛(wèi)星通信來說,擴(kuò)頻技術(shù)在抗干擾中擁有更為重要的作用,由于和用戶干擾對(duì)應(yīng)的位置沒有太大關(guān)聯(lián),所以更具有頑健性。
目前,擴(kuò)頻技術(shù)已經(jīng)成為衛(wèi)星通信中最基本的抗干擾技術(shù),主要包括跳頻和序列擴(kuò)頻技術(shù)和組合形式。
使用直接性序列擴(kuò)頻,能讓接收端在接擴(kuò)后成為窄帶信號(hào),原來頻帶相對(duì)較窄的部分變成寬帶信號(hào),當(dāng)大部分能量濾除時(shí),不斷增強(qiáng)信干比。
DS直接序列擴(kuò)頻由于提出較早,理論相對(duì)成熟并且容易實(shí)現(xiàn),因此在衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)中被廣泛應(yīng)用。
跳頻在衛(wèi)星通信中使用了載波頻率,由于載頻會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間,所以在突發(fā)性傳輸中具有很大的抗干擾能力。
在擴(kuò)頻相對(duì)較寬的部分,直接序列沒有跳頻實(shí)用。
跳頻/直擴(kuò)混合擴(kuò)頻技術(shù)在直接性序列擴(kuò)頻的條件下,添加了載波跳變的功能,由于具有FH與DS的雙重功能,所以更能持久有效的進(jìn)行抗干擾。
三、結(jié)束語
衛(wèi)星通信中的抗干擾技術(shù)作為一項(xiàng)系統(tǒng)復(fù)雜的技術(shù),對(duì)社會(huì)發(fā)展與科技進(jìn)步具有重要作用。
因此,在實(shí)際工作中,必須根據(jù)衛(wèi)星通信中可能存在的干擾和實(shí)際情況,探索多種通信體制,提高組網(wǎng)靈活性與應(yīng)用成果。
參考文獻(xiàn)
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衛(wèi)星通信中的干擾及處理措施【2】
【摘要】 目前,我國衛(wèi)星通信技術(shù)得到了飛速發(fā)展,然而在衛(wèi)星通信過程中常常會(huì)存在各種各樣的干擾,影響了衛(wèi)星通信信號(hào)的正常傳輸。
本文針對(duì)衛(wèi)星通信中的常見干擾進(jìn)行分析,得出了相應(yīng)的處理措施,對(duì)衛(wèi)星通信技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】 衛(wèi)星通信 干擾 處理措施 趨勢(shì)
一、前言
衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一個(gè)開放式的系統(tǒng),然而在衛(wèi)星通信中的干擾有自然原因也有一定的人為原因,本文對(duì)衛(wèi)星通信中的常見干擾的原因進(jìn)行了探討,旨在通過分析探討把造成衛(wèi)星通信干擾的因素盡可能的降低或者避免。
二、衛(wèi)星通信中的常見的干擾及其處理措施
(1)地面干擾。
地球站設(shè)備的雜波干擾。
產(chǎn)生干擾的原因包括:設(shè)備雜散指標(biāo)不合格,工作載波中帶有雜波或諧波;調(diào)制器、上變頻器輸出電平過高,或者“功放”工作非線性,出現(xiàn)頻譜擴(kuò)散;上變頻器、功放的工作點(diǎn)設(shè)置不當(dāng),造成載波噪聲。
處理措施:處理好這類干擾需要嚴(yán)格做好設(shè)備的人網(wǎng)驗(yàn)證測(cè)試,確保雜波功率限制在規(guī)定的范圍之內(nèi);認(rèn)真研究設(shè)備的'使用操作說明,正確設(shè)置設(shè)備的工作點(diǎn)、調(diào)整或更換設(shè)備,對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理匹配組合,消除超標(biāo)雜波;嚴(yán)格按照入網(wǎng)測(cè)試時(shí)標(biāo)定的功率電平工作,定期進(jìn)行各環(huán)節(jié)測(cè)試;設(shè)備更新時(shí)先通電經(jīng)測(cè)試確認(rèn)指標(biāo)合格再投人使用。
(2)電磁干擾。
由于地面存在著大量的微波、雷達(dá)、無線電視、調(diào)頻廣播、尋呼業(yè)務(wù)、工業(yè)電噪聲等,這些干擾源串入用戶站,通過上行鏈路發(fā)射上星造成上行干擾或串人下行鏈路造成接收干擾;用戶站設(shè)備接地不良,接地電阻過高;電纜屏蔽性能差,電纜插頭接地不良;鏈路電平配置不合理。
處理措施:所有的衛(wèi)星地球站在選址時(shí)都已經(jīng)進(jìn)行過環(huán)境電磁測(cè)試,都應(yīng)該符合建站要求,但隨著社會(huì)的發(fā)展,城市建設(shè)的擴(kuò)張,一些原來處于市郊、電磁環(huán)境比較好的地球站受到干擾會(huì)越來越多。
對(duì)于接收用戶站來說,所處的環(huán)境更是復(fù)雜多樣,受到電磁干擾隨處可見。
在日常工作中應(yīng)經(jīng)常檢查所有設(shè)備接地是否可靠、機(jī)房總接地電阻滿足設(shè)備要求、站內(nèi)連接室內(nèi)外設(shè)備的電纜必須具有良好的屏蔽性能,應(yīng)采用雙屏蔽電纜,接頭連接良好;發(fā)現(xiàn)干擾及時(shí)分析判斷,查出干擾來源點(diǎn),縮小查找范圍;采取簡易可行、不影響業(yè)務(wù)的測(cè)試方法和措施排除干擾。
我們?cè)鴮?duì)幾個(gè)反映廣東衛(wèi)視節(jié)目接收不好的地方進(jìn)行過實(shí)地測(cè)試,發(fā)現(xiàn)這些地方都是由于附近都有相近頻率微波干擾所致。
因此,有條件的站應(yīng)定期對(duì)自己周圍環(huán)境進(jìn)行測(cè)試,特別是對(duì)自己所用的頻率范圍,如C波段上行6GHz、下行4GHz左右,1GHz左右,70MHz中頻等頻率進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。
(3)日凌干擾。
每年的春分和秋分前后,當(dāng)衛(wèi)星處于太陽和地球之間時(shí),地球站天線在對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星的同時(shí)也會(huì)對(duì)準(zhǔn)太陽。
此時(shí)太陽的強(qiáng)烈輻射噪聲會(huì)使正常的衛(wèi)星通信接收受到影響,即為日凌干擾。
嚴(yán)重的可能會(huì)導(dǎo)致中斷,通常稱為日凌中斷。
處理措施:對(duì)于日凌干擾,目前尚無有效的方法來避免,一般衛(wèi)星運(yùn)營商的業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)部門都會(huì)把各地的日凌時(shí)間表發(fā)送給用戶或者放在網(wǎng)站上,以便用戶提前做好準(zhǔn)備。
(4)互調(diào)干擾。
一般存在于上行站處于多載波工作狀態(tài)時(shí),由于功放容量儲(chǔ)備不足,回退不夠,三階互調(diào)分量超過規(guī)定;或上行發(fā)射功率超標(biāo),使衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器被推至非線性工作區(qū),導(dǎo)致下行時(shí)互調(diào)特性惡化。
處理措施:嚴(yán)格配合衛(wèi)星入網(wǎng)驗(yàn)證測(cè)試,確保上行時(shí)三階互調(diào)抑制比滿足要求;確保各載波在調(diào)制器、上變頻輸出、功放輸入電平嚴(yán)格相等并在功放的線性工作區(qū),加強(qiáng)上行載波監(jiān)視。
(5)相鄰信道干擾。
用戶載波頻率分配與相鄰信號(hào)的頻帶出現(xiàn)重疊,沒有足夠的保護(hù)帶寬;用戶載波頻譜特性不符合要求,噪底過高或出現(xiàn)副瓣。
在入網(wǎng)測(cè)試時(shí)必須保證上行載波頻譜在分配頻帶范圍之內(nèi),并確保載波的調(diào)制特性符合衛(wèi)星公司的技術(shù)要求。
處理措施:在多載波同一轉(zhuǎn)發(fā)器使用時(shí)也會(huì)出現(xiàn)交調(diào)干擾,為避免交調(diào)干擾,轉(zhuǎn)發(fā)器必須工作在足夠的回退點(diǎn)。
現(xiàn)在我們國內(nèi)大多數(shù)省臺(tái)上星節(jié)目都是幾個(gè)節(jié)目共用一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器,因此同一轉(zhuǎn)發(fā)器用戶相互之間也應(yīng)該加強(qiáng)溝通,互相監(jiān)測(cè),不要隨意加大上行功率,以保證轉(zhuǎn)發(fā)器工作在線性。
(6)設(shè)備故障干擾。
設(shè)備故障所引起的干擾是衛(wèi)星通信最常見的干擾之一,主要分為衛(wèi)星故障和地面設(shè)備故障兩大類,而地面設(shè)備故障又分很多種情況。
?、傩l(wèi)星故障干擾。
衛(wèi)星故障指的是通信衛(wèi)星的整星或者某轉(zhuǎn)發(fā)器失效或者故障。
由于衛(wèi)星處在惡劣的太空環(huán)境,受太陽風(fēng)暴等宇宙高能粒子“轟擊”,衛(wèi)星的控制器件可能會(huì)誤操作或者損壞,衛(wèi)星的姿態(tài)也可能受到影響。
雖然現(xiàn)代通信衛(wèi)星大多關(guān)鍵器件都有備份且可以及時(shí)切換,但是仍可能有很多意想不到的情況。
出現(xiàn)了這種情況,如果是整星故障且不能恢復(fù),就只能轉(zhuǎn)星。
如果只是涉及到某個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器,可以采取換轉(zhuǎn)發(fā)器的方法。
?、诘孛嬖O(shè)備故障干擾。
由于地球站的中頻電纜接頭松脫、虛接、電纜破裂等原因,使中頻電纜的收發(fā)隔離不好,將接收到的中頻信號(hào)通過上行中頻電纜又重新轉(zhuǎn)發(fā)到衛(wèi)星上,從而對(duì)其他用戶產(chǎn)生干擾。
這些干擾在地球站接收頻段內(nèi)的信號(hào)很弱時(shí),加上地球站的收發(fā)有一定的隔離,通常不會(huì)在衛(wèi)星頻譜上顯示出來,也就不會(huì)對(duì)其他用戶構(gòu)成干擾。
但是當(dāng)衛(wèi)星上有某個(gè)用戶功率較大時(shí),中頻收發(fā)隔離不好的地球站就會(huì)把這個(gè)載波二次轉(zhuǎn)發(fā)上來。
處理措施:要避免中頻轉(zhuǎn)發(fā)干擾就要找到它。
假定轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬為常見的36MHz,經(jīng)地球站的ODU或者下變頻器,只有ODU或者下變頻器設(shè)定頻率+20~30MHz的載波能夠進(jìn)入中頻電纜,即使中頻上行頻率沒有設(shè)在70MHz,也只能影響到相鄰的轉(zhuǎn)發(fā)器。
所以查找的目標(biāo)應(yīng)該首先考慮本轉(zhuǎn)發(fā)器,其次是相鄰的轉(zhuǎn)發(fā)器。
查找的方法是讓用戶將上行功放電源關(guān)閉,看本轉(zhuǎn)發(fā)器上單載波旁邊的轉(zhuǎn)發(fā)干擾是否消失。
消失了,可以再反復(fù)關(guān)開幾次進(jìn)行驗(yàn)證。
仍然存在,就可以繼續(xù)查找其他用戶。
注意,有時(shí)候一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器上會(huì)同時(shí)有幾個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)干擾存在,特別是存在VSAT用戶的時(shí)候。
找到產(chǎn)生干擾的用戶以后,應(yīng)該讓該用戶檢查收發(fā)中頻電纜,必要時(shí)應(yīng)該更換,直到徹底解決問題。
三、衛(wèi)星通信系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢(shì)
隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展,衛(wèi)星通信的使用范圍越來越廣,服務(wù)水平也越來越高,雖然衛(wèi)星通信在發(fā)展的過程中遇到了不小的困難,遭受了很大挫折,但是衛(wèi)星通信的前景依然讓人看好。
衛(wèi)星通信的發(fā)展與一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)、國防發(fā)展密切相關(guān),未來衛(wèi)星通信將沿著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、以及信息化這“三化”方向前進(jìn),針對(duì)衛(wèi)星通信的未來發(fā)展趨勢(shì)而言,我們應(yīng)該在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上提高頻段頻譜的利用率,同時(shí)將IP與ATM技術(shù)相結(jié)合去建立衛(wèi)星寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)――國家信息高速公路;要進(jìn)一步去實(shí)現(xiàn)建立小型化、智能化、經(jīng)濟(jì)化未來的衛(wèi)星通信網(wǎng),實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶間可以利用衛(wèi)星進(jìn)行通信。
而不再需要基站;如果將衛(wèi)星與Internet網(wǎng)絡(luò)相連,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),這樣就可以利用寬帶衛(wèi)星進(jìn)行雙向傳輸,并且下載和地面網(wǎng)絡(luò)反饋的速度也得到了大幅提升,同時(shí)也大大減輕了頻譜擁擠現(xiàn)象以及抗干擾能力。
四、結(jié)束語
綜上所述,衛(wèi)星通信系統(tǒng)受到的干擾是多種多樣的,是各種因素共同作用的結(jié)果。
目前的研究技術(shù)對(duì)這些存在的干擾只能采取一定的防治措施,并不能完全避免和解除,通過采取相應(yīng)的處理措施盡可能的保障衛(wèi)星通信的正常暢通。
參 考 文 獻(xiàn)
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