自適應(yīng)跳頻在衛(wèi)星通信抗干擾中的應(yīng)用

孟祥輝

摘要：在我國(guó)現(xiàn)階段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，多頻時(shí)分多址技術(shù)是一種比較流行的技術(shù)，其具備相對(duì)完善的跳頻能力，也能夠以此為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)較好的抗干擾效果。文章主要以多頻時(shí)分多址技術(shù)為研究基點(diǎn)，分析當(dāng)前的自適應(yīng)跳頻技術(shù)，并研究在衛(wèi)星通信過(guò)程中，對(duì)相關(guān)干擾的檢測(cè)，最后論述自適應(yīng)跳頻對(duì)干擾的躲避應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：自適應(yīng)跳頻；衛(wèi)星通信；抗干擾；多頻時(shí)分多址

多頻時(shí)分多址技術(shù)，英文簡(jiǎn)稱(chēng)MF TDMA，在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，其本身實(shí)際上是一種沒(méi)有抗干擾能力的技術(shù)，但為了提升其應(yīng)用能力，在一些特殊條件下，需要與跳頻結(jié)合，從而達(dá)到提升其抗干擾能力的目的。自適應(yīng)跳頻是一種以自動(dòng)信道質(zhì)量分析為前提的應(yīng)用技術(shù)，其工作過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)，從而避免受到一些頻點(diǎn)的干擾，盡可能地降低通信過(guò)程中的干擾，保證衛(wèi)星通信質(zhì)量。

1多頻時(shí)分多址技術(shù)

在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，多頻時(shí)分多址的幀結(jié)構(gòu)中，會(huì)存在很多載波信道，這些載波會(huì)根據(jù)一定的規(guī)律被分成若干個(gè)時(shí)間幀，而每個(gè)時(shí)間幀還會(huì)被劃分成一些時(shí)隙來(lái)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的正常通信。在這個(gè)過(guò)程中，每個(gè)載波進(jìn)行通信的速率是各不相同的，通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，能夠讓用戶(hù)與業(yè)務(wù)在接入的過(guò)程中更加靈活，滿(mǎn)足當(dāng)前的實(shí)際需求，也在很大程度上提升了衛(wèi)星信道的利用率。

多頻時(shí)分多址技術(shù)的另一個(gè)特點(diǎn)，是具備一個(gè)非常標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間基準(zhǔn)，該指標(biāo)在全網(wǎng)范圍內(nèi)都是統(tǒng)一的。衛(wèi)星在進(jìn)行通信過(guò)程中，不可避免地會(huì)涉及到一系列的控制，如功率、頻率以及定時(shí)等，這時(shí)，網(wǎng)內(nèi)終端便會(huì)根據(jù)需求進(jìn)行時(shí)隙跳變，從與之相對(duì)應(yīng)的載波上實(shí)現(xiàn)突發(fā)通信的接收，而其他時(shí)間則固守“崗位”。因此，根據(jù)上述特點(diǎn)，多頻時(shí)分多址技術(shù)能夠很容易地與跳頻技術(shù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信的抗干擾目的。

2自適應(yīng)跳頻技術(shù)

在現(xiàn)階段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，比較常見(jiàn)的抗干擾方法主要是鏈路干擾，具體分為上行與下行2種；而以信號(hào)特點(diǎn)為基礎(chǔ)則可以分為寬帶、部分頻帶、多頻連續(xù)波以及頻率跟蹤4種。對(duì)以上干擾來(lái)說(shuō)，自適應(yīng)跳頻技術(shù)都有比較良好的控制效果，能夠有效地對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行抑制與削弱。相比于常規(guī)跳頻，自適應(yīng)跳頻增加了干擾檢測(cè)裝置，安裝在系統(tǒng)的接收端，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信道質(zhì)量的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的評(píng)估，還可以通過(guò)自適應(yīng)的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)干擾躲避。

將自適應(yīng)跳頻技術(shù)應(yīng)用到多頻時(shí)分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的過(guò)程中，一般要通過(guò)相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)，對(duì)信道的上行與下行鏈路進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾的有效識(shí)別，與此同時(shí)，自動(dòng)選取最佳的躲避技術(shù)來(lái)降低干擾。從多頻時(shí)分多址的技術(shù)特點(diǎn)出發(fā)，可以通過(guò)定時(shí)基準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)跳頻圖案的生成，并以此為基礎(chǔ)，運(yùn)用與之相對(duì)應(yīng)的干擾檢測(cè)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾頻點(diǎn)的有效躲避。在進(jìn)行跳頻通信時(shí)，多頻時(shí)分多址系統(tǒng)中所擁有的空間時(shí)隙會(huì)根據(jù)一定規(guī)律對(duì)空間站進(jìn)行啞數(shù)據(jù)突發(fā)的實(shí)時(shí)發(fā)送，從而對(duì)系統(tǒng)中的幀結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵幀實(shí)現(xiàn)更有效的保護(hù)。

3衛(wèi)星通信過(guò)程中干擾檢測(cè)

想要實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)跳頻，首先需要運(yùn)用相應(yīng)技術(shù)，對(duì)受干擾信道中干擾因素進(jìn)行準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的估計(jì)，當(dāng)前運(yùn)用比較普遍的估計(jì)方法主要有FFT功率檢測(cè)、信噪比判別以及誤碼特性等3種。自適應(yīng)跳頻在通信過(guò)程中，其所運(yùn)用的接收機(jī)可以對(duì)有效的頻點(diǎn)利用以及定時(shí)等信息進(jìn)行精確提取，因此，運(yùn)用估計(jì)速度較快、估計(jì)結(jié)果較準(zhǔn)確的FFT功率檢測(cè)更合適。在特殊情況下，也可以運(yùn)用另外2種方法對(duì)其進(jìn)行輔助檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不可用頻點(diǎn)的有效識(shí)別。

以自適應(yīng)跳頻衛(wèi)星通信的主要特點(diǎn)為基礎(chǔ)，在進(jìn)行跳頻通信時(shí)，干擾檢測(cè)設(shè)備會(huì)對(duì)頻帶范圍內(nèi)所接收到的所有信噪比與功率進(jìn)行分析與估計(jì)，進(jìn)而得出與系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)頻點(diǎn)相適應(yīng)的干擾檢測(cè)門(mén)限。設(shè)備在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收的過(guò)程中，還會(huì)通過(guò)FFT對(duì)跳頻帶寬中不符合信號(hào)頻點(diǎn)的所有功率進(jìn)行快速準(zhǔn)確的分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)受干擾頻點(diǎn)的確定。如果跳頻的帶寬相對(duì)較寬，或相應(yīng)接收機(jī)沒(méi)有足夠的信息處理能力，也可以運(yùn)用另一種方法進(jìn)行受干擾頻點(diǎn)的確定，即逐頻帶分析方法。

需要注意的是，多頻時(shí)分多址自適應(yīng)跳頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，一般其解調(diào)器的配置不止一個(gè)，其原因在于這種配置方法可以實(shí)現(xiàn)大站與小站之間的有效組網(wǎng)，還能夠在其接收能力內(nèi)進(jìn)行有效擴(kuò)展。在這個(gè)過(guò)程中，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多載波中絕大多數(shù)突發(fā)數(shù)據(jù)的解調(diào)，利用自適應(yīng)跳頻技術(shù)進(jìn)行通信時(shí)，能夠通過(guò)多解調(diào)器系統(tǒng)中的其他解調(diào)器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾的檢測(cè)。

4自適應(yīng)跳頻對(duì)干擾的躲避

4.1自適應(yīng)跳頻干擾躲避方式

在自適應(yīng)跳頻中，想要實(shí)現(xiàn)干擾的自適應(yīng)躲避，需要通過(guò)2種方式：（1）集中控制。這種控制方式主要指的是在干擾檢測(cè)站中，裝置干擾檢測(cè)的相關(guān)設(shè)備，以此實(shí)時(shí)檢測(cè)對(duì)應(yīng)信道的狀態(tài)，還可以將被干擾的頻點(diǎn)下發(fā)，下發(fā)過(guò)程一般在控制或廣播突發(fā)中。如果入網(wǎng)終端對(duì)干擾頻點(diǎn)的相關(guān)信息完成了接收，那么便可以在跳頻頻率中，對(duì)被干擾頻點(diǎn)進(jìn)行同步屏蔽，通過(guò)這種方式，能夠在很大程度上提升干擾躲避效果。這種方式的特點(diǎn)在于，在干擾躲避過(guò)程中，不需要業(yè)務(wù)站的參與也能夠?qū)κ芨蓴_頻點(diǎn)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確檢測(cè)，另外，整個(gè)系統(tǒng)只需要一臺(tái)抗干擾檢測(cè)設(shè)備，在很大程度上節(jié)省成本的同時(shí)，運(yùn)用能力更強(qiáng)的設(shè)備。（2）分布控制。這種方式主要指的是根據(jù)業(yè)務(wù)站的數(shù)量，將干擾檢測(cè)設(shè)各劃分成若干份，并將其有序分配到相應(yīng)的業(yè)務(wù)站中，在其下行鏈路上進(jìn)行干擾頻點(diǎn)的檢測(cè)。通過(guò)這種方式，業(yè)務(wù)站在對(duì)突發(fā)進(jìn)行接收的過(guò)程中，還能夠?qū)ο乱粋€(gè)突發(fā)進(jìn)行檢測(cè)，主要是檢測(cè)其發(fā)送與接收頻點(diǎn)上的干擾信號(hào)，并以此為依據(jù)，對(duì)干擾進(jìn)行躲避。該方法的實(shí)時(shí)性相對(duì)較強(qiáng)，如果干擾信號(hào)發(fā)生變化，該方法能夠快速做出相關(guān)反應(yīng)。

4.22種躲避方式的不足

以上2種方式主要適用于衛(wèi)星通信過(guò)程中上行鏈路存在干擾的情況，但針對(duì)下行鏈路干擾的效果欠佳。運(yùn)用集中控制方式進(jìn)行檢測(cè)，不能囊括其他區(qū)域業(yè)務(wù)站中存在于下行鏈路的主要干擾頻點(diǎn)，另外，如果主站中的下行鏈路受到干擾，其他業(yè)務(wù)站也不能實(shí)現(xiàn)對(duì)被干擾頻點(diǎn)的使用。運(yùn)用分布式控制方式進(jìn)行檢測(cè)，可能會(huì)導(dǎo)致雙方在通信過(guò)程中，對(duì)干擾的檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)偏差，從而造成系統(tǒng)在躲避干擾的過(guò)程中出現(xiàn)丟幀現(xiàn)象。

4.3解決方法

為了解決上述不足，可以以分布式干擾檢測(cè)為依托，提出一種與自適應(yīng)跳頻多頻時(shí)分多址相適應(yīng)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾的有效檢測(cè)與躲避。在干擾技術(shù)中，對(duì)于網(wǎng)內(nèi)的業(yè)務(wù)站，主要運(yùn)用的是干擾檢測(cè)設(shè)備與非主調(diào)節(jié)器進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，對(duì)其信道受干擾情況進(jìn)行有效分析。其可以在保留分布控制方式優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，將準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果運(yùn)用申請(qǐng)突發(fā)的方式，向主站進(jìn)行發(fā)送，在主站收到突發(fā)以后，會(huì)運(yùn)用與之相適應(yīng)的方法對(duì)上行與下行干擾進(jìn)行識(shí)別。

如果識(shí)別出來(lái)的是上行干擾，則將被干擾頻點(diǎn)進(jìn)行下發(fā)處理，前提是要將其放在控制突發(fā)中，與此同時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端都會(huì)在同一時(shí)間對(duì)被干擾頻點(diǎn)進(jìn)行評(píng)比；如果識(shí)別出來(lái)的是下行干擾，系統(tǒng)會(huì)對(duì)每一個(gè)相關(guān)站中受到干擾的頻點(diǎn)進(jìn)行記錄，在進(jìn)行信道資源分配的過(guò)程中，對(duì)每時(shí)隙的頻點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，之后以目的站中顯示出來(lái)的被干擾頻點(diǎn)進(jìn)行時(shí)隙的調(diào)整與分配，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾的躲避。

通過(guò)這種方式進(jìn)行調(diào)整以后，能夠?qū)θW(wǎng)中的干擾進(jìn)行全面系統(tǒng)的檢測(cè)，并掌握干擾的分布狀態(tài)，不僅具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，而且不會(huì)對(duì)其他區(qū)域中的業(yè)務(wù)站產(chǎn)生負(fù)面影響。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文以多頻時(shí)分多址系統(tǒng)為基礎(chǔ)，提出了具有更強(qiáng)抗干擾能力的自適應(yīng)跳頻技術(shù)。該技術(shù)以分布式干擾檢測(cè)為依托，可以對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的干擾分布狀態(tài)進(jìn)行有效的綜合分析，與此同時(shí)，還可以對(duì)衛(wèi)星信道中上行與下行鏈路的相關(guān)干擾進(jìn)行高質(zhì)量躲避，并提升其頻譜的干擾利用率，在很大程度上降低干擾對(duì)通信系統(tǒng)的負(fù)面影響，是當(dāng)前非常好的一種衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)。