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(hào)同頻干擾問題時(shí)有發(fā)生，對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行快速準(zhǔn)確定位并消除干擾確保衛(wèi)星通信設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)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(hù)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(hào)的定位原理，結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)同頻干擾的上行鏈路定位問題進(jìn)行深入研究，提出了解決定位同頻干擾上行鏈路難點(diǎn)的兩種方法并分析了這兩種方法的特點(diǎn)和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用案例分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了這兩種方法的準(zhǔn)確性和高效性，對(duì)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(hào)對(duì)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(shì)，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(dān)的通信業(yè)務(wù)繁多，衛(wèi)星通信系統(tǒng)復(fù)雜，當(dāng)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(guó)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(shì)，嚴(yán)重侵害了我國(guó)頻譜資源的用頻秩序和合法用戶的利益。面對(duì)種類眾多的衛(wèi)星干擾信號(hào)，定位干擾信號(hào)上行站是加強(qiáng)衛(wèi)星頻譜源管理的必要技術(shù)手段之一。本文針對(duì)當(dāng)前存在的問題，結(jié)合實(shí)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(duì)定位干擾信號(hào)上行站存在的問題提出兩種解決方法并結(jié)合實(shí)際案例分析，驗(yàn)證了這兩種方法的準(zhǔn)確性和可靠性，滿足我們當(dāng)前工作的需求，具有一定的實(shí)踐意義。

1同頻干擾的特征和危害

同頻干擾是指干擾信號(hào)與合法業(yè)務(wù)信號(hào)的發(fā)射頻率相同或部分相同，形成干擾信號(hào)和合法業(yè)務(wù)信號(hào)疊加的情況，最差的情況是，干擾信號(hào)可能淹沒在合法業(yè)務(wù)信號(hào)下，且?guī)捙c合法業(yè)務(wù)信號(hào)相近，這類干擾嚴(yán)重影響了合法用戶的通信質(zhì)量，導(dǎo)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(duì)衛(wèi)星干擾信號(hào)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(hào)的定位也是通過雙星定位實(shí)現(xiàn)，但由于干擾信號(hào)與業(yè)務(wù)信號(hào)的疊加，給定位工作帶來難度。

2.1雙星定位原理

對(duì)干擾信號(hào)的上行站進(jìn)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(hào)，建立定位接收鏈路，受擾衛(wèi)星信號(hào)和定位鄰星信號(hào)同時(shí)采集用于定位計(jì)算。干擾信號(hào)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(hào)經(jīng)由2顆不同的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)，到達(dá)接收站。不同的轉(zhuǎn)發(fā)路徑造成主瓣和旁瓣到達(dá)接收站存在時(shí)間差，稱為TDOA（TimeDifferenceofArrival）。同時(shí)，由衛(wèi)星攝動(dòng)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(diǎn)即為干擾信號(hào)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(gè)位置都對(duì)應(yīng)唯一的一組TDOA和FDOA。定位系統(tǒng)在完成信號(hào)采集后，利用正交模糊函數(shù)對(duì)來自受擾衛(wèi)星信號(hào)和定位鄰星的同一個(gè)頻率的采集信號(hào)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，得到相關(guān)峰，即TDOA和FDOA。

2.2同頻干擾定位的難點(diǎn)和解決方法研究

在實(shí)際案件中，干擾信號(hào)的帶寬小于或等于受擾信號(hào)的帶寬，發(fā)射功率也遠(yuǎn)小于受擾信號(hào)，在頻譜監(jiān)測(cè)中，干擾信號(hào)淹沒在受擾信號(hào)中，對(duì)干擾信號(hào)的采集的同時(shí)，不可避免的采集了受擾信號(hào)，因此在定位相關(guān)時(shí)會(huì)得到多個(gè)相關(guān)峰，正確提取干擾信號(hào)的相關(guān)峰是同頻干擾定位的難點(diǎn)。經(jīng)過多品牌定位系統(tǒng)在同頻干擾定位中的實(shí)踐，提出以下兩種解決方法。方法一：當(dāng)干擾信號(hào)帶寬小于受擾信號(hào)時(shí)，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(hào)的頻率、帶寬、相關(guān)時(shí)長(zhǎng)、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(duì)同頻干擾定位。具體步驟為：一是對(duì)受擾信號(hào)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，得到受擾信號(hào)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(hào)的TDOA或FDOA排除，再對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，可以獲得干擾信號(hào)的TDOA和FDOA數(shù)值，完成定位。方法二：當(dāng)干擾信號(hào)帶寬小于受擾信號(hào)時(shí)，利用信號(hào)對(duì)消技術(shù)解決同頻干擾定位。在干擾信號(hào)發(fā)射功率小，信噪比遠(yuǎn)低于受擾信號(hào)時(shí)，無法通過增加相關(guān)時(shí)長(zhǎng)獲得干擾信號(hào)的相關(guān)峰時(shí)，或干擾信號(hào)與受擾信號(hào)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(hào)的相關(guān)峰時(shí)，可通過信號(hào)對(duì)消技術(shù)解決此問題。具體步驟為：一是對(duì)受擾信號(hào)進(jìn)行完整采集并采用信號(hào)對(duì)消技術(shù);二是在此基礎(chǔ)上，對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行定位，獲得相關(guān)峰，完成定位。上述兩種解決方法進(jìn)行比較可知，引入信號(hào)對(duì)消技術(shù)的適用范圍更廣，定位時(shí)不受受擾信號(hào)的影響，但對(duì)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(hào)對(duì)消，窄帶采集用于定位，而且需要定位系統(tǒng)具備信號(hào)分析功能和強(qiáng)大運(yùn)算性能，用于解決提高信號(hào)對(duì)消效果和縮短信號(hào)對(duì)消耗時(shí)。排除受擾信號(hào)位置的方法雖然有一定的局限性，但對(duì)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(shí)現(xiàn)。當(dāng)干擾信號(hào)帶寬等于受擾信號(hào)時(shí)，無法通過上述兩種技術(shù)手段排除受擾信號(hào)在定位過程中的影響，需要通過行政手段，與臺(tái)站管理部門或衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商的配合，獲得受擾信號(hào)的位置，再解決干擾信號(hào)的定位。

3結(jié)束語

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

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