自适应跳频在卫星通信抗干扰中的应用

    孟祥辉

    摘要：在我国现阶段的卫星通信系统中，多频时分多址技术是一种比较流行的技术，其具备相对完善的跳频能力，也能够以此为基础，实现较好的抗干扰效果。文章主要以多频时分多址技术为研究基点，分析当前的自适应跳频技术，并研究在卫星通信过程中，对相关干扰的检测，最后论述自适应跳频对干扰的躲避应用。

    关键词：自适应跳频；卫星通信；抗干扰；多频时分多址

    多频时分多址技术，英文简称MF TDMA，在卫星通信系统中，其本身实际上是一种没有抗干扰能力的技术，但为了提升其应用能力，在一些特殊条件下，需要与跳频结合，从而达到提升其抗干扰能力的目的。自适应跳频是一种以自动信道质量分析为前提的应用技术，其工作过程中能够实现自适应，从而避免受到一些频点的干扰，尽可能地降低通信过程中的干扰，保证卫星通信质量。

    1多频时分多址技术

    在卫星通信系统中，多频时分多址的帧结构中，会存在很多载波信道，这些载波会根据一定的规律被分成若干个时间帧，而每个时间帧还会被划分成一些时隙来实现卫星的正常通信。在这个过程中，每个载波进行通信的速率是各不相同的，通过这样的设计，能够让用户与业务在接入的过程中更加灵活，满足当前的实际需求，也在很大程度上提升了卫星信道的利用率。

    多频时分多址技术的另一个特点，是具备一个非常标准的时间基准，该指标在全网范围内都是统一的。卫星在进行通信过程中，不可避免地会涉及到一系列的控制，如功率、频率以及定时等，这时，网内终端便会根据需求进行时隙跳变，从与之相对应的载波上实现突发通信的接收，而其他时间则固守“岗位”。因此，根据上述特点，多频时分多址技术能够很容易地与跳频技术相结合，从而实现卫星通信的抗干扰目的。

    2自适应跳频技术

    在现阶段的卫星通信系统中，比较常见的抗干扰方法主要是链路干扰，具体分为上行与下行2种；而以信号特点为基础则可以分为宽带、部分频带、多频连续波以及频率跟踪4种。对以上干扰来说，自适应跳频技术都有比较良好的控制效果，能够有效地对干扰信号进行抑制与削弱。相比于常规跳频，自适应跳频增加了干扰检测装置，安装在系统的接收端，能够实现对信道质量的实时准确的评估，还可以通过自适应的方式，来实现干扰躲避。

    将自适应跳频技术应用到多频时分多址卫星通信系统中的过程中，一般要通过相应的检测技术，对信道的上行与下行链路进行质量评估，从而实现对干扰的有效识别，与此同时，自动选取最佳的躲避技术来降低干扰。从多频时分多址的技术特点出发，可以通过定时基准来实现相应跳频图案的生成，并以此为基础，运用与之相对应的干扰检测技术，以实现对干扰频点的有效躲避。在进行跳频通信时，多频时分多址系统中所拥有的空间时隙会根据一定规律对空间站进行哑数据突发的实时发送，从而对系统中的帧结构与关键帧实现更有效的保护。

    3卫星通信过程中干扰检测

    想要实现自适应跳频，首先需要运用相应技术，对受干扰信道中干扰因素进行准确实时的估计，当前运用比较普遍的估计方法主要有FFT功率检测、信噪比判别以及误码特性等3种。自适应跳频在通信过程中，其所运用的接收机可以对有效的频点利用以及定时等信息进行精确提取，因此，运用估计速度较快、估计结果较准确的FFT功率检测更合适。在特殊情况下，也可以运用另外2种方法对其进行辅助检测，以实现对不可用频点的有效识别。

    以自适应跳频卫星通信的主要特点为基础，在进行跳频通信时，干扰检测设备会对频带范围内所接收到的所有信噪比与功率进行分析与估计，进而得出与系统内各个频点相适应的干扰检测门限。设备在对数据进行接收的过程中，还会通过FFT对跳频带宽中不符合信号频点的所有功率进行快速准确的分析，从而实现对受干扰频点的确定。如果跳频的带宽相对较宽，或相应接收机没有足够的信息处理能力，也可以运用另一种方法进行受干扰频点的确定，即逐频带分析方法。

    需要注意的是，多频时分多址自适应跳频卫星通信系统在运行过程中，一般其解调器的配置不止一个，其原因在于这种配置方法可以实现大站与小站之间的有效组网，还能够在其接收能力内进行有效扩展。在这个过程中，还能够实现对多载波中绝大多数突发数据的解调，利用自适应跳频技术进行通信时，能够通过多解调器系统中的其他解调器来实现对干扰的检测。

    4自适应跳频对干扰的躲避

    4.1自适应跳频干扰躲避方式

    在自适应跳频中，想要实现干扰的自适应躲避，需要通过2种方式：（1）集中控制。这种控制方式主要指的是在干扰检测站中，装置干扰检测的相关设备，以此实时检测对应信道的状态，还可以将被干扰的频点下发，下发过程一般在控制或广播突发中。如果入网终端对干扰频点的相关信息完成了接收，那么便可以在跳频频率中，对被干扰频点进行同步屏蔽，通过这种方式，能够在很大程度上提升干扰躲避效果。这种方式的特点在于，在干扰躲避过程中，不需要业务站的参与也能够对受干扰频点实现准确检测，另外，整个系统只需要一台抗干扰检测设备，在很大程度上节省成本的同时，运用能力更强的设备。（2）分布控制。这种方式主要指的是根据业务站的数量，将干扰检测设各划分成若干份，并将其有序分配到相应的业务站中，在其下行链路上进行干扰频点的检测。通过这种方式，业务站在对突发进行接收的过程中，还能够对下一个突发进行检测，主要是检测其发送与接收频点上的干扰信号，并以此为依据，对干扰进行躲避。该方法的实时性相对较强，如果干扰信号发生变化，该方法能够快速做出相关反应。

    4.22种躲避方式的不足

    以上2种方式主要适用于卫星通信过程中上行链路存在干扰的情况，但针对下行链路干扰的效果欠佳。运用集中控制方式进行检测，不能囊括其他区域业务站中存在于下行链路的主要干扰频点，另外，如果主站中的下行链路受到干扰，其他业务站也不能实现对被干扰频点的使用。运用分布式控制方式进行检测，可能会导致双方在通信过程中，对干扰的检测结果出现偏差，从而造成系统在躲避干扰的过程中出现丢帧现象。

    4.3解决方法

    为了解决上述不足，可以以分布式干扰检测为依托，提出一种与自适应跳频多频时分多址相适应的技术，实现对干扰的有效检测与躲避。在干扰技术中，对于网内的业务站，主要运用的是干扰检测设备与非主调节器进行相关检测，对其信道受干扰情况进行有效分析。其可以在保留分布控制方式优势的同时，将准确的检测结果运用申请突发的方式，向主站进行发送，在主站收到突发以后，会运用与之相适应的方法对上行与下行干扰进行识别。

    如果识别出来的是上行干扰，则将被干扰频点进行下发处理，前提是要将其放在控制突发中，与此同时，整个网络终端都会在同一时间对被干扰频点进行评比；如果识别出来的是下行干扰，系统会对每一个相关站中受到干扰的频点进行记录，在进行信道资源分配的过程中，对每时隙的频点进行准确计算，之后以目的站中显示出来的被干扰频点进行时隙的调整与分配，从而实现对干扰的躲避。

    通过这种方式进行调整以后，能够对全网中的干扰进行全面系统的检测，并掌握干扰的分布状态，不仅具有较强的实时性，而且不会对其他区域中的业务站产生负面影响。

    5结语

    综上所述，本文以多频时分多址系统为基础，提出了具有更强抗干扰能力的自适应跳频技术。该技术以分布式干扰检测为依托，可以对整个网络中的干扰分布状态进行有效的综合分析，与此同时，还可以对卫星信道中上行与下行链路的相关干扰进行高质量躲避，并提升其频谱的干扰利用率，在很大程度上降低干扰对通信系统的负面影响，是当前非常好的一种卫星通信抗干扰技术。