自適應跳頻在衛星通信抗干擾中的應用

孟祥輝

摘要：在我國現階段的衛星通信系統中，多頻時分多址技術是一種比較流行的技術，其具備相對完善的跳頻能力，也能夠以此為基礎，實現較好的抗干擾效果。文章主要以多頻時分多址技術為研究基點，分析當前的自適應跳頻技術，并研究在衛星通信過程中，對相關干擾的檢測，最后論述自適應跳頻對干擾的躲避應用。

關鍵詞：自適應跳頻；衛星通信；抗干擾；多頻時分多址

多頻時分多址技術，英文簡稱MF TDMA，在衛星通信系統中，其本身實際上是一種沒有抗干擾能力的技術，但為了提升其應用能力，在一些特殊條件下，需要與跳頻結合，從而達到提升其抗干擾能力的目的。自適應跳頻是一種以自動信道質量分析為前提的應用技術，其工作過程中能夠實現自適應，從而避免受到一些頻點的干擾，盡可能地降低通信過程中的干擾，保證衛星通信質量。

1多頻時分多址技術

在衛星通信系統中，多頻時分多址的幀結構中，會存在很多載波信道，這些載波會根據一定的規律被分成若干個時間幀，而每個時間幀還會被劃分成一些時隙來實現衛星的正常通信。在這個過程中，每個載波進行通信的速率是各不相同的，通過這樣的設計，能夠讓用戶與業務在接入的過程中更加靈活，滿足當前的實際需求，也在很大程度上提升了衛星信道的利用率。

多頻時分多址技術的另一個特點，是具備一個非常標準的時間基準，該指標在全網范圍內都是統一的。衛星在進行通信過程中，不可避免地會涉及到一系列的控制，如功率、頻率以及定時等，這時，網內終端便會根據需求進行時隙跳變，從與之相對應的載波上實現突發通信的接收，而其他時間則固守“崗位”。因此，根據上述特點，多頻時分多址技術能夠很容易地與跳頻技術相結合，從而實現衛星通信的抗干擾目的。

2自適應跳頻技術

在現階段的衛星通信系統中，比較常見的抗干擾方法主要是鏈路干擾，具體分為上行與下行2種；而以信號特點為基礎則可以分為寬帶、部分頻帶、多頻連續波以及頻率跟蹤4種。對以上干擾來說，自適應跳頻技術都有比較良好的控制效果，能夠有效地對干擾信號進行抑制與削弱。相比于常規跳頻，自適應跳頻增加了干擾檢測裝置，安裝在系統的接收端，能夠實現對信道質量的實時準確的評估，還可以通過自適應的方式，來實現干擾躲避。

將自適應跳頻技術應用到多頻時分多址衛星通信系統中的過程中，一般要通過相應的檢測技術，對信道的上行與下行鏈路進行質量評估，從而實現對干擾的有效識別，與此同時，自動選取最佳的躲避技術來降低干擾。從多頻時分多址的技術特點出發，可以通過定時基準來實現相應跳頻圖案的生成，并以此為基礎，運用與之相對應的干擾檢測技術，以實現對干擾頻點的有效躲避。在進行跳頻通信時，多頻時分多址系統中所擁有的空間時隙會根據一定規律對空間站進行啞數據突發的實時發送，從而對系統中的幀結構與關鍵幀實現更有效的保護。

3衛星通信過程中干擾檢測

想要實現自適應跳頻，首先需要運用相應技術，對受干擾信道中干擾因素進行準確實時的估計，當前運用比較普遍的估計方法主要有FFT功率檢測、信噪比判別以及誤碼特性等3種。自適應跳頻在通信過程中，其所運用的接收機可以對有效的頻點利用以及定時等信息進行精確提取，因此，運用估計速度較快、估計結果較準確的FFT功率檢測更合適。在特殊情況下，也可以運用另外2種方法對其進行輔助檢測，以實現對不可用頻點的有效識別。

以自適應跳頻衛星通信的主要特點為基礎，在進行跳頻通信時，干擾檢測設備會對頻帶范圍內所接收到的所有信噪比與功率進行分析與估計，進而得出與系統內各個頻點相適應的干擾檢測門限。設備在對數據進行接收的過程中，還會通過FFT對跳頻帶寬中不符合信號頻點的所有功率進行快速準確的分析，從而實現對受干擾頻點的確定。如果跳頻的帶寬相對較寬，或相應接收機沒有足夠的信息處理能力，也可以運用另一種方法進行受干擾頻點的確定，即逐頻帶分析方法。

需要注意的是，多頻時分多址自適應跳頻衛星通信系統在運行過程中，一般其解調器的配置不止一個，其原因在于這種配置方法可以實現大站與小站之間的有效組網，還能夠在其接收能力內進行有效擴展。在這個過程中，還能夠實現對多載波中絕大多數突發數據的解調，利用自適應跳頻技術進行通信時，能夠通過多解調器系統中的其他解調器來實現對干擾的檢測。

4自適應跳頻對干擾的躲避

4.1自適應跳頻干擾躲避方式

在自適應跳頻中，想要實現干擾的自適應躲避，需要通過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站中，裝置干擾檢測的相關設備，以此實時檢測對應信道的狀態，還可以將被干擾的頻點下發，下發過程一般在控制或廣播突發中。如果入網終端對干擾頻點的相關信息完成了接收，那么便可以在跳頻頻率中，對被干擾頻點進行同步屏蔽，通過這種方式，能夠在很大程度上提升干擾躲避效果。這種方式的特點在于，在干擾躲避過程中，不需要業務站的參與也能夠對受干擾頻點實現準確檢測，另外，整個系統只需要一臺抗干擾檢測設備，在很大程度上節省成本的同時，運用能力更強的設備。（2）分布控制。這種方式主要指的是根據業務站的數量，將干擾檢測設各劃分成若干份，并將其有序分配到相應的業務站中，在其下行鏈路上進行干擾頻點的檢測。通過這種方式，業務站在對突發進行接收的過程中，還能夠對下一個突發進行檢測，主要是檢測其發送與接收頻點上的干擾信號，并以此為依據，對干擾進行躲避。該方法的實時性相對較強，如果干擾信號發生變化，該方法能夠快速做出相關反應。

4.22種躲避方式的不足

以上2種方式主要適用于衛星通信過程中上行鏈路存在干擾的情況，但針對下行鏈路干擾的效果欠佳。運用集中控制方式進行檢測，不能囊括其他區域業務站中存在于下行鏈路的主要干擾頻點，另外，如果主站中的下行鏈路受到干擾，其他業務站也不能實現對被干擾頻點的使用。運用分布式控制方式進行檢測，可能會導致雙方在通信過程中，對干擾的檢測結果出現偏差，從而造成系統在躲避干擾的過程中出現丟幀現象。

4.3解決方法

為了解決上述不足，可以以分布式干擾檢測為依托，提出一種與自適應跳頻多頻時分多址相適應的技術，實現對干擾的有效檢測與躲避。在干擾技術中，對于網內的業務站，主要運用的是干擾檢測設備與非主調節器進行相關檢測，對其信道受干擾情況進行有效分析。其可以在保留分布控制方式優勢的同時，將準確的檢測結果運用申請突發的方式，向主站進行發送，在主站收到突發以后，會運用與之相適應的方法對上行與下行干擾進行識別。

如果識別出來的是上行干擾，則將被干擾頻點進行下發處理，前提是要將其放在控制突發中，與此同時，整個網絡終端都會在同一時間對被干擾頻點進行評比；如果識別出來的是下行干擾，系統會對每一個相關站中受到干擾的頻點進行記錄，在進行信道資源分配的過程中，對每時隙的頻點進行準確計算，之后以目的站中顯示出來的被干擾頻點進行時隙的調整與分配，從而實現對干擾的躲避。

通過這種方式進行調整以后，能夠對全網中的干擾進行全面系統的檢測，并掌握干擾的分布狀態，不僅具有較強的實時性，而且不會對其他區域中的業務站產生負面影響。

5結語

綜上所述，本文以多頻時分多址系統為基礎，提出了具有更強抗干擾能力的自適應跳頻技術。該技術以分布式干擾檢測為依托，可以對整個網絡中的干擾分布狀態進行有效的綜合分析，與此同時，還可以對衛星信道中上行與下行鏈路的相關干擾進行高質量躲避，并提升其頻譜的干擾利用率，在很大程度上降低干擾對通信系統的負面影響，是當前非常好的一種衛星通信抗干擾技術。