《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于頻差的衛(wèi)星通信互調(diào)干擾源定位方法研究
電子技術(shù)應(yīng)用
李合金，王澤森，楊凌波，潘雷
中國人民解放軍63751部隊
摘要： 針對衛(wèi)星通信系統(tǒng)頻帶內(nèi)互調(diào)干擾的定位問題進行研究，分析互調(diào)干擾產(chǎn)生機理，并給出系統(tǒng)內(nèi)互調(diào)干擾定位方法。定量分析互調(diào)干擾頻譜特性，并結(jié)合頻譜管控站分配各站頻率，建立系統(tǒng)內(nèi)各站頻率及頻差動態(tài)數(shù)據(jù)庫，設(shè)計基于頻差的衛(wèi)星通信互調(diào)干擾源定位方法，精確定位干擾站。仿真結(jié)果驗證了該方案在互調(diào)干擾定位過程的可行性，有效降低了干擾定位時間并提升了準確定位干擾站的概率，為衛(wèi)星通信系統(tǒng)面臨此類干擾時的快速定位提供解決方法，對衛(wèi)星通信網(wǎng)的穩(wěn)定運行具有較大實際意義。
中圖分類號：TN927 文獻標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245134
中文引用格式： 李合金，王澤森，楊凌波，等. 基于頻差的衛(wèi)星通信互調(diào)干擾源定位方法研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(11)：114-119.
英文引用格式： Li Hejin，Wang Zesen，Yang Lingbo，et al. Research on the positioning method of intermodulation interference sources in satellite communication based on frequency difference[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(11)：114-119.
Research on the positioning method of intermodulation interference sources in satellite communication based on frequency difference
Li Hejin，Wang Zesen，Yang Lingbo，Pan Lei
63751 Troops of the Chinese People's Liberation Army
Abstract： In this paper, the location problem of intermodulation interference in satellite communication system is studied. The mechanism of intermodulation interference is analyzed, and the location method of intermodulation interference is given. Based on the quantitative analysis of intermodulation interference spectrum characteristics and the frequency allocation of each station by spectrum control station, a dynamic database of each station frequency and frequency difference in the system is established. An intermodulation interference source location method based on frequency difference is designed to accurately locate the interference stations. The simulation results verify the feasibility of the proposed scheme in the intermodulation interference positioning process, effectively reduce the time of disturbance positioning and improve the probability of accurate positioning of the disturbance station, which provides a solution for the rapid positioning of the satellite communication system in the face of such interference, and has great practical significance for the stable operation of the satellite communication network.
Key words : satellite communication；intermodulation interference；interference source location；frequency difference

引言

作為空間網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，衛(wèi)星通信因其覆蓋范圍廣泛、可遠程通信、射頻資源豐富和不受地理位置影響等優(yōu)勢而越來越受到關(guān)注。隨著我國衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用的快速發(fā)展，大功率多載波通信模式已成為衛(wèi)星通信網(wǎng)承載大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的主要手段。衛(wèi)星通信系統(tǒng)中存在多種形式干擾，在工程應(yīng)用實踐中，互調(diào)干擾是大范圍影響衛(wèi)星通信系統(tǒng)穩(wěn)定運行的一種干擾類型?；フ{(diào)信號是由信道設(shè)備例如功率放大器的非線性工作所產(chǎn)生，并遵循非線性轉(zhuǎn)移特性在原信號兩端以信號頻差規(guī)律分布的信號。當(dāng)產(chǎn)生互調(diào)信號的設(shè)備互調(diào)抑制度不符合指標(biāo)要求時，互調(diào)信號與原信號經(jīng)衛(wèi)星通信地球站天線輻射向衛(wèi)星，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器在接收衛(wèi)星通信地球站輻射的原信號的同時互調(diào)信號也被接收，互調(diào)信號與原信號一起被衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器放大并向地球轉(zhuǎn)發(fā)形成互調(diào)干擾?；フ{(diào)干擾可經(jīng)上行鏈路影響衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，從而導(dǎo)致多條衛(wèi)星通信鏈路同時出現(xiàn)異常，因此互調(diào)干擾普遍發(fā)生且更具嚴重性。在衛(wèi)星通信中，由于多種因素導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)器受到干擾無法避免，因而快速定位干擾是衛(wèi)星通信系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)。針對衛(wèi)星通信系統(tǒng)的干擾源定位問題，已有大量學(xué)者進行研究。文獻[1]提出了一種基于兩顆衛(wèi)星的干擾源定位方法。通過結(jié)合兩星間到達時間差(TDOA)和主星到達方向(DOA)兩個定位參數(shù)，從而獲得干擾源的三維位置。張軼等人[2]針對衛(wèi)星通信中的連續(xù)大功率干擾定位問題，提出基于混沌映射的單星干擾源位置識別方法。該方法利用混沌振子的初值敏感性進行信號相關(guān)性分析，可有效降低衛(wèi)星下行鏈路動態(tài)變化對上行鏈路的影響，進一步提升干擾源識別性能。文獻[3]設(shè)計了一種優(yōu)化的單站干擾定位方法。陳昊等人[4]在雙星定位互模糊函數(shù)算法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于正弦波高精度互模糊函數(shù)頻差估計方法，同時針對利用兩顆靜止通信衛(wèi)星實現(xiàn)干擾定位時主信號和輔助信號信噪比差異大、輔助信號微弱的問題，采用改進的互模糊度函數(shù)實現(xiàn)雙星TDOA和DOA的測量，實現(xiàn)對通信衛(wèi)星系統(tǒng)干擾信號的定位。文獻[5]提出了基于遺傳算法的高軌衛(wèi)星干擾源定位構(gòu)型優(yōu)化方法。國外學(xué)者Schena[6]與Kalantari[7]借助到達頻率技術(shù)，僅依靠通過單個衛(wèi)星獲得的測量來定位未知位置的干擾。

在實際工程應(yīng)用中，技術(shù)人員也針對衛(wèi)星通信中的干擾源定位問題進行研究，文獻[8]分析衛(wèi)星定位通信系統(tǒng)在運行過程中可能遇到的干擾類型,并提出了針對性的對策。成思玥等人[9]對同頻干擾的上行站定位問題進行深入研究，提出了解決定位同頻干擾上行站難點的兩種方法。文獻[10]針對地面無線電發(fā)射設(shè)備對衛(wèi)星的干擾定位問題，根據(jù)實際工作經(jīng)驗總結(jié)了干擾衛(wèi)星的地面信號特征,快速發(fā)現(xiàn)、定位干擾衛(wèi)星地面信號的技術(shù)要求以及實際應(yīng)用驗證和建議。文獻[11]針對衛(wèi)星通信系統(tǒng)中頻轉(zhuǎn)發(fā)干擾的快速定位問題進行了研究，結(jié)合在網(wǎng)衛(wèi)星地面站的運行情況建立頻偏數(shù)據(jù)庫，通過設(shè)計基于頻偏的中頻轉(zhuǎn)發(fā)干擾定位算法，精確定位轉(zhuǎn)發(fā)干擾的地球站。

以上文獻在理論技術(shù)原理方面或工程實踐應(yīng)用方面對衛(wèi)星通信系統(tǒng)不同形式的干擾源定位方法做出研究，然而針對衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的互調(diào)干擾問題研究較少，文獻[12]采用四相擴頻技術(shù)可以在信號解擴后完全消除三階和五階的互調(diào)干擾。但在工程實際應(yīng)用中，受信道設(shè)備使用性能影響，互調(diào)干擾不可避免，且對衛(wèi)星通信系統(tǒng)安全造成嚴重威脅。目前尚無學(xué)者及工程人員針對衛(wèi)星通信系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的互調(diào)干擾的定位問題進行研究，本文從互調(diào)干擾產(chǎn)生機理出發(fā)，結(jié)合工程應(yīng)用實踐，借助建立系統(tǒng)內(nèi)各站頻率及頻差動態(tài)數(shù)據(jù)庫，設(shè)計基于頻差的衛(wèi)星通信互調(diào)干擾源定位方法，具有較大工程應(yīng)用價值。


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作者信息：

李合金，王澤森，楊凌波，潘雷

（中國人民解放軍63751部隊）


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