信息技術(shù)專業(yè) 一種MF-TDMA通信體制下的抗干擾技術(shù)

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1、一種MF-TDMA通信體制下的抗干擾技術(shù) 摘要 分析MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其自身的門限終端就擁有保護時間頻率跳變的功能，通過與跳頻進行有機結(jié)合，從而實現(xiàn)抗干擾的最終目標。本文分析MF- TDMA衛(wèi)星通信和自適應跳頻技術(shù)，歸納并總結(jié)二者的特征，對比應用范圍比較廣的自適應跳頻技術(shù)，同時，嚴格按照對比分析的結(jié)果，提出保護時間MF- TDMA(AFH- MF- TDMA)衛(wèi)星通信技術(shù)。適應時延 MF- TDMA(AFH- MF- TDMA)衛(wèi)星通信技術(shù)本身是基于分布式干擾檢測和頻點進行集中規(guī)劃，擁有干擾檢測精準度高的特點外，還擁有頻率資源綜合利用率高的特征，從而將MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)的

2、抗干擾能力充分發(fā)揮出來。 關(guān)鍵詞：門限，保護時間，時延，抗干擾 Application of Adaptive Frequency-hopping in MF-TDMA Satellite Communication Abstract：The MF-TDMA satellite communication system is analyzed, and its own intranet terminal has the function of frequency hopping, and organically combines with frequency hopping to

3、 achieve the ultimate goal of anti-interference. This paper analyzes MF-TDMA satellite communication and adaptive frequency hopping technology, summarizes and summarizes the characteristics of the two, compares the widely used adaptive frequency hopping technology, and strictly follows the results o

4、f comparative analysis to propose adaptive frequency hopping MF- TDMA (AFH-MF-TDMA) satellite communication technology. The adaptive frequency hopping MF-TDMA (AFH-MF-TDMA) satellite communication technology itself is based on distributed interference detection and frequency point for centralized pl

5、anning. It has the characteristics of high accuracy of interference detection, and also has the characteristics of high comprehensive utilization of frequency resources. Therefore, the anti-interference ability of the MF-TDMA satellite communication system is fully utilized. Key words: Threshold, G

6、uard time, Delay, Anti-jamming 1引言 分析門限適應跳頻MF-TDMA(AFH- MF- TDMA)衛(wèi)星通信技術(shù)，該技術(shù)自身是沒有一點抗干擾能力,一般情況下，該技術(shù)通過保護時間與跳頻相結(jié)合，從而達到有效提升MF- TDMA技術(shù)的抗干擾能力的目標，并更加有效的適應特俗環(huán)境下的應用需求[1]。 作為一種應用范圍比較廣且比較常見的頻率域抗干擾通信手段，門限跳頻通信多技術(shù)所具有的功能和作用也相對比較突出，不僅具有抗截獲強的優(yōu)勢特征，同時，還具有極強的保密性和抗干擾能力，正是憑借上述幾點優(yōu)勢特征，該技術(shù)被廣泛應用于各國軍事抗干擾通信領(lǐng)域?；跁r延自動信道質(zhì)量分析的基礎(chǔ)

7、和條件下，保護時間自適應跳頻技術(shù)的應用是作為一種頻率自適應工作形式和工作方式而被廣泛利用，其可以在在跳頻通信過程中對被干擾的頻點進行自動繞開，通過最低的被干擾概率來實現(xiàn)通信，最終在受干擾的跳頻信道上，實現(xiàn)時延維持良好、高質(zhì)量通信的目標。 2 MF-TDMA 的技術(shù)特點 MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)相對比較復雜，不僅含有不同的、各種的載波信道，同時，MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)把每個載波進行有效的劃分和控制，讓其變成非常多個時間幀，其中，每一幀也都會被劃分成非常多個時隙，通過相關(guān)作用，實現(xiàn)有效通信。一般情況下，幾個載波速率都是不一致的，具體如下圖1，下圖1的設(shè)計能夠確保幾個用戶、幾個業(yè)務

8、接入具有非常高的靈活性，為提升衛(wèi)星信道的資源利用率提供條件和基礎(chǔ)。 研究MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和作用，其擁有與全網(wǎng)相一致、相統(tǒng)一的時刻精準尺度，因此，在通信過程中，都需要對MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)進行極為嚴格的定時控制，此外，還需要對頻率和功率進行嚴格的控制，在通信過程中，網(wǎng)內(nèi)終端將在控制時隙、廣播時隙變轉(zhuǎn)到與之相對應的載波上，對相對應突發(fā)加以接收，在其它時刻，就在各個值守載波上進行值守，對數(shù)據(jù)突發(fā)進行有效的接收。經(jīng)上分析，結(jié)合上述的所有特征，一般情況下，MF-TDMA衛(wèi)星通信網(wǎng)中的終端擁有非常強大的能力，包含有非常強的突發(fā)時序控制能力和非常高的收發(fā)頻率跳變的能

9、力，除此之外，還極易與跳頻抗干擾技術(shù)進行有機的結(jié)合。 3 MF-TDMA 自適應跳頻技術(shù) 分析衛(wèi)星通信系統(tǒng)，上行鏈路干擾和下行鏈路干擾是應用最廣泛的干擾根據(jù)干擾方式，按照干擾信號特征來劃分，則可劃分為寬帶噪聲干擾、部分頻帶噪聲干擾等在內(nèi)的幾種干擾[2]，對于上述幾種干擾，自適應跳頻通信系統(tǒng)具有非常好的抑制效果和削弱作用。自適應跳頻通信系統(tǒng)接收端相較于常規(guī)跳頻通信系統(tǒng)接收端而言，其多一個干擾檢測設(shè)備，在應用的過程中，有助于將該技術(shù)實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)通信，通過對信道質(zhì)量進行實時評估、有效規(guī)避各種干擾，分析可知，自適應跳頻通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包含有兩種技術(shù)，即：干擾檢測技術(shù)和自適應干擾躲技術(shù)。在MF-T

10、DMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)應用自適應跳頻通信技術(shù)時，要利用干擾檢測技術(shù)，對上、下鏈路信道質(zhì)量進行實時分析,對干擾類型和干擾影響進行有效的識別，同時，在跳頻通信過程中，運用最好的干擾躲避技術(shù)，有效的規(guī)避和主動的降低被干擾的概率和可能性，結(jié)合MF-TDMA 所具有的技術(shù)特征，能夠充分開發(fā)和利用其全網(wǎng)定時基準，讓跳頻圖案得以生成，從而實現(xiàn)跳頻通信，與此同時，選用合適的干擾檢測技術(shù)，對干擾頻點進行有效的躲避，最終實現(xiàn)預期的自適應跳頻 MF-TDMA 通信。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)系統(tǒng)中的多條載波具有非常顯著的功能，能夠利用群路跳頻或正交跳頻的形式或者手段，對跳頻頻點資源進行利用。 原有MF-TDMA系統(tǒng)中的空閑時隙在

11、跳頻通信過程中，可以分配到空閑站，并并啞數(shù)據(jù)突發(fā)進行發(fā)送，從而很好的保護關(guān)鍵幀和幀結(jié)構(gòu)。自適應跳頻 MF-TDMA 即AFH-MFTDMA，其所具有的跳頻同步流程非常簡單易操作，具體如下圖2： 4 干擾檢測 對受干擾信道的實時干擾估計的技術(shù)是自適應跳頻的基礎(chǔ)條件和環(huán)境，所經(jīng)常使用到或者被廣泛應用到的干擾估計方法有很多，諸如：誤碼特性和信噪比的判別等等[3]。 接收機在AFH-MF-TDMA通信過程中可以將頻點利用信息和精確的定時信息進行提取，干擾檢測所采用的最佳方法是FFT分析方法，具有準確、快速的優(yōu)勢特征，在必要時，可使用誤碼特性和信噪比判別這兩種方法，輔助判斷FFT分析結(jié)果，同時

12、，對不可用頻點進行識別。 在跳頻通信過程中，結(jié)合AFH-MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)的特征，干擾檢測設(shè)備充分利用本站在頻帶中對突發(fā)的功率進行接收和信噪比估計各頻點要對干擾檢測門限進行有效的利用，在接收各跳有效突發(fā)數(shù)據(jù)期間內(nèi)， 使用FFT算法，對跳頻帶寬內(nèi)無信號頻點的功率進行高效、快速的分析和研究，對受干擾的頻點進行確定。在跳頻帶寬逐步變寬或接收機處理能力受到一定限制時，運用逐頻帶分析的手段，對受干擾頻點進行綜合確定。要特別注意的一點，在MFTDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)中， 要想達到具有高靈活性特征的大小站間組網(wǎng)或 者擴展接收能力，通常情況下會增加解調(diào)器的配置數(shù)量，除此之外，還要對兩個以上載波的突發(fā)

13、數(shù)據(jù)進行解調(diào)，同時，在AFH-MF-TDMA通信不僅要配置多解調(diào)器終端，同時，還要使用非主解調(diào)器，依靠其去實現(xiàn)有效的干擾檢測功能。 5 自適應干擾躲避 分布控制方式和集中控制方式是實現(xiàn)自適應跳頻內(nèi)的自適應躲避的最主要方式，其中，分布控制方式指的是把干擾檢測設(shè)備有效的配置到網(wǎng)的各個業(yè)務站內(nèi)，同時，在各業(yè)務站的下行鏈路上對干擾頻點進行有效的檢測，使用分布控制方式，業(yè)務站在對各個突發(fā)進行接收的情況下，對下一突發(fā)的發(fā)送頻點進行檢測，同時，還要明確接收頻點上是否存在干擾信號，在通信頻點有干擾的情況下，收發(fā)業(yè)務站就會躲避其發(fā)生，干擾躲避的方式的實時性非常好，可以快速響應那些變化的干擾信號。 集中控制

14、方式是通過在主站或干擾檢測站進行干擾檢測設(shè)備的合理設(shè)置，監(jiān)測信道狀態(tài)，同時，在控制突發(fā)或廣播突發(fā)中內(nèi)下發(fā)被干擾頻點，一旦入網(wǎng)終端對干擾頻點信息進行有效接收和在跳頻頻率集中對被干擾頻點進行同步屏蔽，從而實現(xiàn)干擾躲避的最終目標效果，這種方式不需要業(yè)務站的參與，就可以對頻帶內(nèi)的受干擾頻點進行準確的檢測，此外，因全網(wǎng)只使用到1臺干擾檢測設(shè)備，因此，保證不增加過多成本的前提下，對干擾檢測設(shè)備進行控制，擇優(yōu)選取設(shè)計處理能力更強的干擾檢測設(shè)備。 分析上述分布控制方式和集中控制方式兩種方式在對衛(wèi)星通信中上行鏈路所遭到的干擾方面，發(fā)揮非常好的躲避效果，不過，使用在對抗網(wǎng)內(nèi)各個區(qū)域內(nèi)的下行鏈路干擾方面表現(xiàn)出顯

15、著的不足， 分布控制方式的使用會導致通信雙方的干擾檢測結(jié)果出現(xiàn)差異性和不一致性，在實施干擾躲避的時候會導致丟幀情況的發(fā)生。采用集中控制的方式是沒有辦法對其它區(qū)域的業(yè)務站下行鏈路干擾頻點進行檢測，同時，在主站下行路遭到干擾的情況下，其他業(yè)務站同樣沒有辦法利用被干擾頻點。 為避免上述兩種方式在實施干擾躲避上的不足，基于分布式干擾檢測的基礎(chǔ)上設(shè)計一種契合AFH-MF-TDMA 應用的干擾檢測，一種適合其應用的干擾躲避技術(shù)，如下圖3。網(wǎng)內(nèi)業(yè)務站在對本站下一跳頻點的信道受干擾情況進行檢測時，會使用非主解調(diào)器或干擾檢測設(shè)備，使用分布式控制進行干擾躲避的情況下，會把分布式控制的干擾檢測結(jié)果發(fā)送到申請

16、突發(fā)，并轉(zhuǎn)發(fā)給主站，此時，接收到各站干擾檢測結(jié)果后的突發(fā)申請的主站就采取某部分的的策略，對上、行干擾進行綜合識別，在控制突發(fā)中把被干擾頻點往下發(fā)送，全網(wǎng)終端對頻率集中的被干擾頻點進行同步屏蔽；面對檢測結(jié)果中的下行干擾，就對各站被干擾的頻點進行記錄，進行信道資源分配的過程中，對每時隙的接收頻點進行計算，按照目的站的被干擾的頻點，對時隙分配方案進行調(diào)整，從而實現(xiàn)干擾躲避的最終成效。上述自適應跳頻策略實施后，能夠?qū)θW(wǎng)的干擾分布狀態(tài)進行全面的檢測，當下行鏈路遭受干擾時，則可擇優(yōu)選擇最好的干擾躲避策略，干擾頻點，對該干擾所屬區(qū)域中的業(yè)務站實施自適應躲避，即躲避干擾點，同時，還不對其它區(qū)域內(nèi)的業(yè)務站對該

17、干擾頻點的使用產(chǎn)生任何的影響。當上行鏈路遇到干擾時，自適應干擾躲避的過程會縮短，同理，相關(guān)業(yè)務站的干擾檢測過程會縮短到一個突發(fā)范圍內(nèi)，這種變化具有極其高的實時性. 6.衛(wèi)星鏈路和MF-TDMA干擾預算 鏈路預算是 MF-TDMA 網(wǎng)規(guī)劃很重要的步驟， 是結(jié)合氣象信息，使用給定的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器參數(shù)，進行鏈 路預算，結(jié)果應滿足鏈路可用度要求，且功率帶寬占 用基本平衡。 衛(wèi)星鏈路計算公式包括［4］: ( 1) 上行載噪比( C/T) u 單位 dBW/K ( C/T)u= EIＲPe－Lu+(G/T)s= Ws－BOi+(G/T)s +101g4πλ2 ( 1) 式中: EIＲPe 為

18、地球站有效全向輻射功率(dBW);Lu為上行線路總損耗(dB);(G/T)s為衛(wèi)星接收系統(tǒng)品 質(zhì)因素(dB/K);Ws為衛(wèi)星飽和通量密度( dBW/m2);BO為衛(wèi)星輸入補償(dB);101g4πλ2為接收天線單位有效面積的增益(dB) 。 （2)下行載噪比C/T)d單位dB/K (C/T)d=EIＲPs－BOo+(G/T)e－Ld， ( 2) 式中:EIＲP為衛(wèi)星有效輻射功率(dBW);BOo為衛(wèi)星輸出補償(dB);Ld為下行鏈路總損耗(dB);(G/Te為接收站的品質(zhì)因數(shù)(dB/K)。 (3) 交調(diào)載噪比:(C/T)IM 及其他干擾 通常用實驗或計算機模擬的方法［5］來求得載

19、波功率與互調(diào)噪聲平均功率譜密度之比［C/N0］IM，并用等效噪聲溫度折算處理( 雖然它實際并不是白 噪聲) ,即［C/T］ IM =［C/N0］IM228. 6。此外通常 給出的數(shù)據(jù)是對應衛(wèi)星單載波飽和的,因而對應于 實際工作點，載波總功率與互調(diào)噪聲等效噪聲溫度 之比為: ［C/T］IM=CS/T］IM －［BO0］， ( 3) 式中，CS/T］IM是衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器單載波飽和輸出功率與實際工作點上落入所關(guān)心頻帶內(nèi)的互調(diào)噪聲等效噪聲溫度之比的分貝數(shù)，它本身是隨輸入補償加大 而較快地增加的。除交調(diào)外,其他干擾還有鄰道干擾、鄰星干擾、共信道干擾和交叉極化干擾等一般說來這些干擾 噪聲的頻譜也不是平

20、坦的，但在實驗的基礎(chǔ)上可把 它們等效成熱噪聲處理。使用計算中可參考衛(wèi)星 制造公司給出的有關(guān)干擾影響的數(shù)據(jù)資料在信道設(shè)計時應留有相應余量。 ( 4) 總載噪比［C/T］t (C/T)－1t=(C/T)－1u +(C/T)－1d+(C/T)－1i 。 ( 5) 門限載噪比C/T］th ( C/T)th=Eb/No+101g(IＲ)+K+M， ( 5)式中:Eb/N0為每碼元能量與噪聲功率密度比(dB);IＲ為信息數(shù)據(jù)率(包括TDMA開銷);M為系統(tǒng)余量;K為玻爾茲曼常數(shù)K=－22.8dBW/KHz。 ( 6) 信道容量: N=(C/T)t(C/T)th(dB).(6)

21、 ( 7) 每個載波占用衛(wèi)星EIＲPs/ch單位為dBW: EIＲPs/ch=EIＲPsBO0－N。 ( 7) ( 8) 每個載波所需地球站發(fā)射EIＲPe/ch單位 為 dBW: EIＲPe/ch=(C/T)u+Lu(G/T)sN。 6 結(jié)束語 本文結(jié)合相關(guān)的研究，提出門限自適應跳頻技術(shù)，該技術(shù)具有適用于MF-TDMA系統(tǒng)且強化抗干擾能力的優(yōu)勢，基于分布式干擾檢測的基礎(chǔ)上，對全網(wǎng)的干擾分布狀態(tài)進行綜合分析，在衛(wèi)星上、下行鏈路干擾中發(fā)揮非常好的干擾躲避效果，特別是在下行鏈路干擾發(fā)生的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的頻譜綜合利用率，最大程度的時延下行鏈路干擾對跳頻增益所產(chǎn)生的影響。 參

22、考文獻 [1] 吳果,米麗.自適應跳頻MF-TDMA抗干擾衛(wèi)星通信技術(shù)[J].計算機與網(wǎng)絡,2012,38(14):63-65. [2] 吳博,郝學坤.一種優(yōu)化的MF-TDMA衛(wèi)星通信體制分析[J].無線電通信技術(shù), 2013,39(1):19-21. [3] 郝學坤.MF-TDMA衛(wèi)星通信多站型組網(wǎng)體制研究[J].無線電通信技術(shù), 2012, 38(1):5-6. [4] 郝學坤.一種MF—TDMA衛(wèi)星通信混合拓撲網(wǎng)絡分析[J].無線電通信技術(shù), 2012, 38(2):8-9. [5] 梅文華.跳頻通信[M].北京:國防工業(yè)出版社,2005:221-223. [6] 楊迎輝,劉建武.MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)體制分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016(11):69-69.