信号干扰检测在卫星通信中的应用研究

孙　禹

中图分类号：TN

文献标识码：A

文章编号：1673-0992(2009)03-0112-02

摘要：卫星通信已经成为当前通信领域中发展迅速的研究方向和现代通信强有力的手段之一。随着卫星通信在军事方面的广泛应用干扰信号的检测逐渐成为人们研究的重点。本文主要介绍了卫星通信中干扰信号的特点和分类、分析了对干扰信号的检测原理，根据详细的设计方案完成了干扰信号检测仪的设计。

关键词：卫星通信干扰信号信号检测

卫星通信，由于其通信覆盖区域广、通信容量大、组网灵活等优点，被广泛用于军事及民用通信领域。无论是陆、海、空各军种，还是战术或战略军事活动，卫星通信都能较好地完成通信保障任务。在海湾战争期间，美国国防通信局负责处理的从美国本土到海湾地区的通信业务中，有90％以上的信息是通过通信卫星传输的：海湾地区海湾联合司令部与海域内各参战舰艇的远程通信以及舰队编队间的战术通信中，有95％的业务是靠后续卫星(UFO)通信系统来保障的：为确保对各参战部队指控通信的需要，仅国防卫星打赢一场真正的信息战争，激烈的电子战和信息战是不可避免的。交战双方都知道，谁把对方的信息传输系统打瘫痪而使其失去生存能力。谁就掌握了制信息权，也就能取得战争的胜利通信系统所提供的通信保障就占整个战区通信业务的75％。

早在1957年第一颗人造地球卫星发射成功后不久，美国就对卫星通信开展了广泛的研究和试验，并迅速在军事、民用通信方面得到广泛的运用。目前，美国的军事情报大约有70％来源于卫星，军事长途通信的70％-80％信息由卫星传递，对于美军的全球战略来说。卫星通信有着无可取代的地位。随着空间技术越来越多地服务于军事领域，外层空间成为继海、陆、空后的第4战场。作为空间通信支撑的卫星成为容易受攻击的目标，卫星通信的链路安全性受到极大的威胁。因此对卫星通信链路及干扰信号的实时检测的就显得尤为重要。

1干扰信号的分类

由于卫星转发器的公开性和透明性，对卫星信号的干扰主要是对卫星转发器的攻击，目的是扰乱转发器对中央站监控信号和地面站上行信号的正常接收。使转发器接收通道阻塞或使其接收信噪比严重恶化，从而不能正常工作。干扰信号具体又可以分为：

①点频干扰：这种情况下需要掌握上行信号的频点信息，从而产生能进入卫星接收机的点频干扰信号，然后再以较大功率发向卫星，从而使接收机信噪比严重恶化；如果掌握了下行信号的调制、编码方式，甚至可以模拟下行信号的内容，以达到欺骗通信的目的：

⑦扫频干扰：根据掌握的上行信号频率，产生围绕该点频进行一定范围的扫描干扰信号。这种途径不必实时掌握上行频点，更容易实现对卫星接收机的频段封锁。

2检测原理

不论哪种干扰信号，其共同特点是卫星下行信号功率会出现明显的变化，根据此特点，卫星信号监测可以采取以下几种方式：

①实时检测下行载波信号功率(检测带宽可调，如全信道功率或单载波功率)。一旦超出门限便报警，并随时记录检测情况；

②实时接收解调卫星下行信号(如TDM广播信息，定位信息、卫星测控信道等)，一旦发现异常便发出报警信号；

③进行误码率测试：设定合适的门限可以相当精确地判断出受到干扰情况，当误码率超出监测门限时，便发出报警信号。

3设计方案

3.1概述

检测仪采用实时检测卫星下行信号功率、实时接收解调卫星下行信号和进行误码率测试3种方式对目标卫星进行连续监控，一旦发现异常，则及时发出报警信号。

报警信号分为2种：提示性报警和干扰信号报警。提示性报警指发现有异常信号。提醒管理员注意，有可能是恶意干扰；干扰信号报警指检测仪已确定存在干扰信号，提醒管理员采取相应措施。

3.2主要技术指标

3.2.1频率范围

①UHF频段：300～400MHz；

②C频段：3.4-4.2GHz；

③Ku频段：下行12.25-12.75GHz；上行14-14.5GHz；

④Ka频段：下行20-21GHz；上行30-31GHz。

3.2.2接收电平动态范围

①UHF频段：-70-130dBm；

②C频段：-10～-90dBm(下变频到L频段)；

③Ku频段：-10～-90dBm(下变频到L频段)；

④Ka频段：-10～-90dBm(下变频到L频段)。

3.2.3G/T值

①UHF频段优于-21dB／K；

②C频段优于-10dB／K；

③Ku频段优于10.2dB／K；

④Ka频段优于13.4dB／K。

3.3结构方案

检测仪分为2个独立部分：检测仪主机和检测终端。检测仪主机完成各频段信号的检测：检测终端采用工控机，提供人机界面，可以对检测仪主机进行参数设置和报警门限设置。

每个单元采用独立插板结构，可安装所有频段检测单元，也可以选装部分频段检测单元。监控单元将所有检测单元送出的检测信号进行处理。然后变换后送给检测终端。从天线接收到的UHF频段信号，经过低噪声放大和带通滤波后，再经过射频放大，进人选频模块，在此选择要检测的某转发器、点频或是整个带宽信号，选择频率后进人电平检测模块，检测出的卫星下行信号功率送入监控模块进行处理：同时选频模块还可以输出需进行解调检测的频率，送入中频及解调模块，解调数据送给监控判断是否正确；如同时需进行误码测试，则监控将误码仪发出的测试信号经电平变换后送给调制模块进行编码、调制及成形，然后再通过上变频模块和功率放大器，最后经天线发射到卫星。

3.4工作流程

正常通信时卫星下行信号功率分别为：

①UHF频段：约-90～-125dBm；

②C、Ku、Ka频段：约-40～-90dBm。

由于此3个频段均需通过下变频模块变换为L频段(950～1450MHz)中频信号，因此对于中频以下的检测单元电路完全一样。从天线接收的卫星下行信号经C、Ku或Ka射频前端变换到L频段。其后续信号处理流程基本同UHF检测单元。

如下行功率突然增大20～30dB，则认为有恶意干扰出现，可以发出提示性报警，并记录该频率出现的时间及电平幅度，同时启动自环误码测试程序，如10min内误码率超过设定的门限值，则可发出干扰信号告警。对于重点频率可选择实时解调监测，如内容异常，则可以发出提示性报警，此方法和电离层闪烁、雨衰监测同时进，行则可提高报警率，为干扰信号的早期发现和预警提供依据。

4结束语

随着卫星通信应用的逐步深入。卫星干扰信号检测及战场频谱管理已引起各国的普遍重视，其相应的检测设备已投入战场使用。相信随着检测手段和检测技术的不断提高，卫星信号干扰检测在未来战场中的应用将更加广泛。