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(hù)時(shí)間頻率跳變的功能，通過與跳頻進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)抗干擾的最終目標(biāo)。本文分析MF- TDMA衛(wèi)星通信和自適應(yīng)跳頻技術(shù)，歸納并總結(jié)二者的特征，對(duì)比應(yīng)用范圍比較廣的自適應(yīng)跳頻技術(shù)，同時(shí)，嚴(yán)格按照對(duì)比分析的結(jié)果，提出保護(hù)時(shí)間MF- TDMA(AFH- MF- TDMA)衛(wèi)星通信技術(shù)。適應(yīng)時(shí)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(cè)和頻點(diǎn)進(jìn)行集中規(guī)劃，擁有干擾檢測(cè)精準(zhǔn)度高的特點(diǎn)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)的抗干擾能力充分發(fā)揮出來。關(guān)鍵詞：門限，保護(hù)時(shí)間，時(shí)延，抗干擾Application of Adaptive Frequency-hopping in MF-TDMA Satellite CommunicationAbstract：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 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 of 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 planning. 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, Guard time, Delay, Anti-jamming1引言分析門限適應(yīng)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(diǎn)抗干擾能力,一般情況下，該技術(shù)通過保護(hù)時(shí)間與跳頻相結(jié)合，從而達(dá)到有效提升MF- TDMA技術(shù)的抗干擾能力的目標(biāo)，并更加有效的適應(yīng)特俗環(huán)境下的應(yīng)用需求1。作為一種應(yīng)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(duì)比較突出，不僅具有抗截獲強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)特征，同時(shí)，還具有極強(qiáng)的保密性和抗干擾能力，正是憑借上述幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)特征，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各國軍事抗干擾通信領(lǐng)域?；跁r(shí)延自動(dòng)信道質(zhì)量分析的基礎(chǔ)和條件下，保護(hù)時(shí)間自適應(yīng)跳頻技術(shù)的應(yīng)用是作為一種頻率自適應(yīng)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(duì)被干擾的頻點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)繞開，通過最低的被干擾概率來實(shí)現(xiàn)通信，最終在受干擾的跳頻信道上，實(shí)現(xiàn)時(shí)延維持良好、高質(zhì)量通信的目標(biāo)。2 MF-TDMA 的技術(shù)特點(diǎn)MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，不僅含有不同的、各種的載波信道，同時(shí)，MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)把每個(gè)載波進(jìn)行有效的劃分和控制，讓其變成非常多個(gè)時(shí)間幀，其中，每一幀也都會(huì)被劃分成非常多個(gè)時(shí)隙，通過相關(guān)作用，實(shí)現(xiàn)有效通信。一般情況下，幾個(gè)載波速率都是不一致的，具體如下圖1，下圖1的設(shè)計(jì)能夠確保幾個(gè)用戶、幾個(gè)業(yè)務(wù)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(shí)刻精準(zhǔn)尺度，因此，在通信過程中，都需要對(duì)MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行極為嚴(yán)格的定時(shí)控制，此外，還需要對(duì)頻率和功率進(jìn)行嚴(yán)格的控制，在通信過程中，網(wǎng)內(nèi)終端將在控制時(shí)隙、廣播時(shí)隙變轉(zhuǎn)到與之相對(duì)應(yīng)的載波上，對(duì)相對(duì)應(yīng)突發(fā)加以接收，在其它時(shí)刻，就在各個(gè)值守載波上進(jìn)行值守，對(duì)數(shù)據(jù)突發(fā)進(jìn)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(qiáng)大的能力，包含有非常強(qiáng)的突發(fā)時(shí)序控制能力和非常高的收發(fā)頻率跳變的能力，除此之外，還極易與跳頻抗干擾技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。3 MF-TDMA 自適應(yīng)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(yīng)用最廣泛的干擾根據(jù)干擾方式，按照干擾信號(hào)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(duì)于上述幾種干擾，自適應(yīng)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(yīng)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(gè)干擾檢測(cè)設(shè)備，在應(yīng)用的過程中，有助于將該技術(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)通信，通過對(duì)信道質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估、有效規(guī)避各種干擾，分析可知，自適應(yīng)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(cè)技術(shù)和自適應(yīng)干擾躲技術(shù)。在MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用自適應(yīng)跳頻通信技術(shù)時(shí)，要利用干擾檢測(cè)技術(shù)，對(duì)上、下鏈路信道質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)分析,對(duì)干擾類型和干擾影響進(jìn)行有效的識(shí)別，同時(shí)，在跳頻通信過程中，運(yùn)用最好的干擾躲避技術(shù)，有效的規(guī)避和主動(dòng)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(shí)基準(zhǔn)，讓跳頻圖案得以生成，從而實(shí)現(xiàn)跳頻通信，與此同時(shí)，選用合適的干擾檢測(cè)技術(shù)，對(duì)干擾頻點(diǎn)進(jìn)行有效的躲避，最終實(shí)現(xiàn)預(yù)期的自適應(yīng)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(duì)跳頻頻點(diǎn)資源進(jìn)行利用。原有MF-TDMA系統(tǒng)中的空閑時(shí)隙在跳頻通信過程中，可以分配到空閑站，并并啞數(shù)據(jù)突發(fā)進(jìn)行發(fā)送，從而很好的保護(hù)關(guān)鍵幀和幀結(jié)構(gòu)。自適應(yīng)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(cè)對(duì)受干擾信道的實(shí)時(shí)干擾估計(jì)的技術(shù)是自適應(yīng)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(yīng)用到的干擾估計(jì)方法有很多，諸如：誤碼特性和信噪比的判別等等3。接收機(jī)在AFH-MF-TDMA通信過程中可以將頻點(diǎn)利用信息和精確的定時(shí)信息進(jìn)行提取，干擾檢測(cè)所采用的最佳方法是FFT分析方法，具有準(zhǔn)確、快速的優(yōu)勢(shì)特征，在必要時(shí)，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(shí)，對(duì)不可用頻點(diǎn)進(jìn)行識(shí)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(cè)設(shè)備充分利用本站在頻帶中對(duì)突發(fā)的功率進(jìn)行接收和信噪比估計(jì)各頻點(diǎn)要對(duì)干擾檢測(cè)門限進(jìn)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(duì)跳頻帶寬內(nèi)無信號(hào)頻點(diǎn)的功率進(jìn)行高效、快速的分析和研究，對(duì)受干擾的頻點(diǎn)進(jìn)行確定。在跳頻帶寬逐步變寬或接收機(jī)處理能力受到一定限制時(shí)，運(yùn)用逐頻帶分析的手段，對(duì)受干擾頻點(diǎn)進(jìn)行綜合確定。要特別注意的一點(diǎn)，在MFTDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)中， 要想達(dá)到具有高靈活性特征的大小站間組網(wǎng)或 者擴(kuò)展接收能力，通常情況下會(huì)增加解調(diào)器的配置數(shù)量，除此之外，還要對(duì)兩個(gè)以上載波的突發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，同時(shí)，在AFH-MF-TDMA通信不僅要配置多解調(diào)器終端，同時(shí)，還要使用非主解調(diào)器，依靠其去實(shí)現(xiàn)有效的干擾檢測(cè)功能。5 自適應(yīng)干擾躲避分布控制方式和集中控制方式是實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)跳頻內(nèi)的自適應(yīng)躲避的最主要方式，其中，分布控制方式指的是把干擾檢測(cè)設(shè)備有效的配置到網(wǎng)的各個(gè)業(yè)務(wù)站內(nèi)，同時(shí)，在各業(yè)務(wù)站的下行鏈路上對(duì)干擾頻點(diǎn)進(jìn)行有效的檢測(cè)，使用分布控制方式，業(yè)務(wù)站在對(duì)各個(gè)突發(fā)進(jìn)行接收的情況下，對(duì)下一突發(fā)的發(fā)送頻點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，還要明確接收頻點(diǎn)上是否存在干擾信號(hào)，在通信頻點(diǎn)有干擾的情況下，收發(fā)業(yè)務(wù)站就會(huì)躲避其發(fā)生，干擾躲避的方式的實(shí)時(shí)性非常好，可以快速響應(yīng)那些變化的干擾信號(hào)。集中控制方式是通過在主站或干擾檢測(cè)站進(jìn)行干擾檢測(cè)設(shè)備的合理設(shè)置，監(jiān)測(cè)信道狀態(tài)，同時(shí)，在控制突發(fā)或廣播突發(fā)中內(nèi)下發(fā)被干擾頻點(diǎn)，一旦入網(wǎng)終端對(duì)干擾頻點(diǎn)信息進(jìn)行有效接收和在跳頻頻率集中對(duì)被干擾頻點(diǎn)進(jìn)行同步屏蔽，從而實(shí)現(xiàn)干擾躲避的最終目標(biāo)效果，這種方式不需要業(yè)務(wù)站的參與，就可以對(duì)頻帶內(nèi)的受干擾頻點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)，此外，因全網(wǎng)只使用到1臺(tái)干擾檢測(cè)設(shè)備，因此，保證不增加過多成本的前提下，對(duì)干擾檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行控制，擇優(yōu)選取設(shè)計(jì)處理能力更強(qiáng)的干擾檢測(cè)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(duì)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(duì)抗網(wǎng)內(nèi)各個(gè)區(qū)域內(nèi)的下行鏈路干擾方面表現(xiàn)出顯著的不足，分布控制方式的使用會(huì)導(dǎo)致通信雙方的干擾檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)差異性和不一致性，在實(shí)施干擾躲避的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致丟幀情況的發(fā)生。采用集中控制的方式是沒有辦法對(duì)其它區(qū)域的業(yè)務(wù)站下行鏈路干擾頻點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，在主站下行路遭到干擾的情況下，其他業(yè)務(wù)站同樣沒有辦法利用被干擾頻點(diǎn)。為避免上述兩種方式在實(shí)施干擾躲避上的不足，基于分布式干擾檢測(cè)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種契合AFH-MF-TDMA 應(yīng)用的干擾檢測(cè)，一種適合其應(yīng)用的干擾躲避技術(shù)，如下圖3。網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)站在對(duì)本站下一跳頻點(diǎn)的信道受干擾情況進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，會(huì)使用非主解調(diào)器或干擾檢測(cè)設(shè)備，使用分布式控制進(jìn)行干擾躲避的情況下，會(huì)把分布式控制的干擾檢測(cè)結(jié)果發(fā)送到申請(qǐng)突發(fā)，并轉(zhuǎn)發(fā)給主站，此時(shí)，接收到各站干擾檢測(cè)結(jié)果后的突發(fā)申請(qǐng)的主站就采取某部分的的策略，對(duì)上、行干擾進(jìn)行綜合識(shí)別，在控制突發(fā)中把被干擾頻點(diǎn)往下發(fā)送，全網(wǎng)終端對(duì)頻率集中的被干擾頻點(diǎn)進(jìn)行同步屏蔽；面對(duì)檢測(cè)結(jié)果中的下行干擾，就對(duì)各站被干擾的頻點(diǎn)進(jìn)行記錄，進(jìn)行信道資源分配的過程中，對(duì)每時(shí)隙的接收頻點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，按照目的站的被干擾的頻點(diǎn)，對(duì)時(shí)隙分配方案進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)干擾躲避的最終成效。上述自適應(yīng)跳頻策略實(shí)施后，能夠?qū)θW(wǎng)的干擾分布狀態(tài)進(jìn)行全面的檢測(cè)，當(dāng)下行鏈路遭受干擾時(shí)，則可擇優(yōu)選擇最好的干擾躲避策略，干擾頻點(diǎn)，對(duì)該干擾所屬區(qū)域中的業(yè)務(wù)站實(shí)施自適應(yīng)躲避，即躲避干擾點(diǎn)，同時(shí)，還不對(duì)其它區(qū)域內(nèi)的業(yè)務(wù)站對(duì)該干擾頻點(diǎn)的使用產(chǎn)生任何的影響。當(dāng)上行鏈路遇到干擾時(shí)，自適應(yīng)干擾躲避的過程會(huì)縮短，同理，相關(guān)業(yè)務(wù)站的干擾檢測(cè)過程會(huì)縮短到一個(gè)突發(fā)范圍內(nèi)，這種變化具有極其高的實(shí)時(shí)性.6.衛(wèi)星鏈路和MF-TDMA干擾預(yù)算鏈路預(yù)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(jìn)行鏈 路預(yù)算，結(jié)果應(yīng)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(jì)算公式包括4: ( 1) 上行載噪比( C/T) u 單位 dBW/K ( C/T)u= EIPeLu+(G/T)s= WsBOi+(G/T)s +101g42( 1) 式中: EIPe 為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(bǔ)償(dB);101g42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=EIPsBOo+(G/T)eLd， ( 2) 式中:EIP為衛(wèi)星有效輻射功率(dBW);BOo為衛(wèi)星輸出補(bǔ)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(shí)驗(yàn)或計(jì)算機(jī)模擬的方法5來求得載 波功率與互調(diào)噪聲平均功率譜密度之比C/N0IM，并用等效噪聲溫度折算處理( 雖然它實(shí)際并不是白 噪聲) ,即C/T IM =C/N0IM228. 6。此外通常 給出的數(shù)據(jù)是對(duì)應(yīng)衛(wèi)星單載波飽和的,因而對(duì)應(yīng)于 實(shí)際工作點(diǎn)，載波總功率與互調(diào)噪聲等效噪聲溫度 之比為: C/TIM=CS/TIM BO0， ( 3) 式中，CS/TIM是衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器單載波飽和輸出功率與實(shí)際工作點(diǎn)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(bǔ)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坦的，但在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上可把 它們等效成熱噪聲處理。使用計(jì)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(jì)時(shí)應(yīng)留有相應(yīng)余量。 ( 4) 總載噪比C/Tt (C/T)1t=(C/T)1u +(C/T)1d+(C/T)1i 。 ( 5) 門限載噪比C/Tth ( C/T)th=Eb/No+101g(I)+K+M， ( 5)式中:Eb/N0為每碼元能量與噪聲功率密度比(dB);I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) ( 7) 每個(gè)載波占用衛(wèi)星EIPs/ch單位為dBW: EIPs/ch=EIPsBO0N。 ( 7) ( 8) 每個(gè)載波所需地球站發(fā)射EIPe/ch單位 為 dBW: EIPe/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(yīng)跳頻技術(shù)，該技術(shù)具有適用于MF-TDMA系統(tǒng)且強(qiáng)化抗干擾能力的優(yōu)勢(shì)，基于分布式干擾檢測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)全網(wǎng)的干擾分布狀態(tài)進(jìn)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(shí)延下行鏈路干擾對(duì)跳頻增益所產(chǎn)生的影響。參考文獻(xiàn)1 吳果,米麗.自適應(yīng)跳頻MF-TDMA抗干擾衛(wèi)星通信技術(shù)J.計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò),2012,38(14):63-65.2 吳博,郝學(xué)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 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