卫星特殊干扰信号监测方法研究.doc

卫星特殊干扰信号监测方法的研究 (2007-04-10 10:13:45) 国家无线电监测中心 刘武兵 1 特殊卫星干扰信号监测的必要性 随着我国国民经济的快速发展，空中的无线电信号 越来越拥挤、复杂，各种违规情况时有发生，特别是一些非法组织利用民用卫星转发器透明传输的特点，对我国的卫星广播电视信号进行恶意干扰，产生了很坏的社会影响。由于卫星恶意干扰的特殊性，用常规的卫星监测手段无法对干扰信号进行监测。为维护空中电波秩序，保护我国卫星广播电视的播出安全，我们必须加强这方面的建设。 目前，我们已具备了常规的卫星信号监测手段，该监测手段是用频谱分析仪监测卫星干扰信号的存在，用矢量信号分析仪分析干扰信号特征，在条件许可的情况下对干扰源进行定位。该方法只能监测到普通频谱仪可以识别的卫星信号，不能监测一些特殊的卫星干扰信号。因此，有针对性地对卫星干扰信号的特点进行研究，提出解决特殊卫星干扰信号的监测技术方法，研究查找卫星特殊干扰信号的技术手段，是卫星监测的迫切需要。 2 卫星干扰信号的特点 卫星干扰信号种类很多，每个干扰信号都有自己的特点。从时域来分，卫星干扰信号分为连续的干扰信号和突发的干扰信号两类，下面就这两类干扰信号的特点进行分析。 2.1 连续干扰信号 连续的干扰信号是指长期存在的干扰信号，这类信号有四种: （1）非法盗用卫星公司转发器：该干扰信号长期占用转发器空余位置，信号质量也比较好，用常规的监测方法可以完成监测。 （2）恶意干扰信号：一般该信号和正常通信信号交叠在一起，引起正常信号的质量下降，或导致无法正常通信，用常规的监测手段无法监测到该信号。 （3）卫星站上行设备故障产生的干扰:该信号通常以规律性的扫频方式或其它方式出现，或是因上行站天线波瓣过大、角度不准等原因产生的干扰，一般用常规监测方法就可以监测该信号。 （4）卫星链路间的干扰:由于卫星位置不合适或星上设备发生故障而产生的干扰。因发射卫星前已进行过广泛的卫星协调，一般不会出现此类干扰。 2.2 突发干扰信号 突发干扰信号是指跳频信号和类似雷达脉冲的干扰信号，该信号以脉冲方式出现，由于该信号每次出现的时间很短，所以用常规的监测方法很难捕捉到该信号。 3 监测卫星干扰信号的方法研究 本文主要研究监测两种特殊卫星干扰信号的理论方法，并在条件许可的情况下对监测特殊卫星干扰信号的理论进行验证。 3.1 同频连续干扰信号的监测方法 3.1.1 监测的基本思路 监测同频连续干扰信号的基本思路是：从干扰信号和正常信号频谱重叠的混合信号中滤去正常信号，从而发现要测的干扰信号，然后用常规的监测手段完成对干扰信号的监测。 3.1.2 理论探讨 （1）问题提出: 假设:正常上行信号的时间函数为f(t)，根据付里叶变换，对应的频域函数为F(ω)， f(t)F(ω) 。 （1） 对应的卫星下行信号时间函数为f1(t), 上行卫星信号经转发器到达地面，信号在传输中必然产生频率差、幅度差和时间延迟。 根据付里叶变换的时延定理，f1(t)对应的频域函数为: f1(t)kF(ω+σ)e-j(ω+σ)t0, （2） 其中:t0、σ、k分别为上、下行信号的时间差、频率差和幅度差。 设:收到的干扰信号下行时间函数为h(t)，对应的频域函数为: h(t)H(ω) , （3） 则当卫星受到干扰时，收到的时间函数为: f1(t)+h(t) 。 （4） 干扰过程见图1: 图1 同频信号干扰示意图 （2）解决方案： 根据以上假设的参数，要在下行信号中找到干扰信号，首先要解决的问题是要找出下行信号f1(t)和上行信号f(t)的差异。其次，根据找出的差异，变换f(t)或f1(t)，使两个信号的特性完全一致。然后，把变换过的上行信号和下行信号进行数学相减，滤出干扰信号。式(5): f1(t)+h(t)-{f(t)处理f1(t)}=h(t)。 （5） （3）参数σ、t0、k的获取: ①频率差σ的测量。在干扰信号h(t)不存在时，分别对上行信号f(t)和下行信号f1(t)进行采样和FFT变换，计算出各自的中心频率，得出频率差σ。调整下行卫星信号f1(t)的中心频率，使得频率差σ=0。 此时如式(6)、(7)所示。 f1(t)kF(ω+σ)e-j(ω+σ)t0, （6） f2(t)kF(ω)e-jωt0。 （7） ②时间延迟t0的测量。根据自相关原理，当两个函数完全一样时，其相关函数值最大。 即： , （8） 其中，f*(t)是f(t)的共扼复函数。 从上式中可以看出，积分后相关函数的大小，在频域中和t0有关。将函数f(t)适当延迟，则f(t)变成f(t-t1)。根据傅立叶变换的积分定理可得式（9）。 。（9） 从以上定性分析计算中可以看出，适当的延时f(t)当t0=t1时上式积分得到最大值，得出时间差