通用的卫星地球站抗干扰技术及实现方法

1.4干扰的判断依据

(1)载噪比。广播电视信号要能够正常接收，其载噪比必须达到一定值，如果小于这个值，接收信号的误码率就会很高，载噪比小到一定程度时，信号就不能被锁定。只要干扰发生，信号载噪比都会发生变化，干扰信号经历上述的每个阶段，在正常信号功率不变情况下，接收载噪比将经历从大到小(正常信号强于干扰信号)和从小到大过程(干扰强于正常信号)。该参数只要变差而正常信号功率不变时，可确定受到干扰，是否属恶意干扰尚难界定。

(2)误码率。只要发生干扰，不论干扰处于哪个阶段，该参数均会发生变化，当然上行设备故障也会引发误码率变化，但设备故障容易监测到，因此我们可以根据误码率的变化情况监测受干扰程度，并结合其它参数的监测结果，采取相应措施。但是，单纯通过误码率无法最终为干扰信号定性。

(3)信号锁定状态。只要干扰方要达到干扰效果，即出现干扰图像，不论干扰出现在哪个阶段，解码器总会经历信号失锁的过程，信号失锁时间长短取决于干扰功率的强度，干扰功率越大，失锁时间越短。因此信号锁定状态(锁定或失锁)可作为判断干扰的一个参数。

(4)接收信号强度。干扰处于第1、2和3阶段时，接收信号强度基本不变；当干扰处于第4阶段时，接收信号强度将明显增加，同时节目标识也会发生变化。

(5)节目标识。每个转发器上有多套广播电视节目，每套广播电视节目都有自己的节目标识，也就是节目身份识别。信号正常时，节目标识也正常，广播电视节目正常；信号异常时，接收到的节目标识也出现错误，广播电视接收出现异常。

(6)上行功率。当接收图像出现"黑屏"或"马赛克"时，其原因可根据上行功率值的大小来判别。若上行功率下降或者无功率输出，则可以判断为上行设备自身故障而非干扰引起；若上行功率不变，则可以判断为干扰引起。

(7)接收信号频谱。可以通过监测频谱来判断干扰类型，出现单载波和窄带干扰时，频谱波形表现明显。当出现与正常信号相同参数、相同帧结构的干扰时，虽不能从频谱上明显地观测到干扰信号波形，但仍可以作为判断干扰类型的辅助依据，有利于采取相关的后续措施。

2、卫星地球站的抗干扰系统实现

2.1卫星地球站的抗干扰措施

通过以上对干扰现象的分析，目前，各地球站可以采取以下抗干扰措施。

(1)上行地球站应使用大功率发射机和大口径高增益发射天线：一旦卫星受干扰时，减小星上接收机增益，加大上行功率，以增强转发器输入载噪比，减小干扰影响。

(2)上行地球站应使用大功率MCPC上行信号推至转发器饱和点：传送电视节目少用或不用SCPC信号，从而利用转发器饱和点强信号对弱信号的抑制作用特性，进一步减小非法干扰影响。

(3)上行地球站应配备相应的抗干扰系统，通过对地球站所有设备的实时监控，对各类干扰及时发现、判断和处理。

2.2卫星地球站抗干扰系统的实现

该系统使用大功率发射机和大口径高增益发射天线，采集下行信道误码率、信号强度、载噪比、锁定状态、节目标识等参数，与设定的门限实时比对，结合上行设备状态参数和下行载波频谱来判断节目是否受到干扰，若受到干扰则控制相关设备加大上行功率，从而达到对干扰的自动监测、应急处理和使干扰得到有效遏制的目的。为提高参数判断的准确性，增强抗干扰系统工作的可靠性，避免因单路接收系统故障引起误操作，我们在信道参数接收、参数比对、综合判断、应急处理等各环节采用备份措施。

2.2.1抗干扰的算法流程

其中，根据误码率、载噪比、信号强度等参数的变化情况和信号锁定状态，提升功率进程主要分成3种情况。

(1)如果下行信道误码率超过门限值，载噪比/信号强度下降，但未超过解码器解调门限值，此时解码器虽能解出正常图像，但图像质量会有所下降，那么抗干扰系统自动控制上行设备，小幅度提升上行功率。

(2)如果干扰功率大于正常功率，但不超过门限值，信号将处于失锁状态，此时信号强度要超过正常值，载噪比超出解码器解调门限，解码器无法解出正常图像，也不会解调干扰图象，但会出现黑屏现象，那么抗干扰系统自动控制上行设备，大幅度提升上行功率。

(3)如果干扰功率大于正常功率，且超过门限值，解码器将锁定在干扰载波上，并解调出干扰图像，但此时节目名称发生改变，下行信号强度明显高于正常值；误码率也较正常值高，此时抗干扰系统自动控制上行设备，大幅度提升上行功率。

如果干扰信号突然以大功率发射，解码器要从接收正常信号转为接收干扰信号，必定经过失锁、搜索和锁定这个过程，只要抗干扰系统捕捉到失锁信号，将立即按照情况(2)来处理，达到有效遏制干扰的目的。

2.2.2系统的模拟试验环境

该系统的模拟试验环境主要包括两套上行系统，一套系统传送正常节目信号，另一个系统模拟干扰信号，通过试验设定各信道参数门限，并检验系统的抗干扰能力。该模拟环境主要用于进行两种试验：自环试验和星地大系统试验。通过站内自环试验设定各信道门限值后，再通过租用卫星转发器，模拟真实的干扰情况，检验所设定的门限值的合理性及抗干扰系统的各项参数。

2.2.3系统结构

具体工作流程为下行工作站从两台接收解码器采集下行信道参数和状态信息，上行工作站从发射机和上变频器采集上行功率数据；抗干扰监控服务器将这些数据与事先设定的各参数门限比对后，进行综合判断，当判断出干扰后，将控制指令发送给上行工作站，并通过监控主机以声光报警提醒值班人员；上行工作站收到指令将所要控制设备的地址翻译出来后，选择控制对象；上行设备收到控制指令后，根据指令内容，确定提升功率的大小并立即动作。下行信道数据和上行功率数据以及干扰日志储存在数据库中，方便以后的数据查询和分析。此外，该系统还为站长及其他办公人员提供了浏览和查询功能。

3、结束语

本文所设计的卫星地球站抗干扰系统，采用"电脑"代替"人脑"判断，用"自动"代替"手动"控制，提高判断的准确性和处理的实时性，满足卫星广播电视地球站抗干扰的要求，提高卫星地球站的自动化和智能化水平，并为最终实现地球站的无人值班、有人留守奠定基础，对在全国广播电视地球站和卫星通信地球站的普及推广有重要意义。

文/杨宪敏中国航天科技集团公司中国空间技术研究院航天科技信息研究所

文/郭文军余玉材中国航天科技集团公司中国空间技术研究院卫星应用系统部