总第２４３期２０１４年第９期
舰船电子工程
ＳｈｉｐＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．９
５９
唐世庆李云龙
（装甲兵工程学院北京１０００７２）
摘要在分析“铱星”系统的技术特点及其抗干扰措施基础上，研究了卫星信号截获跟踪与上行链路干扰的方法，详细地计算了干扰上行链路的功率要求，仿真分析验证了干扰的可行性。
关键词低轨卫星；上行链路；干扰仿真
中图分类号ＴＮ９２７ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７２－９７３０．２０１４．０９．０１７
ＴｈｅＪａｍｍｉｎｇｏｆＡＣｅｒｔａｉｎＬＥＯＳａｔｅｌｌｉｔｅ
ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＵｐ－Ｌｉｎｋｓ
ＴＡＮＧＳｈｉｑｉｎｇＬＩＹｕｎｌｏｎｇ
（ＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｒｍｏｒｅｄＦｏｒｃｅｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７２）
ＡｂｓｔｒａｃｔＯｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｉｒｉｄｉｕｍｓｙｓｔｅｍｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｔｈｅａｎｔｉ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｓ，ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｉｇｎａｌｉｎｔｅｒｃｅｐｔｔｒａｃｋｉｎｇａｎｄｔｈｅＵｐ－Ｌｉｎｋｓｊａｍｍｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｊａｍｍｉｎｇｐｏｗｅｒｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｎｔｈｅＵｐ－Ｌｉｎｋｓｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｐｒｏｖｅｓｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｊａｍｍｉｎｇ．
ＫｅｙＷｏｒｄｓＬＥＯ，ｕｐ－ｌｉｎｋｓ，ｊａｍｍｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ＣｌａｓｓＮｕｍｂｅｒＴＮ９２７
１引言
随着当前卫星技术的迅速发展和移动通信需求的不断扩大，移动卫星通信已经成为军事卫星通信的重要组成部分，在现代军事行动中的地位也越来越重要，以美国为代表的军事大国十分关注民用移动卫星通信系统的军事应用潜力，甚至不惜重金扶持民用卫星项目。以“铱星”为代表的低轨卫星移动通信系统在经过破产重组，通过与美军方的合作，在军事应用领域取得较大的进展。
由于“铱星”系统任务的多样性，以及它在军事领域的应用前景十分广泛，因此研究其自身的特点，并据此分析对其进行干扰的可行性是十分必要的。本文分析了“铱星”系统及其抗干扰措施，对其上行链路的跟踪与干扰进行分析，仿真分析了干扰上行链路的可行性。２“铱星”系统及其抗干扰措施
“铱星”系统采用了以往的卫星移动通信系统不曾采用的低轨道和极地轨道、多卫星星座和多轨道平面的卫星轨道新体制，以及多小点波束和星际链路等核心技术，加之它满足了ＧＥＯ移动卫星通信系统所难满足的抗干扰能力与隐蔽性、抗毁性和顽存性等军事要求，因此更受美国军方青睐。“铱星”系统的抗干扰措施如下：
１）信关站。由于“铱星”系统拥有自己的信关站，可以把来自世界各地的电话引导到位于夏威夷瓦希阿瓦的信关站［１］，美军利用“铱星”系统为军用用户提供“机密的端到端通信”，而所用的手机都植入由国家安全局研制的安全保护芯片，这样就增加了系统的保密性。
２）多波束天线技术。可根据战场形势的变化
＊收稿日期：２０１４年３月１０日，修回日期：２０１４年４月２９日
作者简介：唐世庆，男，硕士，副教授，研究方向：卫星通信。李云龙，男，助理工程师，研究方向：通信对抗。
６０唐世庆等：对某低轨卫星通信系统上行链路的干扰研究总第２４３期
控制星上发射天线指向，使其波束覆盖范围随用户
运动作相应变化，还可恰当选择卫星天线波束形状
来提高通信系统的抗干扰能力［２］。当某一波束受
到干扰时，关闭这一波束，而其他波束不受影响，这
样既阻止了干扰，也不影响卫星接收地面信号。
３）星际链路。星际链路使卫星之间互相连通
构成卫星通信网。有多颗卫星、多链路供指挥通信使用，众多的用户直接对卫星通信。并具有互通能力，减少对地面中继系统的依赖性从而提高整个系统的抗毁性。
４）星上处理技术。铱星系统中所采用的基带信息处理式转发器是最复杂的一种星上处理转发器［３］，不仅具有星上再生能力（将经过线路传输受到失真和干扰等损伤的信号重新形成原传输信号的过程），而且还具有星上基带信号处理和交换能力。工作工程如图１所示。
图１处理转发器工作工程
５）各种纠错方式增加了系统的抗干扰性。前向纠错（ＦＥＣ）是在发送端送出能够纠错的码，接收端根据译码规则检出并自动纠正传输中出现的错误。“铱星”系统采取卷积码和ＱＰＳＫ调制相结合的方式，用户终端采用３／４码率ＦＥＣ／Ｖｉｔｅｒｉｂ软判决译码的纠错方式，在误码率为１０－３的条件下，编码增益大于２．６ｄＢ，从而使系统的整体性能得到提高。
３信号跟踪及上行链路干扰
由于“铱星”系统在高度为７８０ｋｍ的轨道上运动，相对于地面站的位置是实时变化的。因此，对卫星信号的跟踪截获尤为关键，地面站对下行链路的侦收是对上行链路的干扰的基础。
３．１对下行链路的侦收
通信侦察接收机要能对下行信号实施侦收，必须满足以下条件：
１）频率对准
首先，下行信号工作频段ｆｄ（ＧＨｚ）在侦察接收机工作频段［ｆｄｍｉｎ，ｆｄｍａｘ］之内。另外，“铱星”上
图２ＴＤＭＡ信号帧结构
２）方位对准
侦察接收机和通信方处于同一波束覆球区之内，即要满足位置条件：
βｓｄ β／２
式中，β为波束覆球区的地心角，βｓｄ为通信卫星和侦察设备在地球表面上投影间的地心角。
对“铱星”系统跟踪实时性要求较高，通常使用单脉冲跟踪和程序跟踪或同时使用。可以利用跟踪软件Ｏｒｂｉｔｉｏｎ对卫星进行实时的跟踪和模拟，Ｏｒｂｉ－ｔｉｏｎ提供了卫星星历，并依据观察点的不同可以模拟出不同时刻卫星的仰角、方位角以及运行轨迹。
３）侦察设备接收到的下行信号功率Ｓｄｄ应不低于侦察机的灵敏度Ｐｄｍｉｎ。即满足能量条件：
Ｓｄｄ Ｐｄｍｉｎ（Ｗ）
式中，Ｓｄｄ＝ＥＩＲＰｓ＋Ｇｄｓ－Ｌｓ，Ｇｄｓ为侦察设备接收天线在通信卫星方向上的增益，Ｌｓ为传播损耗。
华南理工化工学院３〃２对上行链路的干扰
实现对“铱星”系统的有效干扰，一般选取瞄准式干扰或拦阻式干扰。由于大多采用地面大功率干扰站，因此本文重点研究对上行链路的干扰。
干扰设备对上行信号进行有效干扰，必须满足以下条件［４］：tmis
１）上行信号工作频率Ｆｕ在干扰设备的可干扰频率范围［ｆｊｍｉｎ，ｆｊｍａｘ］之内。
数理统计学的奠基人
２）干扰设备和通信方处于同一波束覆球区之内，即要满足位置条件：
βｓｊ β／２
式中，β为波束覆球区的地心角，βｓｊ为通信卫星和干扰设备在地球表面上投影间的地心角，
３）卫星接收机接收到的干扰信号功率要大于等于卫星接收机的灵敏度。
在“铱星”系统中，上行链路信号采用ＱＰＳＫ调制方式。载波接收功率与噪声功率之比Ｃ／Ｎ可以写成
ＣＥｂＲ
下行链路采用ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ形式，ＴＤＭＡ信号＝
ｎ０Ｂ
（１）
的帧结构如图２所示。需要侦收的是ＤＬ１～ＤＬ４下行时隙（分帧）信号。式中，Ｅｂ为每单位比特信息能量；Ｒ为比特传输速率，Ｒ＝５０ｋｂｓ；Ｂ为接收机带宽，Ｂ＝５０ｋＨｚ；ｎ
０
为单
Ｎ
Ｎ０
２０１４年 第 ９期 舰 船 电 子 工 程 ６１
位频带噪声功率（单 边噪声功率谱密度）。Ｅｂ／ｎ０ 称
烄 为归一信噪比。 Ｐｅ＝１
假设干扰设备 有效全向辐射功率为 ＥＩＲＰＥ ，
上行链路总的传播损耗为 ＬＵ ，卫 星转发器接 收 天
２ １－ｅｒ 烆 ４〃１ 干扰功率要求
（８） 线增益为 ＧＲＳ ，则卫 星转发器接收机输入端的干扰
功率为 理想情况下，“铱星”系统卫 星接收机灵敏度为
－１４８〃５ｄＢＷ。链路余量为１６ｄＢ。因此 Ｃ＝－１４８〃５
＋１６＋２〃６（ｄＢＷ）＝ －１２９〃９ｄＢＷ（２〃６ｄＢ 为 纠 错 增
ＪＵ ＝ＥＩＲＰＥ ＋ＧＲＳ －ＬＵ （ｄＢＷ） （２） 益），ＬＵ ＝１６１〃３ｄＢ，接 收天线增益 ＧＲＳ ＝２２〃６ｄＢ，因 接收 系 统 噪 声 功 率 为 Ｎ０，Ｎ０ ＝１０ｌｇ（ｋＴＢ）。 式中，ｋ 为 波 尔 兹 曼 常 数 （１〃３８×１０－２３
Ｗ／（Ｈ
ｚ· Ｋ），Ｔ 为卫星转发器输入端等效噪声温度 ；Ｂ
为卫 星转发器接收机带宽。
自由空间损耗为
ＬＰ ＝９２〃４５＋２０ｌｇｄ＋２０ｌｇｆ （
ｄＢ） （３） 其中ｄ 为传播距离，ｆ 为工作频率 ｆ＝１〃６２１２５ＧＨｚ。 ＬＵ ＝ＬＰ ＋Ｌａ ，Ｌａ 为 传 播 损 耗 Ｌａ ＝１５〃７ｄＢ（有 遮 蔽）。
卫星转发器接收机输入端的载噪比为
此，结合式（８），利用 Ｍａｔｌａｂ仿真，如图３所示。 Ｃ Ｃ 图 ３ 理想情况下干扰功率—
误码率曲线 ＝ ＪＵ ＋Ｎ０
（４） 从图３ 中可以看到，当 ＪＵ ＝１
×１０－１２ Ｗ 时，系 其中 Ｃ＝ＥＩＲＰＵ ＋ＧＲＳ －ＬＵ （ｄＢＷ），ＥＩＲＰＵ 为用户
终端有效全向辐射功率。 综合以上所得：
卫星转发器接收机输入端的干扰功率为
Ｃ
１０
１０
统误码率为０〃３２５，系统干信比 达到了 １０。 我们认 为通信被完全干扰，系 统 无 法 正 常 工 作，即 达 到 干
扰效果。
此时，干扰设备有效全向辐射功率 ：
ＥＩＲＰＥ ＝１０ｌｇＪＵ －ＧＲＳ ＋ＬＵ ＝１８〃６８ｄＢＷ
ＪＵ ＝ ＥｂＲ
ｎ０Ｂ
－１０１０
（Ｗ） （５
） 干扰设备功率：
Ｊ＝ＥＩＲＰＥ －Ｇ＝８〃６８ｄＢＷ
干扰设备有效全向辐射功率 ＥＩＲＰＥ ＝１０ｌｇＪＵ －
ＧＲＳ ＋ＬＵ （ｄＢＷ） （６）
４ 干扰可行性分析
Ｇ 为干扰天线增益 ，取 Ｇ＝１０ｄＢ
“铱星”系统一个波束可以提 供 ８０ 路全双工话 音电路，因此若干扰整个波束需要的干扰功率为花糖纸
Ｊ
数字通信系 统 的 干 扰 效 果 一 般 用 通 信 系 统 的 Ｊ总 ＝１０１０
×
８０＝５９０ 差错率———误码率 Ｐｅ来 度量。 为了评价通信系统
受干扰的 程 度，可 以 定 义 数字通信系统的干扰等 级［５］：
当 Ｐｅ ０〃２
时，通 信 系 统 受 到 强 干 扰 ，干 扰 等 级为三级；
当０〃１２ Ｐｅ ０〃２ 时，通信系统受到中度干 扰，干扰等级为二级；
当０〃０５ Ｐｅ＜０〃１２ 时，通信系统受到轻度干 扰，干扰等级为一级；
当 Ｐｅ＜０〃０５时，通信系统未受干扰 。 对于 ＱＰＳＫ 来讲，误码率与归一信噪比的关系为
４．２ 实例分析
“铱星”系统波束覆盖图如图 ４所示
。
广电在线
图 ４ “
铱 星”系统波束覆盖图 假设干扰设备处于蜂窝 １＃、６＃、１２＃、１６＃。 Ｐｅ＝１ １－ｅ
ｒ（７
） ２
（ 那么，结合式（５），铱星系统误码率为
结合以上公式，计算数据如表１所示。
（下转第７４页）
Ｎ
７４王腾飞等：舰船质心干扰作战决策建模与仿真总第２４３期
受风时，应该左舷（右舷）方向发射干扰弹，即顺风一侧发射，舰船向逆风一侧实施机动，并全速航行，使得舰船与箔条云迅速拉开距离［１０］。
５结语
本文根据质心干扰的原理及使用条件，分别建立了舰船、箔条云和导弹的运动模型，分析了质心干扰效果与箔条弹发射决策、舰船机动决策以及风向之间的关系，得出了一定作战条件下质心干扰最佳使用决策，为战场作战指挥员正确使用质心干扰提供了理论参考依据，但是，质心干扰是一个多变量、多因素的动态过程，下一步将对模型进一步完善，使模型更加贴近实战，提高参考价值。
参考文献
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［１０］张冬兴，繆旭东，陈明荣，等．舰艇箔条质心干扰反导决策建模与仿真［Ｊ］．舰船电子对抗，２０１０，３３（１）：２４－２
８．
檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷檷（上接第６１页）
表１用户—卫星上行链路参数
蜂窝蜂窝蜂窝蜂窝
１＃６＃１２＃１６＃
接收信号强度Ｃ／ｄＢＷ－１５０．３－１４８．５－１４８．５－１４８．５噪声功率Ｎ
０
／ｄＢＷ－１５４．６－１５４．６－１５４．６－１５４．６干扰设备：
功率最大，为７３０Ｗ。若采用地基干扰站，完全可以满足这个需求。
５结语
由上面的分析可知，对上行链路进行有效干扰时，需要满足一定的功率要求。若采用升空平台或伴星干扰，由于干扰距离降低，所需得干扰功率也会大大降低。因此，发展升空平台，采用机载干扰机将是未来重点的发展方向。
参考文献
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有效全向辐射功率ＥＩＲＰＥ／ｄＢＷ１８．５２１８．４４１５．２１９．６［４］曹志耀，丁鲲，顾有林．卫星通信对抗方法及其数学模
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干扰功率Ｊ总／Ｗ５６９５５９２６５７３０因此，当干扰设备处于１６＃波束内，所需干扰
－
［５］冯小平，，杨绍全．通信对抗原理［Ｍ］．西安：西安电子科学技术大学出版社，２００９（８）：２２５．
方位角／（°）地面距离／ｋｍ仰角／（°）斜距ｄ／ｋｍ
用户终端：３２．４
２２１５．３
８．２
２４６１．７
３８．３
１４２４．９
２０．８
１６９６．２
４０．５
９５７．３
３３．２
１２７８．５
６０．０
５２８．８
５１．９
９６０．０
ＥＩＲＰＵ／ｄＢ
传播：
６．０５．９３．２６．０
自由空间损耗ＬＰ／ｄＢ传播损耗Ｌａ／ｄＢ总的传播损耗ＬＵ／ｄＢ卫星：１６４．５
１５．７
１８０．２
１６１．３
１５．７
１７７．０
１５８．８
１５．７
１７４．５
１５６．３
１５．７
１７２．０
接收天线增益ＧＲＳ／ｄＢ２３．９２２．６２２．８１６．４
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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