载入中....
设为首页 收藏本站 联系我们 网站地图
论文网
您现在的位置: 免费毕业论文网 >> 工学论文 >> 测绘科学技术 >> 正文
搜索: 论文

高速数传中继系统星间链路脆弱性研究

更新时间 2009-8-20 12:19:00 点击数:

【论文关键词】跟踪与数据中继卫星 星间链路 脆弱性
论文摘要】建立了基于微波测量仪器的半物理仿真平台,该平台以物理设备为基础搭建仿真环境,利用数字模型连接各物理设备。高速数传星间链路是TDRSS最薄弱的环节,当宽带阻塞式干扰、窄带瞄准式干扰信号到达TDRS卫星接收端的干信比分别达到-5.8dB、-8.8dB时,接收数据的误比特率将达到10-3,信号已经无法再使用。   
  引 言
  随着各国经济与军事领域对空间的依赖性越来越大,以及空间态势感知资料的广泛散步,增加了敌对方采用空间对抗武器技术的可能性。跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS:Tracking and Data Relay Satellite System)是为中、低轨道的航天器与航天器之间、航天器与地面站之间提供数据中继、连续跟踪与轨道测控服务的系统。它构成了新一代航天测控网,所有中、低轨道用户都由该系统控制并传输数据,其重要地位是显而易见的。然而,TDRSS位置固定,一旦受到干扰或破坏,整个系统将陷于瘫痪。本文将以美国航天测控通信网TDRSS为例,研究其宽带数传星间链路的潜在脆弱性以及可能面临的威胁。
  1.TDRSS宽带数传星间链路的信号建模
  美国TDRSS星间链路分为前向星间链路与返向星间链路。为了满足不同用户的需求,返向链路有多种工作模式,分为两个数据组:DG1和DG2,其中DG2用于中、高速数传,不扩频,DG1又进一步分为Mode 1、Mode 2、Mode 3模式,主要用于低速数传。
  * M1用于双向多普勒测量和距离测量。用户应答机以相干转发方式工作,返回链路PN码的长度和结构与前向PN码相同,并与前向同步。
  * m2用于地面站捕获用户信号时用户应答机为非相干转发,应答机不用捕获前向信号,这时应答机发出的PN码码长较短,地面站容易捕获。
  * m3用于同时进行双向测距和多普勒测量并传输高速率的遥测数据。PN码的捕获与M1相同。m3中Q通道包含数据,不扩频。I通道用于测距,同时也可传输数据(扩频)。
  1.1 TDRSS前向星间链路模型分析
  TDRSS前向链路需传送各种指令、话音、电视(模拟和数字形式)、测距测速信息,采用KSA、SSA、SMA三种勤务形式[4],均使用同一信号形式:采用UQPSK体制,在I、Q两路分别传送扩频指令和测距码,表达式如下:
  S(t)=•;d(t)•;PNI(t)•;cos?棕0t+PNQ(t) •;sin?棕0t (1)
  式中?棕0为载频;PI、PQ分别为I、Q链路信号功率;d(t)为遥控指令;PNI为遥控指令扩频码;PNQ为测距码。
  1.2 TDRSS 返向链路DG1的信号建模
  (1)返向链路M1和m2的信号形式
  对于DG1的M1和m2,返向链路信号的一般形式为:
  S(t)=•;dI(t)•;PNI(t)•;cos?棕0t+•;dQ(t-TC/2)•;PNQ(t-TC/2) •;sin?棕0t
  (2)
  (2)返向链路模式3的信号形式
  m3的信号数学表达式为:
  S(t)=•;dI(t)•;PNI(t)•;cos?棕0t+•;dQ(t)•;sin?棕0t(3)
  各变量的解释与前同,只是Q通道未使用PN码,PNI码长(210-1)×28。
  2.TDRSS 宽带数传星间链路抗干扰能力分析
  美国TDRSS返向宽带数传星间链路DG2采用了非扩频体制,相对于其它形式的通信链路容易受到干扰,是TDRSS最薄弱的环节。
  3.TDRSS返向宽带数传星间链路电路
  上节理论推导了TDRSS返向宽带数传星间链路DG2的抗干扰性能,下面本文将采用Agilent测试仪器对此结果进行电路级实验验证。TDRSS返向宽带数传星间链路半物理仿真系统的组成可以分为:发射仿真模块、通信干扰仿真模块、接收仿真模块等三个功能模块。首先由两路矢量信号源(VSG:vector signal generator)E4438C分别产生数据和干扰信号,经合路器11636B后送入89600S矢量信号分析仪(VSA: Vector Signal Analyzer),利用VSA对接收信号进行分析,最后送入分析计算机对数据进行处理,算出系统的误码率并评价整个链路的性能,达到仿真的目的。
  Agilent矢量信号发生器产生的波形是非常有限的,而且采用89600S VSA接收时信号不能同步,从而也就不能正确计算解调出信号的误比特率,为了解决这一问题本文首先在控制计算机中将数据成帧并加入帧同步和帧计数。同时89600S VSA接收端应设置“Search Length”至少为帧长的两倍,当接收端搜索到帧同步字时即达到同步。SRRC滤波器能有效压缩带宽,减小符号间干扰,图1为采用SRRC滤波器和未采用SRRC滤波器时QPSK信号的频谱图,从图中可以看出基带信号加入平方根升余弦滤波器是非常必要的。89600S VSA接收端的SRRC滤波器已经固定,若想采用远程下载数据的方法必须在发射端设计一个与接收端滤波系数完全匹配的SRRC滤波器。图2为QPSK调制信号的星座图,左图为收发两端成形滤波器完全匹配的情况,这时无符号间干扰,信号质量很好,右图为收发两端成形滤波器不完全匹配的情况,由此可见收发两端滤波器系数的匹配程度将直接影响到接收信号的质量。本文根据接收端SRRC设置发射端SRRC滤波器的滚降系数=0.35、阶数N=40,信号经滤波后有效点范

[1] [2] 下一页

返回栏目页:测绘科学技术论文

设为主页】【收藏论文】【保存论文】【打印论文】【回到顶部】【关闭此页