衛(wèi)星通信具有覆蓋范圍廣、容量大、傳輸速率高等優(yōu)點,不僅在海事、航空、高鐵等領域具有重要的應用,而且是發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的核心要素,是我國未來發(fā)展的重點技術領域之一。但受限于衛(wèi)星自身特點及所處環(huán)境的影響,衛(wèi)星通信容易被地面各種各樣、無意或有意的射頻信號所干擾。本書結合人工智能技術,根據(jù)星地融合網(wǎng)絡特點介紹衛(wèi)星通信干擾感知和抗干擾技術。全書共 7 章,內(nèi)容包括:概述、衛(wèi)星通信干擾分析與仿真、衛(wèi)星通信系統(tǒng)自適應功率控制、衛(wèi)星通信干擾感知與識別、衛(wèi)星通信干擾源定位及干擾抑制、基于盲源信號分離的衛(wèi)星通信強干擾消 除技術、衛(wèi)星通信抗干擾智能決策技術。
本書可供通信信號處理、通信干擾消 除技術及衛(wèi)星通信等領域的廣大技術人員參考,也可以作為高等院校和科研院所通信與信息系統(tǒng)、信號與信息處理等專業(yè)研究生和高年級本科生的參考用書。
近年來,衛(wèi)星技術高速發(fā)展,衛(wèi)星通信可實現(xiàn)對地球的無縫覆蓋。衛(wèi)星通信已成為國家戰(zhàn)略通信重要的發(fā)展方向。但受限于衛(wèi)星自身特點及所處環(huán)境的影響,衛(wèi)星通信容易被地面各種各樣、無意或有意的射頻信號所干擾。衛(wèi)星通信干擾感知及抗干擾方面的研究一直是業(yè)界關注的重點領域。
1.具有創(chuàng)新性,獲得國家出版基金資助。
2.作者深耕該領域多年,本書是作者團隊在多年來承擔相關課題研究的基礎上編寫的,匯集了技術成果。
3.本書結合人工智能技術,根據(jù)星地融合網(wǎng)絡特點完成了從鏈路級抗干擾到網(wǎng)絡級抗干擾的擴展、從固定式抗干擾策略到智能化抗干擾策略的擴展、從單一抗干擾手段到多種抗干擾手段綜合化運用的擴展。
朱立東
電子科技大學教授,博士生導師。IEEE會員,中國宇航學會會員,中國通信學會高 級會員。擔任《天地一體化信息網(wǎng)絡》等期刊編委。主要研究方向為:衛(wèi)星通信、通信抗干擾、現(xiàn)代通信中的信號處理。出版多本衛(wèi)星通信方向?qū)Vā缎l(wèi)星通信導論》 《空間信息傳輸與處理》《衛(wèi)星通信系統(tǒng)及應用》等。
第1章 概述001
1.1 衛(wèi)星通信抗干擾技術的背景與需求 001
1.1.1 衛(wèi)星通信抗干擾技術的背景 001
1.1.2 衛(wèi)星通信抗干擾技術的需求 002
1.2 衛(wèi)星通信干擾技術發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 003
1.2.1 衛(wèi)星通信干擾技術發(fā)展現(xiàn)狀 003
1.2.2 衛(wèi)星通信干擾技術發(fā)展趨勢 004
1.2.3 衛(wèi)星通信抗干擾技術發(fā)展現(xiàn)狀 005
1.3 直接序列擴頻 跳頻技術 007
1.3.1 自適應編碼調(diào)制技術 008
1.3.2 光通信技術 009
1.3.3 星上處理技術 010
1.3.4 限幅技術 011
1.3.5 其他抗干擾技術 011
1.4 衛(wèi)星通信抗干擾技術發(fā)展趨勢 013
1.5 本章小結 013
參考文獻 014
第2章 衛(wèi)星通信干擾分析與仿真 016
2.1 干擾樣式 016
2.1.1 無意干擾 016
2.1.2 有意干擾 017
2.2 人為干擾方式 017
2.2.1 壓制式干擾 017
2.2.2 欺騙式干擾 022
2.2.3 干擾信號仿真 023
2.3 多衛(wèi)星系統(tǒng)頻率共享場景干擾分析 025
2.3.1 饋電鏈路干擾模型 025
2.3.2 用戶鏈路干擾模型 028
2.4 天線增益 031
2.4.1 GEO衛(wèi)星天線增益 032
2.4.2 NGEO衛(wèi)星天線增益 034
2.4.3 地面站天線增益 035
2.5 干擾場景仿真及分析 038
2.5.1 衛(wèi)星系統(tǒng)建立 038
2.5.2 饋電鏈路干擾仿真 039
2.5.3 用戶鏈路干擾仿真 043
2.6 本章小結 045
參考文獻 045
第3章 衛(wèi)星通信系統(tǒng)自適應功率控制 047
3.1 NGEO衛(wèi)星功率控制技術 047
3.1.1 集中式功率控制 047
3.1.2 分布式功率控制 050
3.1.3 自適應功率控制 055
3.1.4 單干擾源自適應功率控制 055
3.1.5 多干擾源自適應功率控制 056
3.1.6 多用戶自適應功率控制 058
3.1.7 算法仿真及分析 060
3.2 基于博弈論的自適應功率控制技術 069
3.2.1 博弈論基礎 069
3.2.2 基于博弈論的功率控制算法 072
3.2.3 基于博弈論的自適應功率控制算法 075
3.2.4 算法仿真及分析 080
3.3 本章小結 087
參考文獻 087
第4章 衛(wèi)星通信干擾感知與識別 089
4.1 衛(wèi)星干擾信號感知 089
4.1.1 基于壓縮感知的干擾信號重建 089
4.1.2 基于多帶感知的干擾信號感知 095
4.2 衛(wèi)星干擾信號識別 097
4.2.1 干擾信號識別方法 099
4.2.2 干擾信號識別仿真 108
4.3 衛(wèi)星干擾信號參數(shù)估計 111
4.3.1 多音干擾數(shù)目估計和單音多音干擾信號參數(shù)估計 111
4.3.2 線性調(diào)頻干擾信號參數(shù)估計 114
4.3.3 噪聲調(diào)頻干擾信號參數(shù)估計 115
4.3.4 部分頻帶干擾信號參數(shù)估計 116
4.3.5 仿真實驗分析 117
4.4 本章小結 122
參考文獻 122
第5章 衛(wèi)星通信干擾源定位及干擾抑制 123
5.1 單星無源定位 123
5.1.1 接收信號模型 126
5.1.2 基于多普勒頻移的單星定位算法 128
5.2 多星定位技術 129
5.2.1 TDOA定位技術實施途徑 131
5.2.2 FDOA定位技術實施途徑 134
5.2.3 TDOA FDOA定位技術實施途徑 135
5.3 基于多波束陣列天線的干擾源定位 138
5.3.1 窄帶相干信號的二維DOA估計 138
5.3.2 寬帶相干干擾的二維DOA估計 155
5.4 基于自適應波束成形的干擾抑制 165
5.4.1 基于不確定集的波束成形算法 166
5.4.2 修正的基于特征空間的多約束最小方差算法 175
5.5 本章小結 181
參考文獻 182
第6章 基于盲源信號分離的衛(wèi)星通信強干擾消除技術 185
6.1 強干擾信號為合作信號 185
6.1.1 概述 185
6.1.2 系統(tǒng)模型分析 186
6.1.3 干擾抵消算法 186
6.1.4 KM-FastICA算法 191
6.1.5 仿真實驗分析 193
6.2 強干擾信號為非合作信號 198
6.2.1 對包含未知強干擾信號在內(nèi)的混合信號進行盲源信號分離 198
6.2.2 利用干擾抵消算法消除未知強干擾信號 199
6.2.3 仿真實驗分析 199
6.2.4 性能分析 204
6.3 本章小結 205
參考文獻 205
第7章 衛(wèi)星通信抗干擾智能決策技術 209
7.1 針對靜態(tài)干擾的智能決策算法 209
7.1.1 有模型的強化學習 209
7.1.2 智能抗干擾模型 216
7.1.3 仿真及結果分析 221
7.2 針對動態(tài)干擾的智能決策算法 228
7.2.1 概述 228
7.2.2 問題分析建模以及干擾策略 229
7.2.3 Q學習算法簡介 233
7.2.4 解決方案設計 236
7.2.5 仿真及結果分析 239
7.3 本章小結 246
參考文獻 247
名詞索引 248