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L波段卫星移动终端监测方法探讨

浏览量: 时间:2014-03-17 14:50

      卫星移动通信系统是利用卫星通信的多址传输方式为全球用户提供大范围、机动灵活的移动通信服务,可实现互联网接入、语音、传真、ISDN、短信等多种业务应用。卫星移动终端具有很强的便携性、隐蔽性,通信不受地域制约等特点,使其成为各种应急通信的首选,应用越来越广泛。为实现对卫星移动终端的有效监控,国家无线电监测中心对L波段海事卫星、铱星等主流卫星移动通信终端上行信号的监测方法进行了深入研究。在此,将研究结果与各位同行分享与探讨。

      1.L波频卫星移动通信系统技术简介

      1.1 移动终端使用频段

      在L波段,卫星移动终端分为两种模式,TDD(时分双工)和FDD(频分双工),使用频率如下:

      (1) FDD(频分双工)模式:上行频段:1610 MHz—1660.5MHz

       下行频段:1525 MHz—1559MHz

      (2) TDD(时分双工)模式:上下行同频段:1610 MHz—1626.5MHz

      1.2 卫星移动通信系统制式

      L波段有4种主流卫星移动通信制式,部分参数如下表:

表1. L波段卫星移动通信制式部分参数

      2.上行信号监测方法

      针对卫星移动终端上行信号特点,监测方法包括:信号发现和分析、交会定位、逼近查找。

      2.1 信号发现和分析

图1. 监测系统结构图

      2.1.1 信号搜索发现

      (1) 监测设备架设地点距离所需关注区域直线距离宜不超过2公里(具体位置根据电磁环境复杂度、接收设备灵敏度、接收天线类型及架设位置和高度、关注区域大小、定位精度要求等决定)。

      (2) 宜选择地势较高、四周遮挡少的地点架设设备,选用噪声低、频段较窄的全向天线进行接收。

      (3) 参数设置建议:

表2. 参数建议

      (4) 启动监测搜索模式,在频段内观察发现感兴趣信号。

      a) 1610MHz—1660.5MHz是卫星移动地对空业务专用频段,如发现非卫星通信信号,即为非法信号。

      b) 在TDD工作制式下,上下行共用频率,由于下行频率覆盖区域宽阔,因此在监测的频段内会发现卫星置为位95Kbauds下行信号,应将接收机/频谱仪的接收带宽和RBW调整至合适,观察信号的时频图(如瀑布图)。如果时频图中对应的该信号中心频率随时间不变化,则是上行信号(无多普勒频移),如果中心频率随时间发生变化,信号在时频图中呈现倾斜特征,则是下行信号(产生多普勒频移)。

      c) 在FDD工作制式下,通信连接建立后,使用频率不会变化(跨覆盖区域除外);在TDD工作制式下,通信连接建立后,使用频率仍会跳变,宜利用具有宽带测向能力的设备,观察前后2个频率在信号特征上和示向度上是否有一致性,以确定发现的是同一信号的频率变化。

      (5) 如果监测系统具有自动监测的功能,可采用能量检测、信号识别、触发报警等方式开展信号快速搜索发现。

      2.1.2 信号分析

      (1) 锁定搜索中发现的感兴趣信号频点。

      (2) 参数设置建议:

表3. 参数建议

      (3) 通过对信号时域、频域、调制域、特征域等进行监测,观察信号频谱、声音等特征,记录监测数据,采集信号音频、中频频谱、I/Q数据等能反映信号特征的资料,分析信号调制类型、符号速率、所属的通信系统,以及信号出现规律。

      (4) 如果监测系统具有自动识别、解码功能,可进一步解码通信内容,以准确判断信号来源。

      2.2 交会定位

      (1) 使用3个或3个以上站点对目标区域进行组网监测测向,站点之间直线距离宜不远于2公里。

      (2) 布点时,应考虑地形、电磁环境、天线方向以及卫星通信系统制式等影响:

      a) 宜选择区域周边制高点布置站点;

      b) 对于地球同步静止轨道卫星通信系统,移动终端天线有一定的方向性(如中国境内使用时需将天线对准南边,获得最好接收效果),可将监测站点在目标区域的近赤道一侧布置成近似半圆形或一线形;

      c) 对于全球多轨道卫星通信系统,可将监测网站点布置成三角包围形(见图2);

      注:移动监测车可作为可搬移监测设备使用

图2. 监测全球多轨道卫星通信系统的定位组网布局示意图

      (3) 利用搜索功能发现和分析感兴趣的信号,确定为目标信号时,应锁定信号频率,启动交会定位功能。

      (4) 交会定位时,测向定位系统参数设置建议:

表4. 参数建议

      (5) 记录目标信号出现的时间、频点、示向度和定位地点等信息,存储交会定位图。

      2.3 逼近查找

      (1) 交会定位或者已知目标信号大致区域后,出动移动监测车,测向系统参数设置建议:

表5. 参数建议

      (2) 利用车载监测设备对目标信号进行实时监测,当移动监测车有较稳定示向度后,依据示向前行。

      (3) 车辆行进过程中,1名监测人员应负责测向设置、观察测向结果及信号可能发生的频率变化等情况,另1名监测人员应仔细观察周围建筑分布、楼顶天线布置等情况。

      (4) 当信号源已锁定在小范围内,监测人员应携带便携式监测设备开始徒步查找,参数设置建议:

表6. 参数建议

      (5) 监测人员应缓慢均速转动定向天线,密切注意信号强度变化,同时开启最大保持功能,关注信号可能发生的频率变化情况。

      (6) 当信号电平快速增强,可通过肉眼(或辅助望远镜)辅助发现发射装置。

      (7) 当发现移动终端后,应进行发射测试,以最终确定信号源。

      3. 监测记录及报告

      监测任务执行中应严格按规范记录监测日志和监测数据,存储信号频率图、音频文件等。任务执行完毕应及时撰写监测报告,其内容需包括:任务来源及要求;执行时间和地点;监测人员和设备;监测过程和数据;监测结论等。

      来源:无线电频谱研究网