卫星通信干扰感知及智能抗干扰技术

卫星通信具有覆盖范围广、容量大、传输速率高等优点，不仅在海事、航空、高铁等领域具有重要的应用，而且是发展卫星互联网的核心要素，是我国未来发展的重点技术领域之一。但受限于卫星自身特点及所处环境的影响，卫星通信容易被地面各种各样、无意或有意的射频信号所干扰。本书结合人工智能技术，根据星地融合网络特点介绍卫星通信干扰感知和抗干扰技术。全书共 7 章，内容包括：概述、卫星通信干扰分析与仿真、卫星通信系统自适应功率控制、卫星通信干扰感知与识别、卫星通信干扰源定位及干扰抑制、基于盲源信号分离的卫星通信强干扰消 除技术、卫星通信抗干扰智能决策技术。

本书可供通信信号处理、通信干扰消 除技术及卫星通信等领域的广大技术人员参考，也可以作为高等院校和科研院所通信与信息系统、信号与信息处理等专业研究生和高年级本科生的参考用书。

近年来，卫星技术高速发展，卫星通信可实现对地球的无缝覆盖。卫星通信已成为国家战略通信重要的发展方向。但受限于卫星自身特点及所处环境的影响，卫星通信容易被地面各种各样、无意或有意的射频信号所干扰。卫星通信干扰感知及抗干扰方面的研究一直是业界关注的重点领域。

1.具有创新性，获得国家出版基金资助。

2.作者深耕该领域多年，本书是作者团队在多年来承担相关课题研究的基础上编写的，汇集了技术成果。

3.本书结合人工智能技术，根据星地融合网络特点完成了从链路级抗干扰到网络级抗干扰的扩展、从固定式抗干扰策略到智能化抗干扰策略的扩展、从单一抗干扰手段到多种抗干扰手段综合化运用的扩展。

第 1章 概述 001

1.1　卫星通信抗干扰技术的背景与需求　001

1.1.1　卫星通信抗干扰技术的背景　001

1.1.2　卫星通信抗干扰技术的需求　002

1.2　卫星通信干扰技术发展现状及趋势　003

1.2.1　卫星通信干扰技术发展现状　003

1.2.2　卫星通信干扰技术发展趋势　004

1.2.3　卫星通信抗干扰技术发展现状　005

1.3　直接序列扩频/跳频技术　007

1.3.1　自适应编码调制技术　008

1.3.2　光通信技术　009

1.3.3　星上处理技术　010

1.3.4　限幅技术　011

1.3.5　其他抗干扰技术　011

1.4　卫星通信抗干扰技术发展趋势　013

1.5　本章小结　013

参考文献　014

第 2章　卫星通信干扰分析与仿真　016

2.1　干扰样式　016

2.1.1　无意干扰　016

2.1.2　有意干扰　017

2.2　人为干扰方式　017

2.2.1　压制式干扰　017

2.2.2　欺骗式干扰　022

2.2.3　干扰信号仿真　023

2.3　多卫星系统频率共享场景干扰分析　025

2.3.1　馈电链路干扰模型　025

2.3.2　用户链路干扰模型　028

2.4　天线增益　031

2.4.1　GEO卫星天线增益　032

2.4.2　NGEO卫星天线增益　034

2.4.3　地面站天线增益　035

2.5　干扰场景仿真及分析　038

2.5.1　卫星系统建立　038

2.5.2　馈电链路干扰仿真　039

2.5.3　用户链路干扰仿真　043

2.6　本章小结　045

参考文献　045

第3章　卫星通信系统自适应功率控制　047

3.1　NGEO卫星功率控制技术　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　自适应功率控制　055

3.1.4　单干扰源自适应功率控制　055

3.1.5　多干扰源自适应功率控制　056

3.1.6　多用户自适应功率控制　058

3.1.7　算法仿真及分析　060

3.2　基于博弈论的自适应功率控制技术　069

3.2.1　博弈论基础　069

3.2.2　基于博弈论的功率控制算法　072

3.2.3　基于博弈论的自适应功率控制算法　075

3.2.4　算法仿真及分析　080

3.3　本章小结　087

参考文献　087

第4章　卫星通信干扰感知与识别　089

4.1　卫星干扰信号感知　089

4.1.1　基于压缩感知的干扰信号重建　089

4.1.2　基于多带感知的干扰信号感知　095

4.2　卫星干扰信号识别　097

4.2.1　干扰信号识别方法　099

4.2.2　干扰信号识别仿真　108

4.3　卫星干扰信号参数估计　111

4.3.1　多音干扰数目估计和单音多音干扰信号参数估计　111

4.3.2　线性调频干扰信号参数估计　114

4.3.3　噪声调频干扰信号参数估计　115

4.3.4　部分频带干扰信号参数估计　116

4.3.5　仿真实验分析　117

4.4　本章小结　122

参考文献　122

第5章　卫星通信干扰源定位及干扰抑制　123

5.1　单星无源定位　123

5.1.1　接收信号模型　126

5.1.2　基于多普勒频移的单星定位算法　128

5.2　多星定位技术　129

5.2.1　TDOA定位技术实施途径　131

5.2.2　FDOA定位技术实施途径　134

5.2.3　TDOA/FDOA定位技术实施途径　135

5.3　基于多波束阵列天线的干扰源定位　138

5.3.1　窄带相干信号的二维DOA估计　138

5.3.2　宽带相干干扰的二维DOA估计　155

5.4　基于自适应波束成形的干扰抑制　165

5.4.1　基于不确定集的波束成形算法　166

5.4.2　修正的基于特征空间的多约束最小方差算法　175

5.5　本章小结　181

参考文献　182

第6章　基于盲源信号分离的卫星通信强干扰消除技术　185

6.1　强干扰信号为合作信号　185

6.1.1　概述　185

6.1.2　系统模型分析　186

6.1.3　干扰抵消算法　186

6.1.4　KM-FastICA算法　191

6.1.5　仿真实验分析　193

6.2　强干扰信号为非合作信号　198

6.2.1　对包含未知强干扰信号在内的混合信号进行盲源信号分离　198

6.2.2　利用干扰抵消算法消除未知强干扰信号　199

6.2.3　仿真实验分析　199

6.2.4　性能分析　204

6.3　本章小结　205

参考文献　205

第7章　卫星通信抗干扰智能决策技术　209

7.1　针对静态干扰的智能决策算法　209

7.1.1　有模型的强化学习　209

7.1.2　智能抗干扰模型　216

7.1.3　仿真及结果分析　221

7.2　针对动态干扰的智能决策算法　228

7.2.1　概述　228

7.2.2　问题分析建模以及干扰策略　229

7.2.3　Q学习算法简介　233

7.2.4　解决方案设计　236

7.2.5　仿真及结果分析　239

7.3　本章小结　246

参考文献　247

名词索引　248