本發(fā)明涉及一種基于雙波束用戶終端與多星的高韌性抗干擾衛(wèi)星通信方法，屬于衛(wèi)星通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、衛(wèi)星通信系統(tǒng)以其通信覆蓋范圍廣、可不依托地面基礎(chǔ)設(shè)施靈活組網(wǎng)等突出特點(diǎn)，在跨大地域聯(lián)合應(yīng)用、遠(yuǎn)域遠(yuǎn)海應(yīng)用等通信保障方面已成為重要甚至唯一手段。因衛(wèi)星通信信道開放且衛(wèi)星軌位信息相對固定，衛(wèi)星通信系統(tǒng)易受到來自無線信道的干擾攻擊。如國外研制并批量部署的衛(wèi)星通信對抗系統(tǒng)(ccs系統(tǒng))，經(jīng)評估，基本上可以高功率阻塞式干擾信號使透明轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星癱瘓或者使處理轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星能力大幅降級。從強(qiáng)電磁對抗實(shí)際應(yīng)用需求出發(fā)，要求用于重要任務(wù)或重要用戶的衛(wèi)星通信系統(tǒng)須具備較高的韌性和較強(qiáng)的抗干擾能力。

2、目前，我國在軌通信衛(wèi)星以地球同步軌道的透明轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星為主、以少量地球同步軌道處理轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星為輔。對重點(diǎn)應(yīng)用區(qū)域的衛(wèi)星通信保障預(yù)案主要采用調(diào)集多顆衛(wèi)星、多個波束形成多重覆蓋的方式，當(dāng)受到惡意干擾時采取更換轉(zhuǎn)發(fā)器、更換衛(wèi)星等手段進(jìn)行對抗。但因各型衛(wèi)星通信用戶終端多采用單波束工作，受擾后采取抗擾措施時，存在備用通信資源協(xié)調(diào)困難、換星切換操作時間長等不足，受擾后由通信中斷到恢復(fù)通信用時較長，通信保障韌性不足、抗干擾能力不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在解決衛(wèi)星通信用戶站在受到干擾攻擊后通信鏈路恢復(fù)用時過長難題，提出一種基于雙波束用戶終端與多星的高韌性抗干擾衛(wèi)星通信方法，通過增加系統(tǒng)中可用衛(wèi)星數(shù)量，考慮到對手較難同時干擾壓制我方多顆通信衛(wèi)星，通過設(shè)計以雙波束用戶終端為核心的多星通信聯(lián)合應(yīng)用方法，使受擾后的通信鏈路恢復(fù)時間由小時級降至秒級，為重點(diǎn)用戶提供一種韌性和抗干擾的衛(wèi)星通信保障手段。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一種基于雙波束用戶終端與多星的高韌性抗干擾衛(wèi)星通信方法，基于用戶通信站型的雙波束用戶終端、多顆通信衛(wèi)星以及中心站/區(qū)域站實(shí)現(xiàn)；

4、其中用戶通信站型的雙波束用戶終端配置兩個同時收發(fā)不同方向波束的天線射頻單元、兩個同時處理波束的信道處理單元、一個業(yè)務(wù)接入與處理單元以及一個主控單元，處理一個波束的天線射頻單元和信道處理單元稱為一個通道，雙波束用戶終端初始時選一個通道作為當(dāng)前主用通道，另一個通道作為備用通道；多顆通信衛(wèi)星均為地球同步軌道通信衛(wèi)星，初始時選一顆通信衛(wèi)星作為主用衛(wèi)星，其余為備用衛(wèi)星；中心站/區(qū)域站配置多套天線射頻單元和信道處理單元，配置一套業(yè)務(wù)接入與處理單元；

5、雙波束用戶終端側(cè)的處理過程為：

6、步驟一：雙波束用戶終端使用當(dāng)前主用通道，通過主用衛(wèi)星與中心站/區(qū)域站建立主用通信鏈路，并通過內(nèi)部的業(yè)務(wù)接入與處理單元和當(dāng)前主用通道與中心站/區(qū)域站進(jìn)行雙向通信，通信過程中當(dāng)前主用通道將鏈路狀態(tài)上報主控單元；同時，雙波束用戶終端使用備用通道，通過備用衛(wèi)星與中心站/區(qū)域站建立備用通信鏈路，備用通道在多顆不同備用衛(wèi)星之間定時輪詢探測獲取信道狀態(tài)，并將獲取的信道狀態(tài)上報主控單元；其中，鏈路狀態(tài)包括載波鎖定指示、譯碼鎖定指示、誤碼率指示和接收信噪比指示；

7、步驟二：主控單元根據(jù)當(dāng)前主用通道上報的鏈路狀態(tài)進(jìn)行判斷，當(dāng)判斷主用衛(wèi)星受到大功率干擾站的干擾攻擊，導(dǎo)致通信鏈路中斷或降級超過預(yù)定門限時，控制業(yè)務(wù)接入與處理單元將用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)由當(dāng)前主用通道切換至備用通道，同時根據(jù)備用通道上報的信道狀態(tài)選擇一個備用衛(wèi)星作為主用衛(wèi)星，并將備用通道作為當(dāng)前主用通道；

8、中心站/區(qū)域站側(cè)的處理過程為：

9、步驟三：中心站/區(qū)域站內(nèi)的多套天線射頻單元和信道處理單元同時接收多顆通信衛(wèi)星的無線信號，中心站/區(qū)域站內(nèi)業(yè)務(wù)接入與處理單元通過檢測用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，選通主用通道并將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)經(jīng)由主用衛(wèi)星發(fā)送至雙波束用戶終端側(cè)；

10、步驟四：當(dāng)主用衛(wèi)星受到大功率干擾站的干擾攻擊，導(dǎo)致通信鏈路中斷或降級超過預(yù)定門限，遠(yuǎn)端的雙波束用戶終端切換主用通道時，中心站/區(qū)域站接收并檢測到用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸通道發(fā)生切換后，同步將用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送信號切換至匹配接收信號的通道中；

11、步驟五：繼續(xù)保持通信狀態(tài)，直至再次受擾時進(jìn)行步驟四通信通道切換，當(dāng)用戶任務(wù)結(jié)束時拆除衛(wèi)星通信鏈路、結(jié)束通信。

12、進(jìn)一步的，步驟2中根據(jù)當(dāng)前主用通道上報的鏈路狀態(tài)進(jìn)行判斷，具體過程為：當(dāng)原正常通信鏈路出現(xiàn)載波鎖定指示和譯碼鎖定指示均失鎖時，表示通信衛(wèi)星受到了干擾攻擊導(dǎo)致通信中斷和鏈路不可用；當(dāng)載波鎖定指示和譯碼鎖定指示均鎖定，誤碼率指示升高超出預(yù)定門限且接收信噪比下降超出預(yù)定門限時，表示通信衛(wèi)星受到了干擾攻擊導(dǎo)致通信鏈路能力降級。

13、進(jìn)一步的，多顆通信衛(wèi)星的選取滿足以下要求：

14、①衛(wèi)星波束可覆蓋用戶通信站型且滿足雙波束用戶終端天線波束對衛(wèi)星仰角不低于15°要求；②衛(wèi)星波束可覆蓋雙波束用戶終端的通信目標(biāo)或可經(jīng)由星間鏈?zhǔn)褂昧硪活w通信衛(wèi)星覆蓋通信目標(biāo)；③衛(wèi)星頻段與雙波束用戶終端頻段保持一致且有可滿足用戶通信使用的轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬和時隙資源；④其中一顆通信衛(wèi)星為主用衛(wèi)星，其余通信衛(wèi)星為備用衛(wèi)星，主用衛(wèi)星和備用衛(wèi)星均為雙波束用戶終端預(yù)留通信資源。

15、進(jìn)一步的，步驟1中備用通道在多顆不同備用衛(wèi)星之間定時輪詢探測獲取信道狀態(tài)，包括以下步驟：

16、步驟一：雙波束用戶終端使用備用通道經(jīng)由某備用衛(wèi)星發(fā)送探測信號；

17、步驟二：中心站/區(qū)域站接收來自遠(yuǎn)端雙波束用戶終端的探測信號，估算出接收信噪比和接收誤碼率參數(shù)；

18、步驟三：中心站/區(qū)域站使用對應(yīng)的同一顆備用衛(wèi)星發(fā)送探測響應(yīng)信號，隨探測響應(yīng)信號承載發(fā)送本地估算的接收信噪比和接收誤碼率參數(shù)；

19、步驟四：遠(yuǎn)端雙波束用戶終端使用備用通道接收來自中心站/區(qū)域站的探測響應(yīng)信號，估算出接收信噪比和接收誤碼率參數(shù)；并同步解析出中心站/區(qū)域站發(fā)來的接收信噪比和接收誤碼率參數(shù)；

20、步驟五：遠(yuǎn)端雙波束用戶終端的備用通道記錄使用該備用衛(wèi)星與中心站/區(qū)域站探測握手時兩端的接收信噪比和接收誤碼率參數(shù)，并將參數(shù)上報主控單元；

21、步驟六：完成一次探測握手后，雙波束用戶終端使用備用通道調(diào)整對準(zhǔn)另一顆備用衛(wèi)星，重復(fù)步驟一至步驟五，直至所有備用衛(wèi)星輪訓(xùn)探測完成。

22、進(jìn)一步的，步驟2中主控單元根據(jù)信道質(zhì)量對多個信道劃分為備用、應(yīng)急和緊急三種狀態(tài)，在其中接收誤碼率符合任務(wù)使用要求情況下，根據(jù)接收信噪比高低對信道狀態(tài)進(jìn)行排序；優(yōu)先選備用狀態(tài)的通信衛(wèi)星作為備用衛(wèi)星，備用狀態(tài)的通信衛(wèi)星受擾中斷時選擇應(yīng)急狀態(tài)的通信衛(wèi)星作為備用衛(wèi)星，應(yīng)急狀態(tài)的通信衛(wèi)星受擾中斷時選擇緊急狀態(tài)的通信衛(wèi)星作為備用衛(wèi)星。

23、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

24、1.通信系統(tǒng)韌性高。本發(fā)明提出的方法為重點(diǎn)用戶準(zhǔn)備有多顆通信衛(wèi)星資源，從實(shí)施干擾需先行偵察的基本流程看，對多星同時偵察與協(xié)同干擾難度大且目前無此方面公開報道，因此，本發(fā)明可為用戶提供高韌性通信保障能力。

25、2.通信抗干擾能力強(qiáng)。本發(fā)明中提出的方法在受干擾鏈路中斷或鏈路降級至既定門限后可以快速切換至備份鏈路，在原有的信號層(跳頻或擴(kuò)頻、糾錯編碼等)抗干擾常規(guī)手段基礎(chǔ)上，新增了以多星多鏈路對抗干擾源的處置方式，以遠(yuǎn)快于單干擾站切換干擾目標(biāo)的速度，躲避對手干擾攻擊，可為用戶提供抗干擾通信保障能力，破解單顆常規(guī)透明轉(zhuǎn)發(fā)通信衛(wèi)星易受阻塞干擾攻擊失效導(dǎo)致的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓難題。

26、3.受擾中斷后至恢復(fù)通信時間短。本發(fā)明提出基于雙波束用戶終端使用多顆衛(wèi)星進(jìn)行通信保障的方法，主用鏈路與備份鏈路同時工作，信號切換時間時間在納秒量級、業(yè)務(wù)恢復(fù)時間在毫秒量級，較傳統(tǒng)單波束用戶終端切換衛(wèi)星處理的分鐘級(如增加資源協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)，則切換時間在小時量級)，受擾中斷后至恢復(fù)通信時間短，對用戶通信保障實(shí)時性高。

27、4.工程實(shí)施難度小。本發(fā)明提出的雙波束用戶終端在成熟的、常見的單波束用戶終端基礎(chǔ)上，較容易以增加信道傳輸、天線射頻等處理通道方式擴(kuò)展改進(jìn)，研發(fā)成本相對較低、工程實(shí)施技術(shù)難度較小。