超宽带信号与常规通信信号的共存性研究

抖动脉冲超宽带信号的脉冲持续时间为０．０９４ ｎｓ，
占空比为９．４×１０－３—９．４×１０－６；而直接序列超宽带的
脉冲持续时间为０．５８ ｎｓ；ＭＢ—ＯＦＤＭ则选择标准的
ＭＢ—ＯＦＤＭ信号。 测试主要的指标是卫星数字接收的符号错误概
率、比特错误概率等指标，同时也分析了不同超宽带 信号的时间、幅度以及功率谱特性，并分析这些特性
开关键控（ＯＯＫ）、绝对参考抖动（ＡＲＤ）和相对参考
抖动（ＲＲＤ）。
通管理、汽车引导与监视、资源管理、定时、个人定
位、电信网络与银行网络系统的同步等。
超宽带无线电干扰信号相关参数的选择见表ｌ 所示。由于该测试完成时间较早，因此超宽带信号
全采用脉冲方式。
表１超宽带无线电干扰信号相关参数列表
Ｕ惦信号参数 范围
ＭＨｚ。 调制方武，抖动方武
ＵＰＳ、００Ｋ、５０％一ＡＲＤ、２％－ＲＲＤ
脉冲持续时闻（ｎｓ）
０．２４５、０．５
脉冲重复频率（ＭＨｚ）
０．１、１、５、５０
选通方武
１００茗（无选通）、２０％
不同种类的干扰信号对ＧＰＳ系统的干扰效果
不同。高斯噪声干扰降低了ＧＰＳ接收机的信噪比将 导致接收机不能正确地解调信号，窄带干扰对ＧＰＳ
线电信号的频谱为未被选通信号的功率谱与选通信 １．１测试参数 测试超宽带无线电信号对ＧＰＳ系统的干扰效
果主要用两个指标．一个是ＢＬ（Ｂｒｅａｋ Ｌｏｃｋ）．表示干 扰信号通过接收机带通滤波器后导致ＧＰＳ接收机 失锁的最小干扰功率；另一个是ＲＱＴ（Ｒｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ
号付立叶变换的卷积，因此，经过选通处理后超宽带
高斯噪声２５ ｄＢ，Ｒｘｌ就会失锁。ＯＯＫ信号同样具有
离散谱，会对ＧＰＳ接收机造成很大影响，但影响不如
ＵＰＳ信号恶劣，对于较高ＰＲＲ的ＯＯＫ信号，干扰信 号功率低于高斯噪声２０ ｄＢ，Ｒｘｌ就会失锁。抖动处 理降低了超宽带无线电信号对ＧＰＳ的影响，抖动处 理能降低甚至去除离散谱，采用抖动处理的具有高 ＰＲＲ（如２０ ＭＨｚ）的超宽带无线电信号在ＡＰＤ和ＢＬ 上都类似于高斯噪声，采用抖动处理的ＰＲＲ较低的 超宽带无线电信号对ＧＰＳ的干扰也大大降低。
（ＤＴＶ）ｖｉｃｔｉｍ
ｒｅｃｅｉｖｅｒ．Ｓｐｅｃｉａｌｌｙ，ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ａｒｅ
与ＷＬＡＮ、ＧＳＭ和ＵＭＴＳ系统的共存性进行了讨论Ｍ。
除了对超宽带信号对常规无线通信系统潜在的干扰
进行研究和测试之外．在某些霞要的频段。还必须提ｍ更
ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ ｐｒｏｖｉｄｅ
系统的干扰程度决定于窄带干扰是否与Ｃ／Ａ码调 制信号的离散谱线重叠，如果发生了重叠，则会造成 严重干扰。
由于选择参数不同，超宽带无线电信号的频谱
各具特点。ＵＰＳ只有间距为ＰＲＲ的离散谱而没有连
续谱；ＯＯＫ既有间距为ＰＲＲ的离散谱，又有连续 谱；而采用抖动方式的超宽带无线电功率谱则具有
噪声的特性。由于选通技术的采用，选通后超宽带无
１２．８ｄＢ。＜ＰＡＰＲ≤１８．９
存在较快变化的环境，如多径衰落等环境，能量检测
收机的带宽为１９．５１ ＭＨｚ。该测试主要有三个目的： （１）测试和评估三种超宽带信号对卫星数字接 收机性能的影响。
（１）除接收机影响测试结果外，干扰信号的特性
对观测结果影响很大，如脉冲时间间隔方式、选通方
式和信号累积等，下面分别加以说明。
（２）接收机的效果直接受到脉冲时间间隔的影
响。ＵＰＳ只存在离散谱。当ＵＰＳ的离散谱出现在ＧＰＳ 接收机通带范围，如果ＧＰＳ采用的信号具有离散谱，
在较低的干扰功率，都会对ＧＰＳ接收造成很大的危
（２）考察卫星数字接收机的性能能否由超宽带 信号的特性进行预测。 （３）考察能否用连续的、选通的高斯噪声来模
拟超宽带信号对卫星数字接收机性能的影响。因为 产生连续的、选通的高斯噪声要比产生实际的超宽 带信号容易得多。
害。对于较高ＰＲＲ的ＵＰＳ信号，干扰信号功率低于
段数字卫星信号接收机的影响纠；此外还有对超宽带系统
ｓｙｓｔｅｍ．髓ｗｅｌＩ嬲ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐｕ］ｓｅ—ｂａｓｅｄ
ｓｉｇｎａｌ。ａｎｄ ＭＢ－ＯＦＤＭ ｏｆ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｄｉｇｉｔａｌ
ＵＷＢ ｓｉｇｎａｌ。ＤＳ－ＵＷＢ
ｓｉｇｎａｌ
ｏｎ
ｔｈｅ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ源自ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ收机．干扰检测与避让 Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｎｉｇ
ｐｕｌｓｅ－ｂａｓｅｄ ＧＰＳ
ｐａｐｅｒ
ｂｒｉｅｆｌｙ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ
ｏｎ
ＵＷＢ ｓｉｇｎａｌ
ｔｈｅ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ
显示旧，不恰当的超宽带无线电系统参数选择会造成对 常规ｃ跨系统的干扰；研究和测试了超宽带信号对ｃ频
标准，确保ｃＰｓ系统ｌＦ确捕获的最低宽带噪声功率
ｉ辫密度为一１６６ ｄＢｎｄＨｚ、、由于宽带噪声作为２０
ＭＨｚ
伥通滤波器的输＃Ｉｆ．１ｑ此．参芬宽带噪声功率ｉ将密度 ｌｌ『ｉＣ为一９３
ｄＢｎｄ２０ ＭＨｚ、
接收机“Ｒｘｌ）楚一般的导航接ｑｋ考Ｊｌ。接收饥２ （Ｒｘ２）是高精度接收机．主要受载波棚位信息影响． 需要注意的是．在Ｒ）【２的测试中没有引入高斯噪 声。
分布是成阶梯状的分布特性并且峰值平均功率比很 大。对于ＭＢ—ＯＦＤＭ信号，有相似的结论。
（３）卫星数字接收机受超宽带信号干扰的性能 可以由超宽带信号的特性进行预测，特别是依靠峰
值平均功率比。如果超宽带信号的峰值平均功率比
５．４ ｄＢ≤ＰＡＰＲ≤９．６
ｄＢ，则超宽带信号对卫星数字
接收机的性能影响和相同功率的白噪声相当；如果
高斯噪声的影响小，除此之外的抖动脉冲超宽带信 号以及直接序列超宽带信号几乎和高斯噪声相当；
而几乎所有的ＭＢ—ＯＦＤＭ信号对卫星数字接收机 的影响要比相同功率的高斯噪声严重。 （２）由于超宽带信号通过卫堪数字接收机的前
端滤波器．导致滤波器输出的超宽带信号的时间、幅
度以及功率潜特性发生显著的变化。特别足对于抖 动脉冲超宽带信号和直接序列超宽带信号．输ｍ脉
相当．那么通过滤波器后的脉冲就会发生重叠导致
万方数据
～’２９ｌｏ年ｊ？月第１２鲤．，鼍堡！竺翌苎Ｃ多
Ｒ然０ｉ美：二：二二………・
超宽带信号的幅度概率分布服从瑞利幅度分布；如 果脉冲重复的频率远小于卫星数字接收机的带宽，
则通过滤波器后的脉冲仍然可以分辨并且幅度概率 到是否在超宽带设备周围有潜在的其他系统用户，
Ｑ竺竺２竺朗蹬墼翌理 万方数据
………………………‘Ｍ黯㈣眦Ｙ僻Ⅱ㈣喇ｃ棚Ｎｓ
１．２测试结果分析
由于接收机带宽和超宽带无线电干扰信号采用 处理技术不同，因此，接收机的响应也不同。分析测 试结果，得到以下一些具有规律性的结论。 Ｃ频段卫星数字接收机的频段为３．７＿４．２
ＧＨｚ，
２
Ｃ频段卫星数字接收机
超宽带信号采用抖动脉冲超宽带信号、直接序列超 快带信号以及ＭＢ—ＯＦＤＭ超宽带信号，卫星数字接
号接收机的干扰测＇甙结果．然后分析目前在较低频段采 用的干扰检测和避让技术。
万方数据
…２０ｌｏ年１２目第ｌ雩期鼍釜！竺翌苎Ｃ》
Ｒ熟‘：玉：二：二二………・
１
ＧＰＳ系统
号的选择，主要考虑到选择不同的以上几种因素。四
种典型的脉冲间隔方式包括均匀脉冲间隔（ｕＰｓ）、
目前，ＧＰＳ系统应用相当广泛，如导航、地面交
超宽带无线电信号占用很宽的带宽，在超宽带无线 电的占用频段内存在大量的无线电通信信号，其中包括
大量的非常重要的政府和安全部门使用的无线电频段．
因此，认真讨论超宽带无线电与常规无线通信系统的共 存性问题，特别是超宽带无线电信号对常规无线电通信
信号的干扰，是非常必要的。国外进行的超宽带无线电与 常规无线电共存性的研究首先集中在超宽带无线电信号 对ＧＰＳ信号和其他几种信号干扰的测试工作，测试结果
ＧＰＳ系统卫星信号可采用ＣＤＭＡ方式实现复 用。每颗卫星以两个Ｌ波段频率发射载波无线电信
号：ＬＩ＝Ｉ
５７５．４２ ＭＨｚ，１２＝１ ２２７．６０
ＭＨｚ。在Ｌ１载波
上用Ｐ码（又称精码）和ｃ，Ａ码（又称粗搜索码），在
Ｌ２载波上用Ｐ码。Ｃ／Ａ码供民用的标准定位服务，Ｐ
平均功率密度
按实际对ＧＰＳ干扰效果需要
才有后续是否采用避让以及采用何种避让措施。潜 在受害用户的信号检测主要分为两种方式：一种是
有无数据辅助的信号检测，即超宽带设备不了解潜 在受害用户的任何先验信息；一种是具有数据辅助 的信号检测。 无数据辅助的信号检测主要包括能量检测，相 干检测或者模式识别等方法。能量检测是一种最为 简单的检测手段，但检测的结果不准确，特别是信号
降低了单撤闺散谱线的功率．除此之外．选通技术使 干扰信号存在的时间降低。对于同一信号．采用选通
技术后对ＧＰＳ系统干扰的效果大大降低。
冲信号的持续时间将比原来的长。被延长的脉冲将
会使超宽带信号的幅度统计特性发生变化。如果脉 冲重复的频率大于卫星数字接收机的带宽或者与之
由测试结果可见．随着累积干扰信号数量的增 加．累积信号更加接近高斯噪声的特性。
与卫星数字接收机性能影响的关系。测试结果分析 表明：
（３）高ＰＲＲ对ＧＰＳ信号的影响更大。对于存在
离散谱的超宽带无线电，高ＰＲＲ意味着每根离散谱 线上的功率更大。不论离散谱是否存在，高ＰＲＲ导
（１）占空比为９．４×ｌ旷的抖动脉冲超宽带信号
对卫星数字接收机的性能影响最小。要比相同功率
致发送信号功率的峰平比降低，更多时间内干扰信
ａ
ｓｉｇｎａｌ
ｔｏ
ｔｈｅ
ｔｏ
ｏｆ
ｔｈｅｓｅ
ｓｙｓｔｅｍｓ
ａｎａｌｙｚｅｄ
ｒｅｆｅ陀ｎｃｅ ｆｏｒ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ＵＷＢ
ｔｏ
ｓｉｇｎａｌ
ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ
ｏｔｈｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ．
加严格的保护措施．如进一步降低超宽带信号的发射功 率谱密度或采用榆测和避ｉ上措施等。其巾榆测和避让措
码只供美国军方和授权用户使用，Ｐ码提供精确定 位服务。Ｃ／Ａ码的码片速率为１．０２３ Ｍｃｈｉｐｓ／ｓ，伪随
机序列长为ｌ ０２３，采用Ｃ／Ａ码信号具有间距为１ ｋＨｚ的离散谱，主瓣带宽为２．０４６ ＭＨｚ。Ｐ码的码片 速率为１０．２３ Ｍｃｈｉｐｓ／ｓ，采用Ｐ码信号没有离散谱， 主瓣带宽为２０．４６
无线电信号的频谱发生了扩展，原来的一根谱线扩 展为包络为ｓｉｎｅ２，间距为选通周期倒数的一系列离 散谱线。 为使测试结果有一个参考标准．利用确保ＧＰＳ 系统正确捕获的最大宽带噪声功率谱密度作为参考
Ｔｉｍｅ），指ＧＰＳ接收机重新跟踪和捕获到（；Ｉ】ｓ信号
的时问。这两个指标给ｍ了ＧＰＳ性能的范闸，ＲＱＴ 表，Ｊ；十扰信号开始埘‘ｊＰｓ接收机造成不良影响．而 ＰＬ表，Ｊ÷十扰ｆ矗哆超过此限定将造成（：黔接收机小 能ｌＩ：常Ｉ．ｆｌ。对于小ｆｌ刁的‘：聆接收机．这两个指标 的值小同。 由于超宽带无线电信号的时域‘：ｆ频域特性受超 宽带无线电脉冲重复频率、脉冲间隔方式和信号选 通方式的影响．因此，作为干扰信号超宽带无线电信
………………………‘Ｍ黜黝∞ＬｏＧＹｏＦＴＥＬ￡ｃｏＭＭｕ眦删
超宽带 信 与常规通信信号的 号共 存性研究
高 军成都电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室副研究员 岳光荣成都电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室副研究员 李少谦成都电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室教授
摘要：文章简要介绍了脉冲式超宽带信号对ＧＰｓ 系统的影响。以及脉冲式超宽带信号、直接序列超 宽带信号、ＭＢ一０ＦＤＭ信号对卫星数字接收机性 能的影响，特别分析了不同的信号特征对这些系 统干扰的相关性，为了提高系统频率的利用效率． 并保证潜在的其他通信系统的性能．超宽带设备 需要具有干扰的检测和避让的技术能力。 关键词：超宽带，共存，全球定位系统．数字卫星接
施楚超宽带系统设计的一个新的思路．可以提高系统的 频率利ｊ钉效率。
Ｋｅｙ
Ｄｉｇｉｔａｌ
Ｗｏｒｄｓ：ＵＷＲ。ｃｏｅｘｉｓｔｅｍ・ｅ．ＧＰＳ。Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ
Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ
《ＩｙｒＶ）Ｒｅｃｅｉｖｅｒ．ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ
ｄｅｔｅ‘－ｔｉｏｎ ａｎｌＩ ａｖｏｉｄａｍ，ｅ
本文首先介绍超宽带信号对ＧＰＳ、Ｃ频段卫堪数字信
号存在。不考虑脉冲时间间隔方式，随着信号ＰＲＲ 的增加，ＢＬ向更低的功率移动。虽然较低ＰＲＲ的超 宽带无线电信号不具有类似高斯噪声的特性．产生 更加具有冲激特性的干扰。但这种干扰对ＧＰＳ系统 的影响没有高斯噪声对ＧＰＳ影响严重。 （４）选通技术对干扰效果影响显著。采用选通技 术后．离散谱线的功率被扩展到更多的离散谱线ｔ．