1、卫星通信系统抗干扰问题刍议摘要：卫星通信具有传输距离远、覆盖面广、不受地理条件限制、通信频带宽、容量大等优势，在军事通信中得到广泛应用。但卫星通信受自身特点的限制和环境的影响，不可避免地存在各种干扰，特别是其开放式的系统，使用透明转发器，更容易受到一些不可预见的恶意干扰，下面谈谈常见的几种干扰及其处理措施。 关键词：卫星通信；干扰分类；抗干扰手段 Abstract: Satellite communication has a transmission distance, wide coverage, not limited by geographical conditions, communi
2、cation bandwidth, large capacity and other advantages, are widely used in military communication. But the satellite communication is affected by its own characteristics and the environment, there exists all kinds of interference, especially the open system, the use of transparent transponder, more v
3、ulnerable to some unpredictable malicious interference, several jamming the following about common and its treatment measures. Key words: classification of satellite communication; interference; anti-interference measures 中图分类号：TN927+.2 1.卫星通信的内涵 从理论上来说，卫星通信主要是通过利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波的通信的一种卫星通讯方式。卫星通讯
4、的水平如何在很大程度上影响了信号功能和水平。就目前来说，卫星通讯在国际通信、国内通信、国防通信、移动通信、广播电视等领域内，卫星通信技术正在迅速的发展，并已经成为世界电信结构中的重要组成部分。 2.卫星通讯中的常见干扰 2.1 地面干扰。地面干扰是卫星干扰最为普遍的一种干扰形式。我们这里提到的地面干扰主要包括两方面的内容：一方面是电磁干扰。随着当前我国经济的发展，各地城市化的建设，越来越多地信号设备开始被应用到城市的发展中区，在这种情况之下，不可避免地会出现电磁波。卫星通讯在电磁波的影响下，会影响正常的信号传递功能，信号传递容易受到影响。另一方面就是互调干扰。一般在卫星通讯处于多载波的状态时，
5、其自身的功放容量总量有限，往返的信号传递中，力度不够，不能够有效地对数据进行传递。在信号运行中，往往会出现三阶互调分量超额或者是发射率不合格等方面的问题。 2.2 空间干扰。空间干扰是卫星通讯干扰的重要方式。笔者这里提到的空间干扰主要包括了临星干扰和交调干扰。随着当前社会的发展，卫星通讯的科技水平日益进步，同步轨道卫星的数量也会增多。在这种情况下，难免会出现这种临近的卫星干扰。这种被干扰的信号超出了原来信号的覆盖率，其容易被掺杂其邻近卫星的信号，传输的信号效果不好。一般来说，邻星干扰主要包括上行干扰和下行干扰。 交调干扰主要是指用户载波频率分配与相邻信号的频带出现重叠，这里重点强调的是重叠。在
6、实际的信号传递工作中，如果没有较强的保护或者是防干扰措施，那么信号在传递的过程中就容易出现噪底过高或出现副瓣方面的问题。这对于正常信号的传递有负面的影响。 2.3 自然干扰。自然干扰是当前卫星传递过程中的不可预料到的一种干扰。一般说来，自然干扰包括了降雨现象和日凌现象。 降雨过程中出现的雨滴是干扰卫星通讯的重要因素。我们这里提到的雨滴会根据风向与卫星信号传递过程中的方向不同而会产生信号吸收和信号散射的不同干扰情况。从理论上来说，电波波长与雨滴的比值大小和信号的受干扰情况有关，电波波长与雨滴的比值越大，卫星传输的信号被干扰的程度就越低，相反，如果电波波长与雨滴的比值越小，卫星传输的信号被干扰的程
7、度就越高。 作为一种自然现象，日凌现象对于卫星信号的传递有很大的影响。日凌现象是发生在每年的春分和秋分前后，这个时候的卫星在运输的过程中是处在太阳与地球之间的直线上，受太阳电磁波的影响，卫星信号的下行线路容易发生链路恶化的现象。从实际的运行中来看，日凌的时间与地区所处的纬度位置有关系。春分时节，纬度越高的地区，其日凌时间就短，而秋分时节，纬度越高的地区，其日凌时间则短。日凌现象发生的发生也与地区所处的经度有关系，从理论上来说，经度由西向东每增加 2 度日凌开始和结束的时间就会晚 1 小时。可以说，日凌现象发生期间，卫星通信会受到很大的影响。一旦日凌现象结束，通信就会恢复正常。通信会自动恢复正常
8、。 2.4 人为干扰。人为干扰是目前对卫星信号干扰影响很大的一种干扰方式。部分人群为了窃取将经济利益以及商业机密，会对卫星通讯进行恶意干扰。他们会通过卫星透明转发器的弱点对卫星频道的信号传递进行干扰。加之我国相关的法律不完善，对于卫星设施的监控不到位，就导致信号受到干扰、非法信号得意传播等问题的产生。 3.卫星通信抗干扰的主要手段 3.1 军用卫星通信抗干扰手段。(1)直接序列(DS)扩频。所谓直接序列扩频，就是直接用高码率的扩频码序列(通常是伪随机序列)在发射端去扩展信号的频谱，使单位频带内的功率变小，即信号的功率谱密度变低，通信可在信道噪声和热噪声的背景下，使信号淹没在噪声里，敌方很不容易
9、发现有信号存在。而在接收端，用相同的扩频码去进行解扩(缩谱)，即可把 DS 扩频信号能量集中，恢复原状，又能把干扰能量分散并抑制掉。因此，该体制的最大特点是信号隐蔽性好，被截收的概率小，抗干扰能力随着码序列的长度增加而加强。通常认为，直扩信号要隐蔽，其码长不能低于 32 位。DS 扩频技术在军事星(Milstar)、租赁卫星(LEASAT)和舰队通信卫星(FLTSATCOM)等军用通信卫星中得到应用。(2)跳频(FH)。所谓跳频，是指用一定码序列去选择的多频率频移键控，使载波频率不断跳变，这是一种以“躲避”方式为主的抗干扰体制。为了对付跟踪式干扰，各国都力图提高跳频速度。20 世纪 80 年代
10、跳频速度一般在 200 跳/秒左右，目前，跳速可达 300500 跳/秒。美国的军事星和舰队通信卫星 7 号和 8 号上装有的极高频(EHF)组件，上下行均使用了跳频技术。军事星2 的跳频范围达 2GHz 带宽。(3)跳时(TH)。跳时是用一定的码序列进行选择的多时片的时移键控，使发射信号在时间轴上跳变。从抑制干扰的角度来看，跳时得益甚少，唯一的优点是在于减少了占空比，一个干扰发射机为取得干扰效果就必须连续发射，因为干扰机不易识破跳时所使用的伪码参数。(4)各种混合方式。在上述几种基本的抗干扰方式的基础上，可以互相组合，构成各种混合方式。例如FH/DS、DS/TH、FH/TH 或 DS/FH/
11、TH 等。采用两维甚至三维的混合式抗干扰技术体制是国外抗干扰通信发展的一个趋势。例如，将跳频信号用直扩码进行调制的跳频/直扩(FH/DS)混合抗干扰体制，这种体制每一跳频率点均以直扩信号方式出现，直扩信号的特点是其功率谱密度低，敌方难以侦收，即使侦收出来，只要侦收时间超过跳频所需时间，也无法进行跟踪干扰。美国的军事星和舰队通信卫星采用了跳频/直扩混合体制，美国的三军联合战术信息发布系统(JTIDS)就采用跳时、跳频加直扩的三维抗干扰技术体制。 (5)多波束天线和干扰置零技术。美国的国防卫星通信系统(DSCS)的多波束天线(含 19 个发射波束和 61 个接收波束)能够根据敏感器探测到的干扰源位
12、置，通过波束形成网络控制每个波束的相对幅度和相位，使天线在干扰方向上的增益为零。军事星和舰队通信卫星 EHF 组件都有点波束天线，使点波束之处的干扰很难奏效。(6)转发器加限幅器抗饱和。未采用扩频调制技术等上述技术的透明式线性转发器，其抗干扰性是很弱的，使用常规的干扰样式和与地球站的发射功率相当的干扰功率就可把它推入饱和区，而使它无法正常工作。带有限幅器的转发器，其抗干扰性优于线性转发器。但由于它具有强信号抑制弱信号的作用，只要干扰功率足够大，干扰仍可奏效。 3.2 民用卫星通信抗干扰手段。通过对已经发生的若干干扰事件的分析，可以看出对民用(商用)卫星通信的故意干扰通常采取干扰卫星通信上行链路
13、的方式，因为这种方式针对民用卫星通信频率公开、抗干扰防护措施少的特点，并且干扰设备较简单，所以较易实现。虽然军事卫星通信抗干扰手段可以很好地解决对通信上行链路的干扰问题，但由于民用卫星通信受成本效益的限制，不可能完全采用军事技术，因而在国际上还没有特别好的解决办法。 目前对抗上行链路干扰，主要是在卫星天线上作文章，通常采取空间隔断抗干扰的手段，包括：(1)多波束天线。采用多波束天线，当某一波束受到干扰时，关闭这一波束，而其他波束不受影响，这样既阻止了干扰，也不影响卫星接收地面信号。原理如图 1： 自适应调零天线（系统结构如图 2） 。天线系统利用方向图的变化，自适应地调整波束的零点位置，使之对准干扰源方向并降低副瓣波束电平来抑制干扰。 图 2 数字调零天线系统结构 卫星通讯是信号传输的重要工具，只有了解掌握干扰类型，采取合适的措施，才能有效地保证通讯卫星信号的不被干扰，确保卫星通讯信号的有效传输。 参考文献： 1柴焱杰.孙继银.李琳琳.胡寅 卫星通信抗干扰技术综述现代防御技术 2011(3) 2方敏.卫星通信抗干扰技术及其应用中国科技信息 2005(23) 3王义明.卫星通信在应急通信中的应用A.第六届卫星通信新业务新技术学术年会论文集C.2010 年
