衛星通信抗干擾技術及其發展趨勢

張震

（中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081）

0 引言

衛星通信本質上屬于一種無線通信方式，即借助地球軌道上的衛星實現中繼通信，在定位、探測和通信方面應用較為廣泛。伴隨著科技發展創新，以及當前時代下通信需求度的不斷升高，促使衛星通信技術逐漸趨于成熟化。但是，由于通信衛星多為靜止同步軌道，這種唯一性限制條件，致使在地球軌道致使在地球軌道上部署大量衛星部署衛星，因此頻率資源利用率方面存在很大的限制。面對社會日益增長的通信服務需求，應積極推動衛星通信抗干擾技術創新優化，在了解各種干擾因素基礎上有效應對，力求維護衛星通信安全穩定。

1 衛星通信的干擾因素

1.1 電磁干擾

電磁干擾是影響衛星通信質量的一個典型因素，在目前時代背景下，電子技術和信息技術不斷發展創新，電子設備已經滲透到人類社會各個角落，而這些電子設備所發出的電磁信號，不可避免的會影響到衛星通信信號傳輸，尤其是雷達系統、廣播信號和微波通信等，此類電磁干擾功率大，所產生的影響不可忽視。除此之外，工業生產設備電噪聲、醫療設備電磁波，以及地球站設施質量問題產生的雜波等，同樣在一定程度上影響著衛星通信信號傳輸質量[1]。

1.2 通信系統干擾

衛星通信系統在運行中，主要是借助通信信號處理設備，實現地面站和衛星之間的信號傳輸。伴隨著此項技術的廣泛應用，技術的創新力度卻并未同步提升，導致現有的衛星頻率資源存在欠缺，多數只能同一頻率獨立運行，加之臨近衛星隔離度不足，可能出現衛星通信之間耦合影響，進而導致通信質量下降。

1.3 自然環境干擾

自然環境干擾是很難規避的，主要是由于衛星處于宇宙環境中，無論是太陽噪聲、行星運動，還是大氣層微粒散射、電離層閃爍、太陽黑子異常等，所產生的射線或能力有產生高能電磁波束，覆蓋范圍交廣，不可避免的會影響到衛星通信系統正常運行，信號傳輸質量下降[2]。

1.4 人為干擾

透明轉發器在衛星通信系統中較為常見，可以將通信信號變頻轉發，不需要其他處理，如果有大功率上行信號產生干擾，則會導致衛星通信信號壓縮傳輸，輸出功率降低，即“功率掠奪”。

2 衛星通信中的抗干擾技術

科技是社會發展的主要動力，目前世界各國的電子技術不斷發展創新，干擾源所產生的波束頻率大幅度增加，干擾波束功率隨之擴大，同一時間可以產生多種類型干擾波束，加之覆蓋范圍不斷延伸拓展，為衛星通信抗干擾技術發展帶來了嚴峻挑戰。衛星通信抗干擾技術需要面臨多種頻率干擾源影響，為了保障通信信號高質量傳輸，應增強干擾容限，促使衛星通信信號傳輸功率不受壓縮，提升通信信號質量[3]。

2.1 擴展頻譜抗干擾技術

衛星通信抗干擾技術類型多樣，其中擴展頻譜抗干擾技術較為典型，具體涵蓋FH和DS兩種。DS是直接序列擴頻技術，針對衛星通信信號解擴處理后轉化為窄帶信號，同時解擴窄帶干擾信號，最終形成寬帶信號。寬帶信號在經過窄帶濾波器后，過濾處理信號能量，可以有效減少干擾源對通信信號質量的影響。關于DS技術的研究已經取得了較為可觀的成果，在我國各領域的實踐應用經驗豐富，技術較為成熟，因此廣泛應用在通信衛星抗干擾中。FH即調頻技術，依據抗干擾要求切換多種載波頻率，隨機選擇載波頻率來強化通信衛星抗干擾能力。從實際成果來看，如果寬帶較寬下，相較于DS技術而言，FH技術的抗干擾能力更強，應大力推廣應用[4]。

2.2 天線抗干擾技術

由于我國的衛星通信技術水平處于穩步提升趨勢，因此為了滿足社會通信服務需求，應注重配套抗干擾技術的創新優化。在諸多衛星通信抗干擾技術中，天線抗干擾技術較為常見，應用效果較為理想，可以契合實際情況優化調節衛星通信覆蓋范圍，確保衛星通信信號質量始終處于較高水平[5]。在此背景下，即便某干擾源影響衛星通信信號，仍然可以確保衛星通信信號正常傳輸。從實際情況來看，天線抗干擾技術大致可以劃分為自適應調零天線技術、多波束天線技術以及智能天線技術，其中智能天線技術水平較高，在入口位置安裝特殊天線來抵御外部干擾源，有效調整和控制天線列陣信息號與方向，優化多波束的同時，切實提升衛星通信抗干擾技術水平。自適應調零天線是針對天線陣元優化改進，實現信息干擾調零目標，此項技術的收斂速度快、抗干擾能力強，是智能天線技術誕生的基礎所在[6]。而多波束天線技術，可以多方向調節控制衛星發射天線，技術經過完善創新下，已經可以滿足衛星天線波束的調整需要，可以在實際工作中推廣應用。

2.3 編碼調制抗干擾技術

衛星通信系統運行中，通信信號質量的干擾因素多樣，如果忽視抗干擾技術的合理運用，則會導致通信數據出現偏差，通信質量下降。而是用編碼調制抗干擾技術，前向糾錯作用突出，是解決通信數據偏差問題的有效技術。在衛星通信受到干擾基礎上，借助級聯編碼方式有效解決干擾問題，卷積碼進行譯碼操作來提升編碼收益。另外，科技水平不斷提升下，數字化技術憑借其優勢得到了廣泛應用，在數字化衛星通信系統支持下，靈活應用級聯碼到實處，便于促使衛星通信抗干擾技術水平有效提升[7]。

2.4 星上處理抗干擾技術

關于此項抗干擾技術，主要是為了保障透明轉發器正常使用，解決其存在的問題。透明轉發器是衛星通信系統運行中容易受干擾的環節，而采用星上處理抗干擾技術，可以對上、下行鏈路去耦處理，摒棄關聯，即便透明轉發器受到干擾影響，也可以將其推向飽和，最大程度上減少外部干擾源的影響干擾。結合實際情況來看，星上處理抗干擾技術優勢鮮明，是衛星通信抗干擾技術未來發展的必然選擇。

2.5 限幅與線性抗干擾技術

星上處理抗干擾技術作為基礎，不斷研究和改進下得到了限幅技術，實際應用中可以規避信號干擾上行鏈路干擾透明轉發器正常使用。基于中限幅技術，實際應用中包含軟和硬兩種，其中軟限幅轉發器的工作領域是線性區和限幅區，對衛星通信信號壓縮處理；硬限幅轉發器則是非線性工作，對于一些大信號壓縮處理，同樣具備抗干擾能力，但相較于前者而言有所不足[8]。限幅技術的實際應用，可以有效擴大轉發器功率線性范圍，以此來起到抗干擾的作用。

2.6 無線光通信技術

無線光通信技術，主要是借助大氣傳輸媒介實現光信號傳輸，如果傳輸路徑并無阻礙，具有較高的光發射率，可以有效減少外部干擾，提升衛星通信信號質量。以往機械設備FS0的物理特性，直接同傳輸協議疊加，滿足音頻、圖像或數據的透明化傳輸。而無線光通信，則是整合發射機、接收機和信道等要素，實現信號點對點傳輸，在各自終端設置信號接收和發射點，可以更加高效的實現衛星通信傳輸目標。

3 衛星通信抗干擾技術的發展趨勢

衛星通信抗干擾技術在不斷推陳出新，未來發展中，應致力于研究通信天線波瓣控制，以及微反射弧等內容，提升衛星天線開發利用效率，提升智能化水平，以此來保證衛星通信信號傳輸質量；衛星抗干擾調制器優化改良，引進前沿技術，增強抗干擾能力；衛星通信信號抗干擾算法研究深化，便于應對更加復雜、多變的外部環境，提升衛星通信信號傳輸效率和質量；基于無線光通信技術積極延伸拓展，充分展現技術的高效、寬帶寬和頻譜資源豐富的優勢，便于最大程度上強化衛星通信系統抗干擾能力。

未來伴隨著人工智能技術的深入引用和改良，衛星通信抗干擾技術將發展到更高層次，提升整體的技術水平。其中，深度學習屬于神經網絡技術，憑借其優勢在多目標檢測跟蹤、文本翻譯和自動駕駛等方面得到了良好應用，可以顯著提升衛星通信抗干擾能力，更好的保障衛星通信信號傳輸質量。因此，未來衛星通信抗干擾技術開發研究，可以在神經網絡基礎上增加反饋功能，賦予其長時間記憶功能，在循環反饋和記憶服務支持下，有效計算偏差結果，動態優化和調整模型權重結構，具體如下：①基于干擾檢測模塊，收集各個通道數據信息；②建立LSTM深度學習神經網絡，篩分各通道收集數據信息，自動特征提取；③各通道提取特征基礎上，深層次融合；④強化衛星干擾自主感知能力；⑤干擾特征反饋深度學習網絡，用于提升衛星通信抗干擾能力。

4 結束語

綜上所述，衛星通信抗干擾技術不斷創新改進，在分析具體影響因素基礎上，穩步提升衛星通信的抗干擾水平，力求實現抗干擾技術多元整合和優化，為衛星通信信號傳輸質量提供堅實保障。