衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所 米璽佐

衛(wèi)星通信技術(shù)已經(jīng)在通信、探測(cè)、定位、導(dǎo)航等不同方面都有了較大的應(yīng)用，近些年來(lái)，人們對(duì)衛(wèi)星通信技術(shù)的關(guān)注度也在持續(xù)提升，從而促進(jìn)了衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷發(fā)展。衛(wèi)星通信技術(shù)具有頻帶寬、容量大、業(yè)務(wù)種類(lèi)多、覆蓋面積大、不受任何地理?xiàng)l件限制等多方面的優(yōu)勢(shì)，但是必須要通過(guò)一定的衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這也是衛(wèi)星通信在應(yīng)用過(guò)程中的重要問(wèn)題。通過(guò)抗干擾技術(shù)來(lái)確保衛(wèi)星通信的穩(wěn)定性、安全性，因此本文就主要分析了衛(wèi)星通信的影響因素以及目前的衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)，對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，希望能夠?qū)πl(wèi)星通信抗干擾技術(shù)的發(fā)展提供一定的參考價(jià)值。

衛(wèi)星通信是利用地球軌道上的衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)中繼通信的一種通信方式，衛(wèi)星通信技術(shù)覆蓋面廣， 而且不受地理?xiàng)l件的限制。隨著人們生活水平的日益提高，加上科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)通信需求量日益增加，這就使得衛(wèi)星通信技術(shù)在近些年來(lái)得到了迅速的發(fā)展，相關(guān)的技術(shù)也越來(lái)越成熟，在全世界范圍內(nèi)，衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。衛(wèi)星通信技術(shù)有較大的優(yōu)勢(shì)，但是由于通信衛(wèi)星大多采用的是靜止同步軌道，受到同步軌道的唯一性的限制，導(dǎo)致衛(wèi)星的部署數(shù)量受到了非常大的限制，這就使得頻率資源方面非常有限，衛(wèi)星通信技術(shù)與當(dāng)前呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)的通信服務(wù)需求之間存在著矛盾，無(wú)法匹配，要在應(yīng)用過(guò)程中盡量減少衛(wèi)星通信系統(tǒng)所造成的各種干擾，要盡量減少這些因素對(duì)衛(wèi)星通信的干擾，確保衛(wèi)星通信的安全性和穩(wěn)定性。

1 目前我國(guó)衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

1.1 寬帶多媒體衛(wèi)星通信

近些年來(lái)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平得到了大幅度的提升，對(duì)衛(wèi)星通信技術(shù)方面的重視程度也在不斷提升，在衛(wèi)星通信技術(shù)研發(fā)方面投入了大量的人力、資金和技術(shù)等，促進(jìn)了我國(guó)衛(wèi)星通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，使衛(wèi)星通信技術(shù)能夠與我國(guó)的戰(zhàn)略建設(shè)需要相匹配。目前我國(guó)衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展主要包括兩種：一種是寬帶多媒體衛(wèi)星通信技術(shù)；另一種是頻段同步軌道移動(dòng)通信系統(tǒng)。所謂寬帶多媒體衛(wèi)星通信技術(shù)就是通過(guò)將衛(wèi)星廣播技術(shù)、數(shù)字多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之間的結(jié)合，構(gòu)建一種高速率的傳輸媒體業(yè)務(wù)通訊方式，就是所謂的寬帶多媒體衛(wèi)星通信，寬帶多媒體衛(wèi)星通信技術(shù)可以將圖像、視頻以及聲音等不同資源融合在一起，能夠有效地降低用戶(hù)的使用成本，并且可以為用戶(hù)提供大流量分組數(shù)據(jù)服務(wù)，獲得了較多用戶(hù)的滿(mǎn)意，這種寬帶多媒體衛(wèi)星通信技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于衛(wèi)星的產(chǎn)業(yè)當(dāng)中。

1.2 S頻段同步軌道移動(dòng)通信系統(tǒng)

除了寬帶多媒體衛(wèi)星通信的發(fā)展之外，另一個(gè)就是S頻段同步軌道移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展，雖然說(shuō)我國(guó)近些年來(lái)已經(jīng)加大在衛(wèi)星通信技術(shù)方面的經(jīng)濟(jì)投資，資源投資和人力投資使得衛(wèi)星通信技術(shù)得到了較大的發(fā)展，但是與國(guó)外相比依舊屬于起步較晚，因此目前我國(guó)并沒(méi)有獨(dú)立的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，這就導(dǎo)致了國(guó)內(nèi)依然需要通過(guò)外國(guó)的衛(wèi)星來(lái)完成資源的轉(zhuǎn)發(fā)，對(duì)于我國(guó)的衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展而言是不利的，在一定程度上可能會(huì)限制我國(guó)衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展。通過(guò)S頻段同步軌道移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展，就可以有效地幫助我國(guó)衛(wèi)星移動(dòng)通信方面的發(fā)展，為我國(guó)衛(wèi)星移動(dòng)通信方面創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益，更有效地為我國(guó)信息技術(shù)方面的建設(shè)做出更多的貢獻(xiàn)。相信未來(lái)隨著我國(guó)對(duì)衛(wèi)星通信技術(shù)方面的大力支持，必然會(huì)促進(jìn)更多的衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益，更好的服務(wù)于人民生活。

2 對(duì)衛(wèi)星通信造成干擾的主要因素

2.1 通信系統(tǒng)之間的相互干擾

通過(guò)衛(wèi)星通信技術(shù)可以有效的避免一些地理方面的影響，而且可以有較大的覆蓋面積，但是由于在運(yùn)行時(shí)必須需要按照特定的高度和軌道運(yùn)行，所以不具備隱蔽性，這就會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星通信技術(shù)在運(yùn)行中會(huì)受到多方面的干擾，根據(jù)鏈路差異性，可以將這些干擾分為星間干擾、上行干擾以及下行干擾。具體的上行干擾以及下行干擾指的就是當(dāng)干擾方偵查到有上行的信號(hào)支持，就從下方進(jìn)行干擾，反之，如果干擾方偵查到下行的信號(hào)支持，就從下方進(jìn)行干擾，而星間干擾就是由于衛(wèi)星的度和軌道位置對(duì)其進(jìn)行下行鏈路的干擾。除了這些干擾之外，衛(wèi)星在運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)受到一些電磁干擾的影響，具體劃分就包括有電磁干擾、自然環(huán)境當(dāng)中的干擾、人為因素的干擾，以及通信系統(tǒng)之間的相互干擾。通信系統(tǒng)之間的相互干擾主要是衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一項(xiàng)比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，由于衛(wèi)星在通信過(guò)程中必須要搭建通信系統(tǒng)，通過(guò)通信衛(wèi)星來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳輸，對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理的設(shè)備主要就位于通信轉(zhuǎn)發(fā)器，通過(guò)通信轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)下行和上行的傳輸，但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展并不夠完善，這就導(dǎo)致了通信衛(wèi)星的頻率資源并不完善，從而使不同的衛(wèi)星在進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中，非常有可能會(huì)使用相同的信號(hào)頻率，且在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，多數(shù)衛(wèi)星所使用的通信頻率都是相同的，這些通信頻率之間往往只是進(jìn)行不同極化與不同調(diào)制方式來(lái)進(jìn)行反復(fù)利用，這種反復(fù)使用的現(xiàn)象，如果在衛(wèi)星距離度不夠的情況下，就會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)之間很容易產(chǎn)生干擾，這也就是所謂的衛(wèi)星系統(tǒng)之間通信干擾，這一部分的干擾也是衛(wèi)星通信效果變差的主要原因之一。

2.2 社會(huì)環(huán)境當(dāng)中的一些電磁干擾

除了衛(wèi)星系統(tǒng)之間的通信干擾之外，對(duì)衛(wèi)星通信效果影響的另一個(gè)因素就是人類(lèi)生產(chǎn)生活當(dāng)中的一些電磁干擾，這也是影響衛(wèi)星通信質(zhì)量的一個(gè)典型因素。在目前的時(shí)代背景下，由于電子信息技術(shù)方面的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，就會(huì)使得電子設(shè)備已經(jīng)完全滲透到人類(lèi)社會(huì)的各個(gè)角落，大量的電磁設(shè)備遍布于生活的方方面面，從而導(dǎo)致了整個(gè)地球范圍內(nèi)，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在產(chǎn)生大量的電磁信號(hào)，且隨著電子設(shè)備的不斷增加，就會(huì)導(dǎo)致電磁信號(hào)越來(lái)越強(qiáng)，甚至可能會(huì)形成電磁波束，電磁波數(shù)的形成比較多的是廣播信號(hào)、微波通信信號(hào)等，以及一些工業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)療行業(yè)方面使用的儀器等都會(huì)產(chǎn)生電磁波，這都會(huì)干擾到衛(wèi)星信號(hào)的正常傳輸，而且工業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)療行業(yè)方面一些儀器使用不當(dāng)也會(huì)造成一些雜波，會(huì)形成比較強(qiáng)的電磁干擾，就是電磁干擾當(dāng)中的重要干擾項(xiàng)來(lái)源，而且這些電磁干擾是無(wú)法忽視的，所產(chǎn)生的影響會(huì)影響到整個(gè)衛(wèi)星信號(hào)傳輸質(zhì)量。

2.3 自然環(huán)境當(dāng)中的一些干擾因素

自然環(huán)境對(duì)衛(wèi)星通信方面的干擾是最常見(jiàn)的也是根本無(wú)法避免的一類(lèi)干擾，衛(wèi)星所處的環(huán)境主要是位于宇宙當(dāng)中，在宇宙當(dāng)中處于一個(gè)相對(duì)開(kāi)放的環(huán)境當(dāng)中，所以無(wú)論是太陽(yáng)的噪聲、行星的運(yùn)動(dòng)或者是大氣層微粒的散射、電離層的閃爍、太陽(yáng)黑子異常等這些行為，都可能會(huì)產(chǎn)生一些高能的電磁波束，而且這些高能的電磁波束所覆蓋的范圍是非常廣的，因此衛(wèi)星通信系統(tǒng)正常運(yùn)行當(dāng)中，很有可能會(huì)受到這些環(huán)境當(dāng)中無(wú)法避免的電磁波速的影響，導(dǎo)致衛(wèi)星信號(hào)傳輸質(zhì)量的下降，想要有效地避免自然干擾對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)方面的干擾，就必須要不斷提升衛(wèi)星通信抗干擾的技術(shù)，才能夠有效地避免這種方面的影響。

2.4 人為因素的影響

所謂人為因素的干擾，主要是由于衛(wèi)星通信信號(hào)在傳輸過(guò)程中需要通過(guò)透明轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行信號(hào)的變頻轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)處理信號(hào)，這樣一來(lái)，如果缺乏對(duì)信號(hào)的處理，就必須要通過(guò)人工操作來(lái)進(jìn)行信號(hào)的處理，如果人工操作方面出現(xiàn)一些誤差，比如說(shuō)輸出大功率的上行信號(hào)等，這些行為都會(huì)導(dǎo)致信號(hào)干擾，從而影響到正常輸出的信號(hào)，而且可能會(huì)存在一些不法分子為了獲取一些經(jīng)濟(jì)效益，破壞衛(wèi)星通信的信號(hào)設(shè)備、對(duì)信號(hào)進(jìn)行改路等，這些都會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星通信信號(hào)的不穩(wěn)定，給衛(wèi)星通信的安全性埋下一定的隱患。如果說(shuō)自然因素就是無(wú)法避免的對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的干擾，那么對(duì)于自然干擾因素來(lái)說(shuō)，人為因素往往可以通過(guò)一些科技手段進(jìn)行控制，從而減少對(duì)衛(wèi)星通信技術(shù)的影響，在衛(wèi)星通信的發(fā)展當(dāng)中，必須要有效地控制人為因素的影響。

3 當(dāng)前階段主要的衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)類(lèi)型

3.1 天線抗干擾技術(shù)

影響衛(wèi)星通信信號(hào)傳輸質(zhì)量的因素是非常復(fù)雜而且多樣的，具備比較強(qiáng)的不確定性，如果想要有效地提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性，就必須要強(qiáng)化衛(wèi)星通信系統(tǒng)方面的抗干擾技術(shù)研發(fā)，有效地確保衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)的穩(wěn)定。目前在衛(wèi)星通信系統(tǒng)抗干擾技術(shù)當(dāng)中應(yīng)用比較廣泛的就是天線抗干擾技術(shù)，天線干擾技術(shù)就是使衛(wèi)星通信處于一種相對(duì)穩(wěn)定的合理空間，能夠保證衛(wèi)星通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)比較理想的信號(hào)狀態(tài)。通過(guò)天線抗干擾技術(shù)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用，就可以在有一個(gè)干擾源或多個(gè)干擾源進(jìn)行干擾的情況下，有效地保障衛(wèi)星通信信號(hào)接收工作的順利進(jìn)行。天線抗干擾技術(shù)主要包括有自適調(diào)零技術(shù)、多波束天線技術(shù)、智能天線技術(shù)等多種，分別具有不同的功能，自適調(diào)零技術(shù)可以有效的控制天線的陣源，實(shí)現(xiàn)信息干擾調(diào)零化，多波束天線技術(shù)則可以通過(guò)控制衛(wèi)星發(fā)射天線，實(shí)現(xiàn)比較具有針對(duì)性的波數(shù)調(diào)整，智能天線技術(shù)則是安裝在衛(wèi)星信號(hào)入口部位的一種特殊的天線，可以抵抗干擾因素的影響，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)天線多個(gè)波速和零點(diǎn)的優(yōu)化。

3.2 擴(kuò)展頻譜抗干擾技術(shù)

擴(kuò)展頻譜抗干擾技術(shù)在我國(guó)的衛(wèi)星通信抗干擾當(dāng)中取得了比較好的應(yīng)用效果，擴(kuò)展頻譜抗干擾技術(shù)主要需要了解DS和HF兩個(gè)技術(shù)形式，其中DS系數(shù)就是一種直接序列的擴(kuò)頻技術(shù)，可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)展，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)寬帶信號(hào)和窄帶信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，有效地可以過(guò)濾信號(hào)上的能量減少干擾的因素，而FH就是一種跳頻技術(shù)，使用這種技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)，主要是通過(guò)切換載波頻率來(lái)降低干擾量，一般適用于比較寬的寬帶。

3.3 編碼調(diào)制抗干擾技術(shù)

編碼調(diào)制抗干擾技術(shù)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)當(dāng)中抗干擾的應(yīng)用，主要作用是糾錯(cuò)，主要是針對(duì)在信號(hào)傳輸過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)誤差進(jìn)行糾正，特別是衛(wèi)星通信系統(tǒng)受到外界干擾就會(huì)容易出現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的差錯(cuò)，因此就可以通過(guò)編碼調(diào)制抗干擾技術(shù)來(lái)進(jìn)行差錯(cuò)校正，由于形成的卷積碼要進(jìn)行破譯，來(lái)確保編碼工作的效果更好，編碼調(diào)制抗干擾技術(shù)目前主要應(yīng)用在數(shù)字化衛(wèi)星通信系統(tǒng)當(dāng)中，在數(shù)字化衛(wèi)星通信系統(tǒng)當(dāng)中具有更大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

3.4 星上處理抗干擾技術(shù)

星上處理抗干擾技術(shù)主要是為了保障透明轉(zhuǎn)發(fā)器的正常使用，在衛(wèi)星通信系統(tǒng)當(dāng)中，透明轉(zhuǎn)發(fā)器的使用是非常容易受到干擾的，而通過(guò)星上處理抗干擾技術(shù)，就能夠有效地完善透明轉(zhuǎn)發(fā)器的信號(hào)處理功能，可以更好的完善透明轉(zhuǎn)發(fā)器處理上下行的信號(hào)，減少透明轉(zhuǎn)發(fā)器在使用過(guò)程中受到的干擾影響，即便是受到干擾也可以將其推向飽和。結(jié)合星上處理抗干擾技術(shù)，目前在衛(wèi)星通信系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用是非常具有優(yōu)勢(shì)的，很有可能會(huì)成為衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)發(fā)展的必然選擇。

3.5 限幅與線性抗干擾技術(shù)

通過(guò)對(duì)星上處理抗干擾技術(shù)的改善和研究發(fā)展得到限幅與線性的抗干擾技術(shù)，限幅與線性抗干擾技術(shù)主要就可以規(guī)避上行鏈路對(duì)透明轉(zhuǎn)發(fā)器正常使用所產(chǎn)生的影響。軟限幅轉(zhuǎn)發(fā)器主要是對(duì)衛(wèi)星的通信信號(hào)進(jìn)行壓縮處理，硬限幅轉(zhuǎn)發(fā)器則是對(duì)一些比較大的信號(hào)進(jìn)行壓縮處理，同樣具備一些抗干擾能力，但是與軟限幅轉(zhuǎn)發(fā)器相比來(lái)說(shuō)比較弱，總體來(lái)說(shuō)，通過(guò)限幅與線性抗干擾技術(shù)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用，可以有效的擴(kuò)大透明轉(zhuǎn)發(fā)器功率線性范圍，從而起到抗干擾的作用。

4 衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)，目前雖然我國(guó)的衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，隨著我國(guó)未來(lái)科學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)方面的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)的發(fā)展，勢(shì)必會(huì)迎來(lái)新的發(fā)展力。在進(jìn)行衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)方面的研究中，就必須要結(jié)合我國(guó)的衛(wèi)星通信發(fā)展的實(shí)際來(lái)有效地提高衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)，發(fā)展出更多適合我國(guó)的抗干擾技術(shù)。在未來(lái)的衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)的研究過(guò)程中，勢(shì)必要注意這幾個(gè)方面：（1）要加強(qiáng)新技術(shù)和新理論的引入，關(guān)注智能天線開(kāi)發(fā)利用的效率，研究重點(diǎn)為通信天線的波瓣控制和微反射弧等方面，通過(guò)這些方面的研究來(lái)提升衛(wèi)星通信信號(hào)的傳輸速度；（2）要加強(qiáng)對(duì)星上抗干擾調(diào)制劑的開(kāi)發(fā)與利用，開(kāi)發(fā)一些前沿技術(shù)，便于應(yīng)對(duì)更加復(fù)雜多變的外部環(huán)境，從而有效的提升衛(wèi)星通信抗干擾系統(tǒng)的抗干擾能力；（3）要重視對(duì)擴(kuò)頻技術(shù)和自適應(yīng)擴(kuò)頻技術(shù)的研究力度，通過(guò)對(duì)密碼序列設(shè)計(jì)以及混沌序列等理論方面的研究來(lái)構(gòu)建更加適合我國(guó)發(fā)展的跳擴(kuò)頻碼，進(jìn)行衛(wèi)星信道特點(diǎn)的全面分析，調(diào)整信號(hào)的方式，拓展衛(wèi)星通信系統(tǒng)的頻率資源。

5 總結(jié)

綜上所述，對(duì)衛(wèi)星通信工程而言，衛(wèi)星通信的抗干擾技術(shù)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，通過(guò)對(duì)各種衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)干擾因素的有效控制，為了有效的保障衛(wèi)星通信技術(shù)的使用效果，衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)的研發(fā)人員就必須要研究不同的抗干擾技術(shù)，不斷創(chuàng)新，以增強(qiáng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的抗干擾能力。