完善卫星通信抗干扰技术体系研究

李梓化

【摘要】本文以卫星通信干扰技术为研究对象，通过对卫星通信技术可能面临的干扰技术类型的和相关抗干扰技术方案的分析，结合现代卫星通信抗干扰技术的革新和发展趋势，在克服现有卫星通信抗干扰技术的不足的基础上，试图探索出一种能整合运用多种有效抗卫星通信抗干扰技术的优化卫星信号处理的新型卫星通信体制，推动卫星通信抗干扰技术的理论研究。

【关键词】卫星通信干扰抗干扰系统

现代卫星通信由于具有多种独特的通信优势，如通信范围广、通信数据质量高、通信组网方便、通信系统投资成本低、可有效克服复杂地理环境等优势，因此在军事和其他特殊行业领域应用范围十分广。卫星通信系统的种种优点能有效满足军事通信的保密性和抗干扰性要求，然而卫星通信系统也会面临通信干扰的潜在危险，需要进一步发展和完善通信系统的抗干扰技术方案和体系。

一、卫星通信面临的潜在的干扰

卫星通信系统主要分为上行链路和下行链路，上行链路面临的潜在干扰是主要是电磁干扰，如陆地固定式干扰机、机载干扰机和干扰卫星发射的干扰电磁信号，下行链路主要面临的是飞航式、机载式通信电磁干扰，但是下行链路被干扰时，干扰源在覆盖范围和信号干扰强度上都较小。因此卫星通信系统的上行链路干扰处于相对薄弱环节。上行链路面临的干扰依据不同的划分标准可以划分为多种不同的干扰类型。如按照干扰的形成方式可以划分为欺骗式干扰、压制式干扰和搅扰式干扰；按照干扰信号的频谱形式可以换分为瞄准式信号干扰、部分频带式信号干扰、扫频式信号干扰和阻塞式信号干扰等。西方发达国家的通信干扰技术的频率范围是0.5GHz到20GHz之间，干扰信号的脉冲峰值功率甚至可以达到10万W级上，干扰类型众多。

二、卫星通信常用的抗干扰技术

卫星通信抗干扰的主要目标是对信息数据、信息载体和信息传播方式进行有意识的处理，从而有效提高通信接收端的输出信干比，提升信号的抗干扰能力，使卫星通信系统能高效实现有用信息的传递。卫星通信抗干扰技术主要有：通信扩展频谱技术、通信抗干扰天线技术和编码调制技术等。

（1）天线抗干扰技术。

由于卫星通信网络空间跨度很大，通信很容易受到干扰，因此卫星通信抗干扰的核心方案之一就是完善和优化通信卫星的覆盖结构，以便即使某一方向受到强烈的通信干扰，仍然能保障我方天线能顺利接受卫星通信信号。具体的天线技术包括多波束天线技术（MBA）、智能天线技术和自适应调零天线技术等。MBA最大的优点是能灵活控制卫星发射天线指方向，尤其是相控阵MBA，可灵活选择卫星天线的波束形态以有效提高通信抗干扰能力；自适应调零天线主要原理是通过自适应加权来调整和优化天线阵，尽可能地降低卫星通信受干扰程度；智能天线技术则主要是在自适应天线的抗干扰技术基础上，通过优化阵列信号处理并利用数字波束形成技术来降低信号受干扰程度。

（2）扩展频谱抗干扰技术。

与传统的无线通信通过扩频与天线阵列技术结合的抗干扰技术不同，卫星通信的抗干扰技术对扩频的技术要求更高，因此卫星通信的核心抗干扰技术之一就是扩频抗干扰技术。扩频抗干扰技术一般分为直接序列扩频技术（DS）和调频技术（FH）。直接序列扩频技术可将接收到的信号进行解扩转化为窄带信号，窄带干扰信号也可被解扩为宽带信号，再通过窄带滤波器进行能量滤除，有效降低信号干扰度。而FH技术则通过在多种载波频率之间进行随机切换的方式进行抗干扰，相对于DS技术，调频在带宽较宽的情况下更为实用。

（3）编码调制抗干扰技术。

当卫星通信系统的数据遇到差错控制的问题是需要FEC技术进行解决—前向纠错。前向纠错可利用的FEC码主要是卷积码。当卫星通信遇到干扰时，可采用级联编码方案进行解决，该技术拥有两种简单级联码，相对于单一码有更多的编码增益。而卫星通信抗干扰可利用包括恒包络调制方式、PSK技术、连续相位调制方式、格状编码调制技术等调制方式进行抗干扰调制。针对不同的频段信号采用相应的调制方式可以有效提高卫星通信系统的抗干扰容限。

三、建构完善的卫星通信抗干扰技术体系

卫星通信抗干扰技术是卫星通信系统安全运行的保障，必须加强完善的抗干扰技术体系的研究。现代卫星通信抗干扰技术主要朝优化星上信号处理、综合运用多种抗干扰手段并且由灵活的组网能力和业务的抗干扰体系方向建设。智能天线技术要加强相控阵多波束天线技术和盲波束形成技术的研究以获得理想波束；加强混合扩频和自适应扩频技术的研究，提高通信扩频抗干扰能力；加强衛星通信信道研究，寻求最优通信信号调制方式；加强对抗复杂干扰时频的干扰低效算法研究，同时加强可有效整合多种卫星通信抗干扰技术的信号传输方案的研究，建构出完善的卫星通信抗干扰技术体系。