军事卫星通信中干扰形式的判断与应对措施研究*

2017-01-16郑士伟史占武

通信技术 2016年11期

关键词：本站转发器干扰源

郑士伟，史占武，韩刚

（中国人民解放军91917部队，北京 102100）

军事卫星通信中干扰形式的判断与应对措施研究*

郑士伟，史占武，韩刚

（中国人民解放军91917部队，北京 102100）

军事卫星通信系统容易遭受敌方实施的人为干扰，而人为干扰主要有地基干扰、天基干扰和空基干扰三种形式。在分析卫星通信链路上被干扰的对象和干扰形式的基础上，提出了干扰形式的判断方法。鉴于敌方的人为干扰可能采取不同的干扰形式对我通信链路的不同部位实施干扰，作战单元可以据此通过分析干扰信号的频谱特征，在监测管理部门或对端站的技术支持下，快速准确地判断出敌方采取的干扰形式，并根据敌方的干扰形式采取行之有效的应对措施。

军事卫星通信；干扰；干扰形式；频谱

0 引言

卫星通信具有覆盖区域广﹑通信容量大﹑通信质量好﹑通信距离远且通信成本与通信距离无关等优势，因此在军事通信中的应用越来越广泛。卫星通信属于无线电通信的范畴，容易遭受各种干扰的影响。尤其是军事卫星通信系统，除了非人为干扰的影响外，还要应对敌方实施的人为干扰；且与非人为干扰相比，人为干扰的目的性更强，手段更加多样，也更加难以应对。对于多数作战单元来说，它不太关心抗干扰技术与体制应用的探究，而是更加关心在现有的技术条件与通信体制下，如何快速判断出敌方采用的人为干扰形式，以及可以采取何种行之有效的措施来应对这种人为干扰。本文对卫星通信链路上被干扰的对象和敌方可能采取的干扰形式进行简要分析，总结各种形式的人为干扰的特征，提出了干扰形式的判断方法。作战单元可以通过分析干扰信号的频谱特征，快速准确地判断出敌方采取的干扰形式，并根据干扰形式采取行之有效的应对措施。

1 卫星通信的干扰形式分析

如图1所示，从发端地球站A到收端地球站B的一条通信链路，由上行传播路径﹑通信卫星转发器﹑下行传播路径三部分组成[1]。发端地球站以频率f1向卫星发射信号，通信卫星以频率f2向地面转发信号。

图1 卫星通信链路组成

敌方对军事卫星通信系统实施人为干扰时，可能以通信链路上的任意一部分作为干扰对象。根据被干扰的对象不同，人为干扰可以分为对上行链路的干扰﹑对卫星转发器的干扰和对下行链路的干扰三种。

通常所说的上行链路干扰，是针对上行通信信号的压制式干扰或欺骗式干扰。干扰信号经过卫星转发器转发到达接收方，使得接收方无法正常解调。尤其是欺骗式干扰，与工作信号很难区分，具有一定的欺骗性。对卫星转发器的干扰，主要通过发射大功率干扰信号影响卫星转发器正常工作。干扰信号只需在转发器的频带内，就可以影响整个转发器信号的性能。尤其当干扰功率过大而将转发器推向饱和时，将使整个转发器的通信链路瘫痪。对上行链路的干扰与对卫星转发器的干扰的相同点，是都有信号经过了卫星转发器的转发；区别则是实施上行链路干扰时发射的信号频带较窄，功率较小，转发器仍能工作；而实施卫星转发器的干扰时，通常一个甚至多个相邻的转发器都无法正常工作。下行链路干扰是指在卫星与地球站之间的下行链路空间内，对地球站方向发射压制式干扰或欺骗式干扰，影响作用范围内地球站的正常接收。下行链路干扰对地面发射信号，不对卫星转发器发射信号，因此对卫星转发器没有影响，只对作用范围内的地球站的正确接收产生影响。

如果按干扰站所处地理位置的不同来划分，卫星通信系统可能受到的干扰主要有三种形式，即地基干扰﹑天基干扰和空基干扰[1]。

地基干扰以地面固定﹑车载和舰载等大型干扰站为主。这类干扰一般可以发射较大的干扰功率，可以实施上行链路干扰或卫星转发器干扰，且通常通过发射较大的功率使转发器被推饱和，造成阻塞式干扰。地基干扰站无法直接指向接收站发射信号，因此无法实施有效的下行链路干扰。

空基干扰以电子站飞机和升空平台上的干扰站为主。干扰站机动灵活，易于实施突发性干扰，但由于发射功率受限，很难实施上行链路和转发器干扰，主要干扰下行链路。

天基干扰以航天器和低轨卫星上的干扰站为主，干扰时间受限，干扰功率较小，但有距离优势，可以干扰上行或下行链路。干扰下行链路时，作用范围比空基干扰大。

由于卫星暴露于覆盖区上空，所以通过朝卫星发射干扰信号来对上行链路或卫星转发器实施干扰的方式一直是最优选用的干扰手段。因此，卫星通信可能遭受的最大干扰威胁是来自地面上固定或移动的大功率干扰机[2-4]。但出于自我保护的考虑，敌方的地基干扰站一般不可能太靠近我方控制区域来实施干扰，通常远离我方地球站所处的区域。

干扰下行链路时，干扰源需要在接收站天线波束范围内。因此，干扰源对被干扰设备的作用范围小，同时只能干扰一个或几个地球站。但是，实施下行链路干扰时，干扰源相对卫星来说，在与地球站的距离上具有绝对优势，因此具有很大的功率优势。通过简单的设备和很小的功率，它就可以收到良好的干扰效果，特别是对天线口径较小﹑方向性弱的战术通信终端危害极大。

机载干扰设备用于干扰下行链路时非常有效。因为机载设备具有移动性，容易展开，能够对一定的区域实施持续性干扰。低轨道星载干扰机对下行干扰具有有限的影响。虽然低轨道卫星能够有效地干扰更大的区域，但由于低轨道卫星较快的移动速度，对被干扰站具有相对较短的可视时间。如果采用多颗卫星的低轨道系统进行干扰，则又大大增加了干扰方的成本。另外，低轨道卫星本身面临着不断发展的地基武器的攻击，因此采用低轨道卫星实施干扰的性价比不高。

空基干扰和天基干扰也可能朝卫星方向发射信号来实施上行链路干扰或卫星转发器干扰。虽然由于干扰机功率的限制，实施干扰的作用不如地基干扰明显，但并不能完全不予以考虑。

2 卫星通信干扰形式的判断方法

军事卫星通信系统中，地球站受到敌方的人为干扰时，准确判断出敌方所采用的干扰形式，是采取合理应对措施的前提。对于多数地球站尤其是机动站来说，技术力量薄弱，很难对干扰及应对措施进行系统分析。在现有的技术条件与通信体制下，如何采用相对简单的方法迅速判断出干扰形式，进而确定采取何种应对措施，是值得研究的问题。本文从作战单元的角度出发，利用频谱分析仪进行频谱分析，可以快速准确地判断出干扰形式。由于卫星转发器的抗干扰需要由卫星监测管理部门采取相应的措施，作战单元无力解决，因此本文中把转发器干扰也归类为上行链路干扰，而将干扰对象简单区分为上行链路干扰和下行链路干扰。首先，依据通信双方是否在同一个波束覆盖范围内，将干扰形式判断分为两类进行分析。

2.1 通信双方处于同一个波束覆盖范围内

通信双方处于同一个波束覆盖范围内，受干扰的地球站使用频谱分析仪查看接收支路时，可以同时看到本站与对端站发射到卫星并经卫星转发的信号。首先，使用频谱分析仪查看接收信号的频谱，确定转发器内是否存在干扰载波。如果不存在干扰载波，而本站能够正确接收，对端站无法正确接收，则敌方实施的是对对端站的下行链路干扰；如果转发器内存在干扰载波，则根据干扰载波是在本站的发射频率处还是接收频率处，以进行下一步判断。如果干扰载波在本站的发射频率处而导致对端站无法正确接收，那么敌方实施的是对我站的上行链路干扰；如果干扰载波在本站的接收频率处而导致本站无法正确接收，那么敌方可能实施的是对本站的下行链路干扰或对对端站的上行链路干扰。此时，需要将干扰情况向监测管理部门反映，并向监测管理部门提出申请，请对方协助检查干扰信号是否经过了转发器的转发。如果此信号经过转发器的转发，则可以判断为对对端站上行链路干扰；如果未经过转发器的转发，则可以判断为对本站下行链路的干扰。具体的，判断过程如图2所示。

图2 收发双方在同一波束时的干扰判断

如果通信双方除了卫星通信以外，还有其他通信手段可以沟通，则不需要经过监测管理部门的协助也可以判断出是否经过了转发器的转发。如果干扰载波在本站接收频率处导致本站无法正确接收，可以请对端站查看频谱。如果对端站发射频率处没有干扰载波，则可判断是对本站的下行链路干扰；如果对端站发射频率处有干扰载波，则可判断是对对端站的上行链路干扰。

对本站下行链路的干扰可能是空基干扰或天基干扰。如果这一干扰从时间上有规律可循，即周期性出现，则可以判断为干扰下行链路的天基干扰；如果这一干扰持续出现，则可以判断为干扰本站下行链路的空基干扰[5]。

对上行链路的干扰需要由监测管理部门进行干扰源定位。如果干扰源与通信双方均不在同一地理位置，且移动缓慢甚至不移动，则可以归于地基干扰。如果干扰源与通信的某一方在同一地理位置附近，且移动缓慢，则应为空基干扰；移动较快且有周期性规律时，可以判断为天基干扰。

2.2 通信双方处于不同的波束覆盖范围内

通信双方处于不同的波束覆盖范围内时，使用的是波束间交链转发器。使用频谱仪分析仪查看接收信号的频谱时，仅能查看到对端站发射并经过卫星转发的信号，而无法查看到本站发射到卫星的信号。如果发现在本站的接收频率处出现干扰载波而导致本站无法正确接收，则敌方可能实施的是对本站的下行链路干扰或对对端站的上行链路干扰；如果本站的接收频率上未见干扰载波，则敌方可能实施的是对本站的上行链路干扰或对对端站的下行链路干扰。至于是上行链路干扰还是下行链路干扰以及具体的干扰形式判断，与第2.1章节中所述的相同，即通过检查干扰信号是否经过了卫星转发器的转发来判断干扰对象，通过分析干扰信号的特征来判断干扰形式。具体的判断过程如图3所示。

图3 收发双方在不同波束时的干扰判断

3 卫星通信干扰的应对措施

通过分析，判断出敌方采用的干扰形式后，可针对不同的干扰形式选择相应的应对措施。

情形一，如果敌方采用的是地基干扰，可以由监测管理部门进行干扰源定位。如果卫星天线是自适应调零天线，则可以通过调整天线的零点指向，使波束零点方向指向干扰源所在区域，以消除干扰影响，并向指挥部报告干扰源位置，派出战斗分队对干扰源进行火力打击。

情形二，如果敌方采用的是空基干扰，则通常会影响一定范围内的正常接收，需从频谱上进一步分析敌方干扰频段。如果是窄带干扰，可以选择未被干扰的频段更换工作频率工作；如果是宽带干扰，被干扰的固定站可以选择使用远离被干扰地域的地球站的天线﹑射频系统和调制解调器进行信号的收发，然后通过地面有线网络将基带信号传递至本站，而机动站则可以向干扰区域的边缘机动。同时，需向指挥部报告干扰信号，请求火力支援，打击敌方干扰源飞机。

情形三，如果敌方采用的是天基干扰，则通常会影响比较大的区域。但是，由于天基的航天器或地轨道卫星运行周期固定，干扰时间有规律，因此可以在干扰源经过上空造成干扰时保持静默，在干扰源对地球站不可视即无法实施干扰的时段继续通信，同时向指挥部报告干扰情况，请求火力支援，打击敌方的航天器。

4 结语

本文对军事卫星通信中可能出现的敌方人为干扰进行了简要分析，敌方的人为干扰可能采取不同的干扰形式对我通信链路的不同部位实施干扰。作为作战单元的地球站，可以通过使用频谱分析仪查看干扰载波的情况，并在监测管理部门或对端站的技术支持下，快速准确地判断出干扰形式，并针对不同的干扰形式采用有效的应对措施。

[1] 郭庆,王振永,顾学迈.卫星通信系统[M].北京:电子工业出版社,2010.

GUO Qing,WANG Zhen-yong,GU Xue-mai.Satellite Communication System[M].Beijing:Publishing House of Electronics Industry,2010.

[2] 汪春霆,张俊祥,潘申富等.卫星通信系统[M].北京:国防工业出版社,2012.

WANG Chun-ting,ZHANG Jun-xiang,PAN Shen-fu,et al.Satellite Communication System[M].Beijing:National Defend Industry Press,2012.

[3] 夏利元.卫星传输系统中的干扰因素与应对策略分析[J].无线互联科技,2016,(11):21-23..

XIA Li-yuan.Anlysis of Interference Factors and Countermeasures in the Satellite Transmission System[J]. Wireless Internet Technology,2016,(11):21-23.

[4] 杨伟娟.卫星通信的常见干扰分析和处理措施[J].数字技术与应用,2014,(12):31-32.

YANG Wei-juan.A Common Interference Analysis and Treatment Measures of Satellite Communications[J]. Digital Technology and Application,2014,(12):31-32.

[5] 黄晓飞,徐池.卫星通信干扰样式研究[J].航天电子对抗,2011,27(06):17-19.

HUANG Xiao-fei,XU Chi.Reasearch on Satellite Communication Jamming Modes[J].Aerospace Electronic Warfare,2011,27(06):17-19.

Judgment and Countermeasure of M ilitary Satellite Communications Interference

ZHENG Shi-wei, SHI Zhan-wu, HAN Gang

(PLA Unit 91917, Beijing 102100, China)

Military satellite communications systems are vulnerable to the artificial interference implemented by the enemy, and this artificial interference mainly involves three types of ground-based interference, space-based interference and air-based interference. Based on analysis of the interfered objects and interference forms on satellite communication link, the judgment method of interference types is proposed. In view that the enemy may take different forms of interference and influence different parts of the communication link, the combat unit can judge the enemy’s form of interference rapidly and accurately by analyzing the spectrum characteristics of interfering signal and with the technical support of monitor management, and thus take effective countermeasures according to the enemy's interference form.

military satellite communication; interference; interference form; spectrum