浅谈卫星广播电视系统抗干扰传输技术

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卫星通信是利用人造卫星作为中继站的无线电通信。卫星数字电视广播、卫星数字语音广播和用以传送新闻节目或实况转播电视节目的卫星数字电视“移动”地面站都是卫星通信在广播电视领域中的应用。与微波、短波、超短波和光纤等通信方式相比，卫星通信的优点主要表现在以下几个方面：

（1）通信距离远、覆盖面大，通信成本与通信距离无关。

（2）通信容量大，能传送的业务类型多。（3）卫星通信方式灵活，可实现广播式工作。卫星中继通信使用的信道稳定，受气候影响较小，能全天候、高质量地传输无线电信号。在卫星波束覆盖范围内，通信质量不会因通信距离的增加而变坏。当然，卫星通信也存在一些弱点，如：日凌、雨衰、电离层闪烁、太阳活动和信号干扰。其中，最不可提前预警和处置的当属信号干扰。卫星通信系统是一个开放式通信系统，如有恶意破坏或操作失误将上行地球站天线对准卫星发射干扰信号，会使该卫星上与干扰信号同频段、同极化的这一频带的通信中断，卫星数字接收站接收的图像可能会出现静帧、黑屏。如果不法分子发射的非法干扰信号功率非常大，卫星数字接收站可能会接收到非法干扰的图像。基于此，需要重视对卫星广播电视系统的抗干扰能力，保障信号传输安全。

1 卫星广播电视系统的干扰因素

1.1 设备因素

卫星广播电视信号传输环节，如果设备本身的配置不合理，性能不可靠，则可能会对信号传输效果造成影响，如节目播放质量差、信号断续等，严重的甚至会导致信息数据的泄露。

1.2 信号源

信号源对于电视节目质量影响巨大，想要保证节目信号的顺利传输，可以采用的方式有两种：一是微波传输，二是光缆传输。这两种传输方式均属于站外信号源传输模式，很容易受到外界环境和空间因素的影响。例如，城市高层建筑会对信号传输形成阻碍，大风、雷雨等恶劣天气同样会导致微波传输信号的不稳定。

1.3 同步卫星

“同步卫星”指的就是静止轨道卫星，一般地球站（或卫星接收站）的天线对准卫星后，理论上讲就不必再调整天线的仰角和方位角，但在实际中会受到太阳、月亮等的引力影响，导致同步卫星在地球轨道运行环节可能出现漂移现象，导致信号传输不稳定。同时，下行接收系统同样可能影响信号的传输效果，假如在地面接收站附近存在有信号发射源，则可能产生干扰现象。

1.4 人为因素

人为因素对于卫星广播电视系统的影响同样相当巨大。具体来讲，人为因素的影响主要体现在三个方面：一是转发器盗用。在卫星通信中，卫星转发器非常关键，一旦其被盗用，则可能会将部分没有经过审核的信息传输到用户端，对正常信号形成干扰；二是恶意的破坏。卫星发射器采用的是透明传输的方式，这就为不法分子提供了便利，其可能会通过“功率掠夺”的方式来对信号进行干扰，影响正常电视节目信号的传播；三是误操作。广播电视信号的传输需要专业人员进行操作和控制，而一旦操作人员本身能力不足，或者出现操作失误，则可能会对卫星信号的传输造成影响。

2 卫星广播电视系统抗干扰技术

2.1 强化技术改造

针对卫星广播电视系统运行中存在的干扰因素，相关部门应该做好必要的技术改造工作，通过先进的技术来提升系统抗干扰能力，保证信号传输安全。具体来讲，一是应该做好卫星广播电视系统的深入分析，积极引入地球站抗干扰技术、转发器抗干扰技术、地面抗干扰技术、抗卫星漂移技术等，尽可能减少自然环境、太阳运动对于卫星广播电视系统信号的影响，为卫星信号传输提供一个稳定可靠的环境。例如，可以在卫星转发器上应用变频技术，在转发器接收机接收到干扰信号时，根据控制信号转变接收频率，对干扰信号的影响进行削弱，同时改变既定地面上行站发射信号的载波频率，确保转发器能够继续实现对于给定上行信号的接收和转发。又如，可以在星上转发器接收机中引入智能自动增益控制技术，这样当上行链路正常运行时，转发器会相当于线性放大器，而如果系统检测到上行链路受到干扰，控制电路会自动将线性放大区向右移动，出现零区，落入零区的干扰信号会被消除，在强干扰上叠加的小信号则会被放大，实现信噪比的改善。

2.2 增设卫星天线

增设卫星天线也是增强卫星广播电视系统抗干扰能力的一种重要手段。具体包括以下几种：一是增加可动单点波束天线。卫星不仅应该设置赋形波束接收天线，还应该增设可动点波束接收天线，在正常传输情况下使用全国波束接收天线，遇到干扰信号则可以首先利用可动点波束天线对干扰源进行定位，然后将天线移动到适当位置以避开干扰源。同时，当全国其他波束覆盖区域需要通过天线发送异地新闻节目时，可以调用此点波束来接收；二是增加固定多点波束天线。卫星设置的赋形全国波束接收天线覆盖区域不包含服务区边缘可能产生干扰的区域，通过增加固定多点波束接收天线的方式，可以产生多点波束，实现对于多个地区的有效覆盖，使用方式与可动单点波束天线类似，不过在遇到干扰时并非移动天线，而是依照可控制的卫星转发器，在指定的位置接收信号，避开干扰源；三是运用变波束接收天线。卫星接收天线可以采用人工或者自动波束调零天线，一旦发现干扰，可以通过地面调节指令或者由系统自动生成零点，在初步测量干扰源的同时，也可以实现对于干扰的抑制。

2.3 做好信号加密

一是信号接收终端加密。为保证广播电视信号传输安全，提升用户终端管理水平，可以对信号接收终端机进行相应的加密处理。当前，我国已经能够提供可供商业应用的性能良好的密码算法，在信号接收的装置中，可以推广国内自主研发的控制字生成密码算法，以此产生具备良好随机性的控制字信息，对干扰因素进行解决。也可以使用高强度对称密码算法，针对节目控制信息的相关数据进行加密和解密操作。二是广播电视信号节目源加密。具体来讲，就是在广播电视信号加密的基础上，对节目源进行认证，以此来提升系统安全性。同时改进直接从卫星接收节目信号的用户接收设备相关模块，确保每一个正常播放的节目都具备相应的节目源认证信息。通过这样的方式，可以切实保证卫星广播电视系统的信号传输安全，即便不法分子成功窃取密钥，并通过卫星对其本身制作的节目信号进行转发，进入到了用户接收系统的解密环节，也会因为节目信息不具备相应的节目源加密认证，用户无法对节目内容进行解码，也就无法观看节目。

2.4 重视安全管理

卫星广播电视系统的安全管理是保障信号安全传输的基础和前提，也是必须得到从业人员重视的问题。有关部门需要出台相关政策法规，加大对于盗用卫星转发器、恶意侵扰卫星广播电视系统或者破坏通信卫星等不法行为的处罚力度，起到良好的警示作用。同时，应该关注卫星广播电视系统从业人员的培训工作，牢固树立对工作认真负责的态度，确保其能够熟练掌握相应的操作技巧，严格按照相关标准和规范进行操作，减少人为误操作对于卫星广播电视信号传输的影响。另外，电台、电视台可以建立起相应的问责机制，对于在工作中严重失误的人员，进行相应的问责处理，如果工作人员本身能力不足又不思进取，或者缺乏责任心，则应该及时清除，保证职工队伍的整体素质。

综上所述，卫星通信系统是一个开放式的通信系统，容易受到干扰的因素非常多，卫星广播电视系统抗干扰技术始终处在被动层面，从国家到地方在这方面投入了大量的人力物力财力，然而却未能有效解决，始终是广播电视信号安全传输的心头之病。

总而言之，卫星通信凭借覆盖面广的优点，广泛用于广播电视信号的传输。当前中央广播电视总台广播、电视节目，各省卫视节目和主要广播节目，以及一百多套付费节目都采用卫星作为主要传输方式。正是由于卫星广播电视的发展使全国人民能够收听收看的广播、电视节目数量大大增加。近年来，全国各地球站在总局的统一部署下，安全播出保障能力、防范能力以及技术队伍水平不断提高，在安全播出和抵御非法干扰方面取得了突出的成绩。但有关部门不能满足于此，科技日新月异，利用新技术提升广播电视系统的抗干扰能力，保证信号传输的安全，是每个广播电视系统技术人员应努力的方向，同时也要提升广播电视行业的整体效率，资源共享、多点监控、齐抓共管，才能为用户提供更加稳定、更加优质的广播电视节目，在面对新形势、新挑战下，推动广播电视行业的可持续健康发展。

近年来量子通信技术的快速发展，将对未来的世界造成极大的影响。量子信息技术因其传输高效和绝对安全等特点，被认为可能是下一代IT技术的支撑性研究，并成为全球物理学研究的前沿与焦点领域。“墨子号”卫星的成功发射，使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。量子卫星的成功发射和在轨运行，将有助于我国在量子通信技术实用化整体水平上保持和扩大国际领先地位，实现国家信息安全和信息技术水平跨越式提升，有望推动我国科学家在量子科学前沿领域取得重大突破，对于推动我国空间科学卫星可持续发展具有重大意义。

量子通信技术的发展，也将为广播电视信号传输提供全新的通信方式。量子通信具有传统通信方式所不具备的绝对安全特性，不但在国家安全、金融等信息安全领域有着重大的应用价值和前景，而且逐渐走进人们的日常生活。未来量子通信将与现有通信深度融合，量子通信与现有通信的融合是一个相互取长补短的过程，量子通信不会完全替代现有的通信技术。我们应把现已成熟的量子通信技术逐步应用到广播电视信号抗干扰系统中，这将大大提高广播电视抗干扰技术，从根本上解决广播电视信号的干扰问题。