完善衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)體系研究

李梓化

【摘要】本文以衛(wèi)星通信干擾技術(shù)為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)衛(wèi)星通信技術(shù)可能面臨的干擾技術(shù)類(lèi)型的和相關(guān)抗干擾技術(shù)方案的分析，結(jié)合現(xiàn)代衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)的革新和發(fā)展趨勢(shì)，在克服現(xiàn)有衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)的不足的基礎(chǔ)上，試圖探索出一種能整合運(yùn)用多種有效抗衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)的優(yōu)化衛(wèi)星信號(hào)處理的新型衛(wèi)星通信體制，推動(dòng)衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)的理論研究。

【關(guān)鍵詞】衛(wèi)星通信干擾抗干擾系統(tǒng)

現(xiàn)代衛(wèi)星通信由于具有多種獨(dú)特的通信優(yōu)勢(shì)，如通信范圍廣、通信數(shù)據(jù)質(zhì)量高、通信組網(wǎng)方便、通信系統(tǒng)投資成本低、可有效克服復(fù)雜地理環(huán)境等優(yōu)勢(shì)，因此在軍事和其他特殊行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用范圍十分廣。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的種種優(yōu)點(diǎn)能有效滿(mǎn)足軍事通信的保密性和抗干擾性要求，然而衛(wèi)星通信系統(tǒng)也會(huì)面臨通信干擾的潛在危險(xiǎn)，需要進(jìn)一步發(fā)展和完善通信系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)方案和體系。

一、衛(wèi)星通信面臨的潛在的干擾

衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要分為上行鏈路和下行鏈路，上行鏈路面臨的潛在干擾是主要是電磁干擾，如陸地固定式干擾機(jī)、機(jī)載干擾機(jī)和干擾衛(wèi)星發(fā)射的干擾電磁信號(hào)，下行鏈路主要面臨的是飛航式、機(jī)載式通信電磁干擾，但是下行鏈路被干擾時(shí)，干擾源在覆蓋范圍和信號(hào)干擾強(qiáng)度上都較小。因此衛(wèi)星通信系統(tǒng)的上行鏈路干擾處于相對(duì)薄弱環(huán)節(jié)。上行鏈路面臨的干擾依據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)可以劃分為多種不同的干擾類(lèi)型。如按照干擾的形成方式可以劃分為欺騙式干擾、壓制式干擾和攪擾式干擾；按照干擾信號(hào)的頻譜形式可以換分為瞄準(zhǔn)式信號(hào)干擾、部分頻帶式信號(hào)干擾、掃頻式信號(hào)干擾和阻塞式信號(hào)干擾等。西方發(fā)達(dá)國(guó)家的通信干擾技術(shù)的頻率范圍是0.5GHz到20GHz之間，干擾信號(hào)的脈沖峰值功率甚至可以達(dá)到10萬(wàn)W級(jí)上，干擾類(lèi)型眾多。

二、衛(wèi)星通信常用的抗干擾技術(shù)

衛(wèi)星通信抗干擾的主要目標(biāo)是對(duì)信息數(shù)據(jù)、信息載體和信息傳播方式進(jìn)行有意識(shí)的處理，從而有效提高通信接收端的輸出信干比，提升信號(hào)的抗干擾能力，使衛(wèi)星通信系統(tǒng)能高效實(shí)現(xiàn)有用信息的傳遞。衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)主要有：通信擴(kuò)展頻譜技術(shù)、通信抗干擾天線(xiàn)技術(shù)和編碼調(diào)制技術(shù)等。

（1）天線(xiàn)抗干擾技術(shù)。

由于衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)空間跨度很大，通信很容易受到干擾，因此衛(wèi)星通信抗干擾的核心方案之一就是完善和優(yōu)化通信衛(wèi)星的覆蓋結(jié)構(gòu)，以便即使某一方向受到強(qiáng)烈的通信干擾，仍然能保障我方天線(xiàn)能順利接受衛(wèi)星通信信號(hào)。具體的天線(xiàn)技術(shù)包括多波束天線(xiàn)技術(shù)（MBA）、智能天線(xiàn)技術(shù)和自適應(yīng)調(diào)零天線(xiàn)技術(shù)等。MBA最大的優(yōu)點(diǎn)是能靈活控制衛(wèi)星發(fā)射天線(xiàn)指方向，尤其是相控陣MBA，可靈活選擇衛(wèi)星天線(xiàn)的波束形態(tài)以有效提高通信抗干擾能力；自適應(yīng)調(diào)零天線(xiàn)主要原理是通過(guò)自適應(yīng)加權(quán)來(lái)調(diào)整和優(yōu)化天線(xiàn)陣，盡可能地降低衛(wèi)星通信受干擾程度；智能天線(xiàn)技術(shù)則主要是在自適應(yīng)天線(xiàn)的抗干擾技術(shù)基礎(chǔ)上，通過(guò)優(yōu)化陣列信號(hào)處理并利用數(shù)字波束形成技術(shù)來(lái)降低信號(hào)受干擾程度。

（2）擴(kuò)展頻譜抗干擾技術(shù)。

與傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)通信通過(guò)擴(kuò)頻與天線(xiàn)陣列技術(shù)結(jié)合的抗干擾技術(shù)不同，衛(wèi)星通信的抗干擾技術(shù)對(duì)擴(kuò)頻的技術(shù)要求更高，因此衛(wèi)星通信的核心抗干擾技術(shù)之一就是擴(kuò)頻抗干擾技術(shù)。擴(kuò)頻抗干擾技術(shù)一般分為直接序列擴(kuò)頻技術(shù)（DS）和調(diào)頻技術(shù)（FH）。直接序列擴(kuò)頻技術(shù)可將接收到的信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)轉(zhuǎn)化為窄帶信號(hào)，窄帶干擾信號(hào)也可被解擴(kuò)為寬帶信號(hào)，再通過(guò)窄帶濾波器進(jìn)行能量濾除，有效降低信號(hào)干擾度。而FH技術(shù)則通過(guò)在多種載波頻率之間進(jìn)行隨機(jī)切換的方式進(jìn)行抗干擾，相對(duì)于DS技術(shù)，調(diào)頻在帶寬較寬的情況下更為實(shí)用。

（3）編碼調(diào)制抗干擾技術(shù)。

當(dāng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)遇到差錯(cuò)控制的問(wèn)題是需要FEC技術(shù)進(jìn)行解決—前向糾錯(cuò)。前向糾錯(cuò)可利用的FEC碼主要是卷積碼。當(dāng)衛(wèi)星通信遇到干擾時(shí)，可采用級(jí)聯(lián)編碼方案進(jìn)行解決，該技術(shù)擁有兩種簡(jiǎn)單級(jí)聯(lián)碼，相對(duì)于單一碼有更多的編碼增益。而衛(wèi)星通信抗干擾可利用包括恒包絡(luò)調(diào)制方式、PSK技術(shù)、連續(xù)相位調(diào)制方式、格狀編碼調(diào)制技術(shù)等調(diào)制方式進(jìn)行抗干擾調(diào)制。針對(duì)不同的頻段信號(hào)采用相應(yīng)的調(diào)制方式可以有效提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)的抗干擾容限。

三、建構(gòu)完善的衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)體系

衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)是衛(wèi)星通信系統(tǒng)安全運(yùn)行的保障，必須加強(qiáng)完善的抗干擾技術(shù)體系的研究。現(xiàn)代衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)主要朝優(yōu)化星上信號(hào)處理、綜合運(yùn)用多種抗干擾手段并且由靈活的組網(wǎng)能力和業(yè)務(wù)的抗干擾體系方向建設(shè)。智能天線(xiàn)技術(shù)要加強(qiáng)相控陣多波束天線(xiàn)技術(shù)和盲波束形成技術(shù)的研究以獲得理想波束；加強(qiáng)混合擴(kuò)頻和自適應(yīng)擴(kuò)頻技術(shù)的研究，提高通信擴(kuò)頻抗干擾能力；加強(qiáng)衛(wèi)星通信信道研究，尋求最優(yōu)通信信號(hào)調(diào)制方式；加強(qiáng)對(duì)抗復(fù)雜干擾時(shí)頻的干擾低效算法研究，同時(shí)加強(qiáng)可有效整合多種衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)的信號(hào)傳輸方案的研究，建構(gòu)出完善的衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)體系。