衛(wèi)星通信抗干擾技術發(fā)展趨勢
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衛(wèi)星通信技術已經在通信、探測、定位、導航等不同方面都有了較大的應用，近些年來，人們對衛(wèi)星通信技術的關注度也在持續(xù)提升，從而促進了衛(wèi)星通信技術的不斷發(fā)展。衛(wèi)星通信技術具有頻帶寬、容量大、業(yè)務種類多、覆蓋面積大、不受任何地理條件限制等多方面的優(yōu)勢，但是必須要通過一定的衛(wèi)星通信抗干擾技術來實現(xiàn)，這也是衛(wèi)星通信在應用過程中的重要問題。通過抗干擾技術來確保衛(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，對其發(fā)展趨勢進行了展望，希望能夠對衛(wèi)星通信抗干擾技術的發(fā)展提供一定的參考價值。衛(wèi)星通信是利用地球軌道上的衛(wèi)星實現(xiàn)中繼通信的一種通信方式，衛(wèi)星通信技術覆蓋面廣，而且不受地理條件的限制。隨著人們生活水平的日益提高，加上科學技術的發(fā)展，人們對通信需求量日益增加，這就使得衛(wèi)星通信技術在近些年來得到了迅速的發(fā)展，相關的技術也越來越成熟，在全世界范圍內，衛(wèi)星通信技術的應用也越來越廣泛。衛(wèi)星通信技術有較大的優(yōu)勢，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，導致衛(wèi)星的部署數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)星通信技術與當前呈現(xiàn)爆發(fā)式增長的通信服務需求之間存在著矛盾，無法匹配，要在應用過程中盡量減少衛(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目前我國衛(wèi)星通信技術的發(fā)展狀況
1.1寬帶多媒體衛(wèi)星通信
近些年來我國的經濟發(fā)展水平得到了大幅度的提升，對衛(wèi)星通信技術方面的重視程度也在不斷提升，在衛(wèi)星通信技術研發(fā)方面投入了大量的人力、資金和技術等，促進了我國衛(wèi)星通信技術的進一步發(fā)展，使衛(wèi)星通信技術能夠與我國的戰(zhàn)略建設需要相匹配[1]。目前我國衛(wèi)星通信技術發(fā)展主要包括兩種：一種是寬帶多媒體衛(wèi)星通信技術；另一種是頻段同步軌道移動通信系統(tǒng)。所謂寬帶多媒體衛(wèi)星通信技術就是通過將衛(wèi)星廣播技術、數字多媒體技術與網絡技術之間的結合，構建一種高速率的傳輸媒體業(yè)務通訊方式，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的使用成本，并且可以為用戶提供大流量分組數據服務，獲得了較多用戶的滿意，這種寬帶多媒體衛(wèi)星通信技術已經被廣泛的應用于衛(wèi)星的產業(yè)當中。
1.2S頻段同步軌道移動通信系統(tǒng)
除了寬帶多媒體衛(wèi)星通信的發(fā)展之外，另一個就是S頻段同步軌道移動通信系統(tǒng)的發(fā)展，雖然說我國近些年來已經加大在衛(wèi)星通信技術方面的經濟投資，資源投資和人力投資使得衛(wèi)星通信技術得到了較大的發(fā)展，但是與國外相比依舊屬于起步較晚，因此目前我國并沒有獨立的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)，這就導致了國內依然需要通過外國的衛(wèi)星來完成資源的轉發(fā)，對于我國的衛(wèi)星通信技術發(fā)展而言是不利的，在一定程度上可能會限制我國衛(wèi)星通信技術的發(fā)展[2]。通過S頻段同步軌道移動通信系統(tǒng)的發(fā)展，就可以有效地幫助我國衛(wèi)星移動通信方面的發(fā)展，為我國衛(wèi)星移動通信方面創(chuàng)造更大的經濟效益，更有效地為我國信息技術方面的建設做出更多的貢獻。相信未來隨著我國對衛(wèi)星通信技術方面的大力支持，必然會促進更多的衛(wèi)星通信技術的發(fā)展，創(chuàng)造更大的經濟效益，更好的服務于人民生活。
2對衛(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
通過衛(wèi)星通信技術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，但是由于在運行時性，這就會導致衛(wèi)星通信技術在運行中會受到多方面的干擾，根據鏈路差異性，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干擾方偵查到有上行的信號支持，就從下方進行干擾，反之，如果干擾方偵查到下行的信號支持，就從下方進行干擾，而星間干擾就是由于衛(wèi)星的度和軌道位置對其進行下行鏈路的干擾[3]。除了這些干擾之外，衛(wèi)星在運行過程中也會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)是一項比較復雜的系統(tǒng)工程，由于衛(wèi)星在通信過程中必須要搭建通信系統(tǒng)，通過通信衛(wèi)星來進行信號傳輸，對這些信號進行處理的設備主要就位于通信轉發(fā)器，通過通信轉發(fā)器來進行衛(wèi)星信號下行和上行的傳輸，但是在實際的應用過程中，目前科學技術發(fā)展并不夠完善，這就導致了通信衛(wèi)星的頻率資源并不完善，從而使不同的衛(wèi)星在進行信號傳輸的過程中，非常有可能會使用相同的信號頻率，且在實際的應用過程中，多數衛(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行不同極化與不同調制方式來進行反復利用，這種反復使用的現(xiàn)象，如果在衛(wèi)星距離度不夠的情況下，就會導致兩個衛(wèi)星系統(tǒng)之間很容易產生干擾，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社會環(huán)境當中的一些電磁干擾
除了衛(wèi)星系統(tǒng)之間的通信干擾之外，對衛(wèi)星通信效果影響的另一個因素就是人類生產生活當中的一些電磁干擾，這也是影響衛(wèi)星通信質量的一個典型因素。在目前的時代背景下，由于電子信息技術方面的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，就會使得電子設備已經完全滲透到人類社會的各個角落，大量的電磁設備遍布于生活的方方面面，從而導致了整個地球范圍內，無時無刻不在產生大量的電磁信號，且隨著電子設備的不斷增加，就會導致電磁信號越來越強，甚至可能會形成電磁波束，電磁波數的形成比較多的是廣播信號、微波通信信號等，以及一些工業(yè)生產和醫(yī)療行業(yè)方面使用的儀器等都會產生電磁波，這都會干擾到衛(wèi)星信號的正常傳輸，而且工業(yè)生產和醫(yī)療行業(yè)方面一些儀器使用不當也會造成一些雜波，會形成比較強的電磁干擾，就是電磁干擾當中的重要干擾項來源，而且這些電磁干擾是無法忽視的，所產生的影響會影響到整個衛(wèi)星信號傳輸質量。
2.3自然環(huán)境當中的一些干擾因素
自然環(huán)境對衛(wèi)星通信方面的干擾是最常見的也是根本無法避免的一類干擾，衛(wèi)星所處的環(huán)境主要是位于宇宙當中，在宇宙當中處于一個相對開放的環(huán)境當中，所以無論是太陽的噪聲、行星的運動或者是大氣層微粒的散射、電離層的閃爍、太陽黑子異常等這些行為，都可能會產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)正常運行當中，很有可能會受到這些環(huán)境當中無法避免的電磁波速的影響，導致衛(wèi)星信號傳輸質量的下降，想要有效地避免自然干擾對衛(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，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)星通信信號在傳輸過程中需要通過透明轉發(fā)器進行信號的變頻轉發(fā)來處理信號，這樣一來，如果缺乏對信號的處理，就必須要通過人工操作來進行信號的處理，如果人工操作方面出現(xiàn)一些誤差，比如說輸出大功率的上行信號等，這些行為都會導致信號干擾，從而影響到正常輸出的信號，而且可能會存在一些不法分子為了獲取一些經濟效益，破壞衛(wèi)星通信的信號設備、對信號進行改路等，這些都會導致衛(wèi)星通信信號的不穩(wěn)定，給衛(wèi)星通信的安全性埋下一定的隱患。如果說自然因素就是無法避免的對衛(wèi)星通信系統(tǒng)的干擾，那么對于自然干擾因素來說，人為因素往往可以通過一些科技手段進行控制，從而減少對衛(wèi)星通信技術的影響，在衛(wèi)星通信的發(fā)展當中，必須要有效地控制人為因素的影響。
3當前階段主要的衛(wèi)星通信抗干擾技術類型
3.1天線抗干擾技術
影響衛(wèi)星通信信號傳輸質量的因素是非常復雜而且多樣的，具備比較強的不確定性，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，就必須要強化衛(wèi)星通信系統(tǒng)方面的抗干擾技術研發(fā)，有效地確保衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設的穩(wěn)定。目前在衛(wèi)星通信系統(tǒng)抗干擾技術當中應用比較廣泛的就是天線抗干擾技術，天線干擾技術就是使衛(wèi)星通信處于一種相對穩(wěn)定的合理空間，能夠保證衛(wèi)星通信技術實現(xiàn)比較理想的信號狀態(tài)。通過天線抗干擾技術在衛(wèi)星通信系統(tǒng)當中的應用，就可以在有一個干擾源或多個干擾源進行干擾的情況下，有效地保障衛(wèi)星通信信號接收工作的順利進行。天線抗干擾技術主要包括有自適調零技術、多波束天線技術、智能天線技術等多種，分別具有不同的功能，自適調零技術可以有效的控制天線的陣源，實現(xiàn)信息干擾調零化，多波束天線技術則可以通過控制衛(wèi)星發(fā)射天線，實現(xiàn)比較具有針對性的波數調整，智能天線技術則是安裝在衛(wèi)星信號入口部位的一種特殊的天線，可以抵抗干擾因素的影響，可以實現(xiàn)對天線多個波速和零點的優(yōu)化。
3.2擴展頻譜抗干擾技術
擴展頻譜抗干擾技術在我國的衛(wèi)星通信抗干擾當中取得了比較好的應用效果，擴展頻譜抗干擾技術主要需要了解DS和HF兩個技術形式，其中DS系數就是一種直接序列的擴頻技術，可以對信號進行擴展，從而實現(xiàn)對寬帶信號和窄帶信號之間的轉換，有效地可以過濾信號上的能量減少干擾的因素，而FH就是一種跳頻技術，使用這種技術對信號進行處理時，主要是通過切換載波頻率來降低干擾量，一般適用于比較寬的寬帶。
3.3編碼調制抗干擾技術
編碼調制抗干擾技術在衛(wèi)星通信系統(tǒng)當中抗干擾的應用，主要作用是糾錯，主要是針對在信號傳輸過程當中出現(xiàn)的數據誤差進行糾正，特別是衛(wèi)星通信系統(tǒng)受到外界干擾就會容易出現(xiàn)信號數據的差錯，因此就可以通過編碼調制抗干擾技術來進行差錯校正，由于形成的卷積碼要進行破譯，來確保編碼工作的效果更好，編碼調制抗干擾技術目前主要應用在數字化衛(wèi)星通信系統(tǒng)當中，在數字化衛(wèi)星通信系統(tǒng)當中具有更大的應用優(yōu)勢。
3.4星上處理抗干擾技術
星上處理抗干擾技術主要是為了保障透明轉發(fā)器的正常使用，在衛(wèi)星通信系統(tǒng)當中，透明轉發(fā)器的使用是非常容易受到干擾的，而通過星上處理抗干擾技術，就能夠有效地完善透明轉發(fā)器的信號處理功能，可以更好的完善透明轉發(fā)器處理上下行的信號，減少透明轉發(fā)器在使用過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。結合星上處理抗干擾技術，目前在衛(wèi)星通信系統(tǒng)當中的應用是非常具有優(yōu)勢的，很有可能會成為衛(wèi)星通信抗干擾技術發(fā)展的必然選擇。
3.5限幅與線性抗干擾技術
通過對星上處理抗干擾技術的改善和研究發(fā)展得到限幅與線性的抗干擾技術，限幅與線性抗干擾技術主要就可以規(guī)避上行鏈路對透明轉發(fā)器正常使用所產生的影響。軟限幅轉發(fā)器主要是對衛(wèi)星的通信信號進行壓縮處理，硬限幅轉發(fā)器則是對一些比較大的信號進行壓縮處理，同樣具備一些抗干擾能力，但是與軟限幅轉發(fā)器相比來說比較弱，總體來說，通過限幅與線性抗干擾技術在衛(wèi)星通信系統(tǒng)當中的應用，可以有效的擴大透明轉發(fā)器功率線性范圍，從而起到抗干擾的作用。
4衛(wèi)星通信抗干擾技術的發(fā)展趨勢
衛(wèi)星通信抗干擾技術是一項非常艱巨的任務，目前雖然我國的衛(wèi)星通信抗干擾技術已經得到了一定的發(fā)展，隨著我國未來科學技術與信息技術方面的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信抗干擾技術的發(fā)展，勢必會迎來新的發(fā)展力。在進行衛(wèi)星通信抗干擾技術方面的研究中，就必須要結合我國的衛(wèi)星通信發(fā)展的實際來有效地提高衛(wèi)星通信抗干擾技術，發(fā)展出更多適合我國的抗干擾技術。在未來的衛(wèi)星通信抗干擾技術的研究過程中，勢必要注意這幾個方面：（1）要加強新技術和新理論的引入，關注智能天線開發(fā)利用的效率，研究重點為通信天線的波瓣控制和微反射弧等方面，通過這些方面的研究來提升衛(wèi)星通信信號的傳輸速度；（2）要加強對星上抗干擾調制劑的開發(fā)與利用，開發(fā)一些前沿技術，便于應對更加復雜多變的外部環(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）要重視對擴頻技術和自適應擴頻技術的研究力度，通過對密碼序列設計以及混沌序列等理論方面的研究來構建更加適合我國發(fā)展的跳擴頻碼，進行衛(wèi)星信道特點的全面分析，調整信號的方式，拓展衛(wèi)星通信系統(tǒng)的頻率資源。
5總結
綜上所述，對衛(wèi)星通信工程而言，衛(wèi)星通信的抗干擾技術具有非常重要的現(xiàn)實意義，通過對各種衛(wèi)星通信抗干擾技術的應用來實現(xiàn)信號干擾因素的有效控制，為了有效的保障衛(wèi)星通信技術的使用效果，衛(wèi)星通信抗干擾技術的研發(fā)人員就必須要研究不同的抗干擾技術，不斷創(chuàng)新，以增強衛(wèi)星通信系統(tǒng)的抗干擾能力。
引用
[1]杜祥春.關于衛(wèi)星通信抗干擾技術的發(fā)展趨勢研究[J].新媒體研究,2016,2(16):52-53.
[2]張震.衛(wèi)星通信抗干擾技術及其發(fā)展趨勢[J].電子元器件與信息技術,2021,5(6):65-66.
[3]黨大鵬.衛(wèi)星通信抗干擾技術及其發(fā)展趨勢探析[J].數字通信世界,2019(6):68-69.
作者:米璽佐 單位:中國電子科技集團公司第五十四研究所