卫星定位通信中的干扰及解决措施分析

宋 坚

（福州职业技术学院，福建 福州 350108）

1 卫星定位通信系统概述

卫星信号传输过程中，人造地球卫星作为中继站负责信号的连接和传输，完成建立在地面上的多个地面站之间的信号传输，如图1所示。空间和地面是卫星信号传输体系的主要传播范围。卫星定位通信系统比普通的无线通信系统具有明显优势，可以与地球上的任何地方进行长距离通信。但是，在实际的工作过程中，卫星通信信号易受多种因素的影响，降低了通信传输质量，因此卫星通信发展有必要加强通信信号传输的抗干扰能力，提高通信质量，保证信号的传输安全[1]。

2 卫星定位通信系统中遭受的干扰类型

2.1 地面与近地空间干扰

图1 卫星信号传输过程

随着人类科学技术的不断发展，地球上存在大量的微波无线电信号，如雷达、广播以及电视信号等。它们都是卫星定位通信系统中的干扰源，会造成卫星通信系统中的数据干扰，使卫星无法准确和清晰地传输数据或信息。针对此类干扰，主要的处理措施是选择正确的位置。例如，在建造卫星地球站时，位置选择要符合环境电磁场接收信息和数据的相关标准，同时卫星地球站的建设位置环境需达到相应的标准。但在持续发展的经济条件下，居民生活与工作的范围不断扩大，会导致某些符合电磁环境标准的卫星地球站建设范围内的电磁信号干扰问题越来越严重。因此，卫星地球站科学合理选择位置时，需要考虑社会不断进步过程中电磁环境的发展规划。随着不同国家发射的卫星数量的持续增加，地球同步轨道上卫星之间的距离越来越小，导致了相邻卫星之间的通信干扰。一些卫星使用孔径相对较小的天线，可能会出现较高的上行电平并破坏卫星通信系统的上行电路。如果相邻卫星覆盖的区域存在高度重叠，则卫星地球站会接收到来自相邻卫星的信号，从而干扰卫星通信系统的下行传输。

2.2 自然因素干扰

卫星定位通信系统易遭受的自然干扰主要包括雨雪衰、太阳运动（日凌）、电离闪烁以及卫星蚀等，如图2所示。雨雪衰是指在通信电波传输过程中与雨雪相遇，而雨雪对无线电波具有一定的吸收和散射作用，导致无线电波能量信号衰减。每年的3月21日和9月23日前后，当卫星运行在太阳和地球之间时，地球站天线会同时面向卫星和太阳，此时太阳产生的辐射噪声会影响卫星通信信号的有效接收，被叫做日凌。电离闪烁是指当无线电透过不均匀的电离层时，信号的幅度和相位会受到很大的影响，并且发生不规则的变化，导致电离层闪烁。卫星蚀大部分发生在春季和秋季。在此期间，卫星位于地球与太阳之间的直线端，这时卫星进入地球的阴影区无法获得太阳能，只能用电池为卫星提供动力。上述这些情况不可避免，但是可以采取一些方法来最小化其对卫星定位通信的影响[2]。

图2 卫星信号受干扰的因素

2.3 人为因素干扰

有些不法分子会为了个人利益而干扰卫星通信系统，并窃取卫星通信系统的传输频率和功率资源。不法分子不仅能够使用卫星地球站的上行天线获取静止卫星发射的经过处理的射频信号，窃取静止卫星的传输频率和资源传输自己的违规信号，还可以将未处理的超功率信号发送到选定的对地静止卫星，从而干扰静止卫星转发器的正常工作，使之无法使用正常频率发送信号。不法分子还可能会将经过处理的超高功率射频信号传输到选定的对地静止卫星，从而使卫星能够传输未经审核的信息，还可以对信息进行加密并允许地面用户解密加密的代码，以接收其非法传输的信息。另外，不法分子通过大功率信号发射器发射大功率信号，干扰卫星的正常下行信号，使卫星地球站无法清晰和准确接收卫星的下行信号，影响卫星定位通信系统的正常工作。

2.4 互调干扰

互调干扰通常发生在卫星多载波工作条件下。当出现互调干扰因素时，需要了解发射功率和超标的问题，同时需要考虑卫星转换器和本地空间交换的运行状态。当卫星转换器从线性工作区域转换为非线性工作区域时，卫星通信的互调特性会发生变化。因此，在判断卫星网络的访问测试方法时，需要确保三阶互调抑制比满足标准要求。

3 针对卫星定位通信系统干扰问题的解决措施

3.1 处理干扰源

从目前的技术水平来看，人们很难避免自然现象引起的干扰效应，只能采取一些措施来减少干扰。第一，针对地面电磁干扰的情况，可以在天线周围放置金属屏蔽层，以屏蔽电磁干扰源，然后在反射后解决干扰波。在铺设金属屏蔽层前，采用电磁检测可以有效了解干扰波源的方向。屏蔽层的高度必须高于高频头，并且不能阻挡卫星信号的传输路径。第二，对于上行链路干扰，需要相关机构来协调相邻卫星运营商，以有效解决相邻卫星干扰的问题。第三，唯一解决卫星设备故障造成的干扰影响问题的方法是切换备用设备或更换应答器。第四，地面设备故障问题引起的信号影响，可以通过提高维修人员的专业技能，使其严格按照设备说明进行操作，优化设备工作点，以做好维护设备的日常工作。第五，对于下行站而言，可以提升接收GT值，留下足够的冗余度以实现非衰减功能。此过程中还可以优化卫星转发器的天线波束图，通过合理设计卫星接收系统来减少降雨或降雪的影响。第六，雨雪衰随机性强且区域之间的差异较大，因此难以有效避免，只有通过卫星信号传输路径及其特性改善才能给予有效补偿。其中，上行链路的雨雪衰损失可以通过上行链路站进行补偿，同时卫星转发器也可以适当补偿上行链路的雨雪衰损失。第七，接收天线的频率越高，孔径越大，3 dB波束就会越窄。此时，日凌会持续很短的时间，因此可以选择增大天线的孔径以强化地球站的灵敏度，减少日凌的干扰时间。对于经度相对较高的卫星，日凌的干扰时间会加快。根据地球站和卫星的特定位置，能够测算出日凌的干扰时间，并及时切换信号来降低干扰。

3.2 利用直接序列扩频技术

通过使用高码率信号序列，可极大扩展卫星发送的信号频谱，从而使卫星定位通信系统发送的信号能够以低密度功率谱发送，有效减小了卫星在通信地址频带中发送的功率。因为卫星通信系统的信号被传输过程中产生的信道噪声掩盖，所以很难搜索信号。卫星地面站接收到这些扩频信号后会对超频信号进行解扩，使其可以正常接收和使用。这种方法可以有效增加卫星通信系统的隐蔽性，减少卫星通信信号的干扰因素。

3.3 提高硬件设备的性能

为了保证卫星定位通信系统的正常运行，有必要从相关设备硬件出发，提高硬件设备的技术含量，使卫星通信系统可靠运行，并快速和准确地传输数据信号。设计卫星时，可以适当减小卫星的固定天线接收范围，并增加移动单点信号接收天线和固定多点信号接收天线，以最大化卫星转发器接收的频率波动范围，从而保证不被干扰。卫星地球站需要采用更高功率的信号发射器和发射天线，使之可以发射和接收高功率的上行链路卫星通信信号，以避免受到高功率卫星通信信号的干扰。同时，卫星地球站要高强度加密所发送的卫星信号，以防止敌对势力截获卫星发送信号而导致信息损失[3]。

3.4 加大法制管控力度

加大法制管控力度，严厉打击信号不法分子，升级卫星信号，采取措施保护卫星通信功能，严格监督卫星通信方式，及时查找并关闭非法信号源。

4 结 论

卫星信号干扰的类型多种多样且不可避免。为了提高卫星通信的质量和效率，相关人士需要不断研究卫星的抗干扰能力，采用最先进的技术手段和维护措施，保障卫星定位通信中的正常运行。