抗干扰卫星通信系统中的问题及解决措施分析

夏晓巍

中国西南电子技术研究所 四川 成都 610036

引言

现代社会生产活动中卫星通信作为重要技术，在人们日常生活中扮演着重要角色。卫星通信系统运用过程中会受到各类因素干扰，直接影响到通信效果与信号传输质量。因此，需要强化研究卫星通信干扰技术，采取针对性的解决干扰的措施，提高卫星通信技术的安全性。

1 卫星通信的优缺点分析

1.1 优点分析

规模大且距离远。通常情况下仅需要一个卫星中继站就可以覆盖1万多公里的远程通信面积。同时，每一颗通信卫星就能对地球表面积的42.4%实现覆盖，如果可以使用三颗GEO卫星，则基本上实现覆盖除过两极之外的全球表面积。搭建海量通信网。卫星通信具有广播性及多地址接入性，通过与上述技术的结合可以形成较大规模具有海量信息的通信网。如果想要通过一个卫星实现全覆盖，不需要进行显示交换，仅通过卫星中继站形成一个给地面用户提供服务的通信网。灵活多变性特点。实际中推进卫星通信建设时，基本上不需要考虑地理位置问题，基本上可以随便建立。同时，通信终端也呈现出多元化，比如飞机、汽车、舰船，甚至是智能手机。还具有丰富的频率资源，依据实际情况进行选择，实现卫星通信的可持续发展[1]。

1.2 缺点分析

虽然卫星通信有着显著优势，但本身也存在一些局限性。如：通信负载成本高。通常制造卫星时需要大量运用抗干扰、抗辐射的宇航级器材，这意味着成本大大增加。而且卫星通信有着使用寿命，一般情况下LEO寿命8年、GEO卫星15年。要想在卫星使用寿命期间实现回本与盈利，就意味着用户通信成本的增加。链路传输衰退大。微型链路存在较大的传输衰退，需要地面及卫星上的使用较大功率发射机的通信设备、高敏度接收机，也只有通过这种方式才能改变这一情况，无形中增加通信设备。链路传输延时高。通常卫星通信使用时，GEO卫星与地面往返传输需要（239-278）毫秒；中心站星型网系统下小站之间通信时，需要选择双跳链路继而产生0.5s的延时情况，造成用户使用时出现通话不畅的情况，还容易发生回波干扰情况，影响到通话质量。

2 抗干扰卫星通信系统中的问题

2.1 通信系统之间的干扰

卫星通信系统是一项复杂的系统工程，其在运行的过程中，主要是利用通信转发器上的通信信号处理设备，实现卫星地面站上行及下行卫星信号的传输。

但在实践中，受限于科学技术的发展，通信卫星的频率资源仍然不够完善，多数卫星需要使用相同的通信频率进行分别工作，且往往只是依托于不同极化与不同调制的方式进行频率的反复使用，如果卫星通信频率复用、临近卫星隔离度不够，那么各个卫星系统之间很容易产生互相干扰的状况[2]。

2.2 生产生活中的电磁干扰

当前，随着信息技术的普及，大量的电磁设备遍布人类生活的方方面面，这也使得地球范围内“无时无刻”不再产生着大量的电磁信号，这些电磁波束所造成的电磁干扰，对于卫星通信的信号具有重要影响（其主要影响的是卫星通信系向地面传输信号的过程）。

尤其是一些功率较大的广播电视台信号、微波通信等情况更是会造成较大的电磁干扰，同时，时延小的优势。在利用NB—IoT物联网通信技术，开展多种物联网设备语音通信的过程中，需要优先设置网络部署、编码机制、传输带宽、物理层级，然后再按照连接小区或移动自身的应用场景，对语音数据传输的语音包编码、通信速率、通信功率进行分析与控制，从而提高不同物联网设备的双向通话效率。很多大型科研院所及工业制造业产生的电噪声、大型医疗设备的电磁波等因操作不当而产生的杂波也会形成较强的电磁干扰。

2.3 自然干扰

自然干扰是影响卫星通信效果的最常见因素，也是不可避免的。由于卫星通信本身是基于宇宙环境而存在的，所以行星碰撞、太阳在宇宙中的周期运动等正常现象都会影响其信号传输，这就需要不断加强抗干扰技术。

2.4 人为干扰

与自然干扰因素相比，影响卫星通信质量的人为因素往往可以通过科学技术手段加以控制。在社会生活中，有一些不法分子出于牟利的要求，为了获取非法的经济利益，往往对卫星通信信号设备、信号路线等造成损害，给卫星通信的安全带来隐患。在未来的发展研究中，必须充分把握人为因素的各种情况，研发能够有效控制人为因素的抗干扰核心技术。

3 抗干扰卫星通信系统中的问题及解决措施

3.1 自适应调零天线抗干扰技术

在卫星通信系统运行中，针对抗干扰问题的处理，目前为止使用最多的是自适应调零天线抗干扰技术，这是目前最新研发的一种抗干扰技术，同时也属于空间处理技术中的一种，它能针对卫星运行中各类天线问题进行有效的处理和解决[3]。

自适应调零天线抗干扰技术的工作原理主要是根据系统天线两侧的空间差异、频谱、方向以及编码等的不同，针对天线各单元方向图进行优化和自动化控制，从而实现对各零件单元进行加权处理，确保在通信卫星运行过程中，能够针对其中所产生的各类干扰进行最大限度的控制和预防，达到有效减少的目的。

3.2 星上处理抗干扰技术

星上处理抗干扰技术，能够有效消除卫星通信系统在实际运行过程中因为上行运行对于下行运行所产生的影响，而且抗干扰效率极高，有效降低了因为信号干扰而导致应答器饱和问题发生的频率。虽然星上处理抗干扰技术的抗干扰效果较强，但其整个操作过程较为复杂，其中涉及再跳、解跳、多址、多波束交换、编码、译码、转换复用方式、信号解调、信号再生、信号再扩、信号解扩、速率转换、智能自动化增益控制等多个应用流程。但即使如此，其应用市场也未见减小，而且美国空军卫星通信系统针对通信卫星干扰问题，就采用了星上处理抗干扰技术。它能针对行波管器件中放大器的功率进行全面利用，同时将其功效发挥到极致，通过对放大器功率的提升，帮助用户有效减小整个通信过程中对于天线尺寸的要求，不仅有效满足上行功率运行所提出的各项要求，同时降低通信过程中针对地面设备型号的要求，减少很多不必要的麻烦，可谓有利也有弊[4]。

3.3 自适应编码调制技术

在卫星通信系统中，自适应编码调制技术的应用，能够帮助卫星通信信道使其在实际运行和工作中具备自适应特性，而且该技术主要适用于利用无线信道开展通信活动的卫星系统。如此，不仅有效提升卫星通信系统本身的抗干扰能力，在应对外界突发状况时，能够借助自身所具备的自适应性进行有效的调节和适应。

3.4 无线光通信技术

无线光通信技术（FSO），通过利用大气作为传播媒介来传播光信号，只有确保发送器与接收器之间没有遮挡，并且拥有充足的光传输功率，才能实现具体的通信功能。整个通信过程依赖物理层传输设备实现，且能与任何传输协议进行兼容，它可以透明的传输数据信息、图像信息、声音信息以及其他形式的信息。无线光通信系统主要由接收器、信道和发射器组成。在使用无线光通信进行点对点传输的时候，可以通过在发射端和接收端分别安装光发射机和光接收机来进行实现全双工通信[5]。

4 星通信抗干扰技术的发展趋势

在现如今的卫星通信技术发展中，相关工作人员应要加大对卫星运行轨道的研究力度，其主要原因是由于卫星通信距离能够对卫星通信技术的传输质量和效率产生深远的影响。若卫星和外天空以及地球的通信范围较大，这时的通信信息传输速度和质量将会受到一定的影响。所以，这就需要相关工作人员详细研究卫星运行轨道，进而可以有效解决由于卫星、外太空和地球通信过远，而造成通信传输速度和质量不佳的问题。在当前阶段，卫星通信运行成本和维护成本费用较高，不利于长久发展，所以导致卫星通信并未得到全面普及。这就需要相关部门对于存在的问题进行深入研究，使卫星通信技术更为完善，进而才可以实现大面积的普及，促使卫星通信质量和效率的提升。随着科学技术的飞速发展，卫星通信系统也在进行不断完善，因此针对卫星通信抗干扰技术而言，必将迎来新的转机和发展。虽然，在卫星通信系统运行中势必会因为多种因素的干扰，而对传输信号和相关通道产生影响，但就当前实际情况而言，这是不可避免的。

因此，相关部门和科研人员一定要加强针对卫星通信系统抗干扰技术的研究和创新，为日后卫星通信系的运行以及信号传输提供一个更加健康、稳定的环境。所以，在日后研究中，应将研究的重点放在以下几点上：首先，要根据我国实际情况，加大对新技术、新理论的研究和引进，加大对卫星智能天线的开发以及利用程度，通过有效手段对其功能和效率进行提升，同时针对通信天线的微反射弧和波瓣控制进行重点研究，全面提升其传输速率。其次，结合当前最新研发的数字处理设备和算法研究等，针对现阶段卫星通信系统中抗干扰技术的跳频、扩频问题进行研究和改进，提升系统适用性，保证卫星系统即使在不同环境中也能正常工作。再次，加大对卫星通信系统抗干扰调制解调器的研究和开发力度，通过技术改进，全面提升其抗干扰的效率，保证信号传输的稳定性以及安全性。最后，加强对卫星通信系统中无线光通信技术的研究和应用。因为该技术不仅传输速度快，频谱资源丰富、具有较宽带宽，抗干扰能力极强等多项优势，而且能够有效扩大卫星通信系统的传输频率，提升其抗干扰的能力[6]。

5 结束语

总之，随着卫星通信技术高速发展与广泛应用，卫星通信技术发挥着重要作用。具体应用过程中要想提高卫星通信技术的有效性，需要加强通信技术的抗干扰性能。考虑到卫星运行环境的复杂性，需要有效应对各类干扰，提高通信质量与效率。希望通过文中论述，可以为类似研究提供借鉴。