卫星通信抗干扰技术的发展趋势分析

高清清

摘要：随着数字与智能化技术的日渐成熟，卫星通信技术也得到了迅猛发展。在实际应用中，由于自身或外界因素引起的各种干扰，对卫星通信的质量产生了影响。所以，需要强化对卫星通信抗干扰技术的研发，从而提升抗干扰技术的水平，确保通信质量。文章主要从卫星通信技术发展的类别进行阐述，进一步分析了影响因素及抗干扰技术种类，并对卫星通信抗干扰技术的发展趋势进行了深入的分析与探究。

关键词：卫星通信；抗干扰技术；发展趋势分析

中图分类号：TN927  文献标志码：A

0 引言

卫星通信是一种无线通信方式，即利用地球轨道卫星在定位、传感和通信方面进行中继通信。随着科技的发展与革新，在当今发展迅猛的通信时代，卫星通信需求不断增加，促使卫星通信技术逐渐成熟。卫星通信技术作为一种新的媒体传播手段有其自身的特点，主要表现在大容量、高品质、面积广、便捷网络等方面，这已经是现代通信发展的主要方向，也是全球交流的一种重要手段。然而，由于大多数通信卫星都在地球静止轨道上，这种特性导致在地球轨道上安置卫星的数量具有一定的局限性，所以通信资源的使用率就受到了一定的限制。鉴于公众对通信服务的需求不断提高，要对卫星通信技术进行积极的改造，要充分认识到各种干扰因素，对抗干扰技术进行改进和创新，要对通信资源进行优化，对干扰因素进行有效的处理，以确保卫星通信的安全和稳定。

1 现阶段我国卫星通信发展的状况

1.1 多媒体宽带卫星通信

近些年，我国数字化、智能化水平日渐成熟，对卫星通信技术的重视程度也在逐步提高。将大量的科技人才、资金和技术投入卫星通信技术的研发，促进了我国卫星通信技术的深入发展，并使其与国家飞速发展的科学技术相适应。当前，国内卫星通信技术发展的方向有两个，一是宽带、多介质的卫星通信技术；二是在轨道同步的波段移动通信技术。所谓宽带、多介质的卫星通信技术是将卫星通信、数字多媒体和因特网等技术相结合，形成的一种高速卫星通信技术。宽带多媒体卫星通信是应用于媒体业务中的一种通信模式，可以将图像、视频、音频等多种资源进行融合，有效缩短用户的使用时间，低成本且能为用户提供高流量的分组数据业务，该技术已被越来越多的用户所采用，并越来越多地应用于卫星通信行业［1］。

1.2 频段同步轨道移动通信

虽然我国卫星通信技术已经取得了很大的发展，但相对其他国家，起步还比较晚。目前，我国还没有独立的卫星移动通信系统，仍然要借助国外卫星进行通信。频段轨道同步移动通信系统的开发，能够为我国卫星移动通信的发展起到很大的促进作用，创造更多的经济效益。在国家对卫星通信技术高度重视及扶持下，将研发出更多的抗干扰创新技术，为人们提供更便捷的通信服务。

2 影响卫星通信的主要干扰因素

2.1 通信系统之间及以外因素的干扰

卫星通信系统是一项比较复杂的系统工程，传输信息时，卫星要建立一张通信网，卫星信号要经过通信站来传输上下的信息。实际应用中，大多数卫星使用的都是相同的通信波段，而且是以不同的偏振方式、调制方式重复使用。如果两颗卫星的距离不足，就会造成卫星间信号的相互干涉，即是人造卫星系统中的通信干扰，这也是导致卫星信号质量下降的一个重要因素。除星际间的相互干扰外，在运行过程中，还存在着其他仪器对系统的电磁干扰。其他通信设备元件之间产生的电磁及外部环境的干扰都会作用于通信系统，从而产生不利的因素，最终影响通信信号的传送［2］。

2.2 社会环境中电子设备的电磁干扰

人们日常生活、工作中受到的各种电磁干扰，也是影响卫星通信的重要因素之一。随着电子信息技术的不断发展和创新，电子产品已经彻底融入了人们生活、娱乐、工作等各个领域，电磁信号无时无刻不在产生，而当这些电子装置的数量越来越多时，所产生的电磁波也会更加强大，这些电磁波一般是由广播信号、微波信号等构成，也有工业、医学领域中的设备产生，这些都会对卫星信号造成影响。工业、医学领域中的仪器因误操作会产生大量的电磁波，较强的电磁波干扰是干扰因素中的重要来源，这种电磁干扰不容忽视，将影响整个卫星信号传输的质量。

2.3 自然环境中无法避免的干扰因素

自然环境是最常见也是最不可避免的因素之一。由于卫星主要在宇宙空间工作，空间较为开阔，无论是太阳辐射、星球的移动，还是大气中的粒子散射、电离层的闪光、太阳黑子的异常等这些自然环境都会产生高能量电磁波放射，这些高能电磁波能量覆盖的面积非常广，卫星通信系统受到这些电磁波的影响会导致卫星信号传输质量下降。为了有效避免自然环境对卫星通信系统的干扰，需要不断改进卫星通信干扰技术，确保卫星通信系统不受干扰，提高信号的传播效率。

2.4 现有卫星通信干扰技术不足

卫星发射和星上通信载荷成本很高，航天部件须使用耐强辐照的航天级设备，而且，LEO和 GEO的使用寿命也仅8～15年。另外，信号的传递也会受到很大的影响，卫星链路的发送延迟较大，地球同步轨道卫星到地球的回程发送时间为239～278 ms。在以中央站为基础的星形网络中，各小站间的语音通信需要通过双跳链路，其发送时延为0.5 s，通话变得很不流畅，由于实际情况的影响，其时延甚至更高。此外，还存在着电磁干扰、互调干扰、交极化干扰、邻星干扰、日凌干扰、恶意干扰、自然因素等情况，都会对卫星通信造成影响。

3 目前卫星通信抗干扰技术的类型

3.1 智能天线抗干扰技术

卫星通信系统中，由于受到多种因素的影响，存在较大的不确定性，要提高系统的安全性与稳定性，就必须提高系统的抗干扰性。抗干扰研发工作可以为构建卫星通信系统提供可靠、穩定的保障。目前，天线抗干扰是卫星通信系统中普遍采用的一种抗干扰方法，其目的是通过天线抗干扰来确保卫星通信在一个较为安全的环境下工作，从而确保其在接收端的良好信号条件下工作。将天线抗干扰技术运用到卫星通信中，能够有效地确保在遇到单一或是多个干扰源的状况下也能够平稳地接收卫星通信信号。天线的抗干扰技术主要有自适应抵消技术、多波束天线技术、智能天线技术等，其中，自适应抵消技术能够对天线的阵列信号进行有效的调控，从而达到对多波束的抵消。智能天线技术能够对卫星广播天线进行更具针对性的波数调节。智能天线抗干扰技术是指将一种特殊的天线设置在卫星接收端，能够有效地抵御各种干扰，并对其进行多波速度优化［3］。

3.2 自适应编码技术

在应用自适应编码技术时，首先要对卫星通信信息通道进行评估，目的是通过分析信息状态，将信息通过信道传输到发送方，然后根据信道的差异进行编码和调制，信道比自适应校对。当发现信道比过高时，应选择较高的信息率；反之，采用小信号速率。从而使信道利用率得到很大提升，也使卫星通信更加科学、可靠，并且，在此基础上提出了一种基于多径信道的多径信道融合方法，为了进一步提升其性能，结合当前国内外的发展状况，尽量采用高功率、高频率利用率的方式。

3.3 限幅的线性化抗干扰技术

限幅技术是一种被广泛使用的抗干扰技术，能很好地防止功率放大器受到上行干扰。在理想情况下，由于输入功率较大，限制器需要具备限制性能。在低功耗条件下，系统的插损很小。通信削波的构成主要包括硬削波和软削波两部分，前者通过在非线性状态下加大信号来对小信号施加压力，当发生连续波干扰时，将显示出更明显的压缩比。线性区和边界区是其主要的分布区，压缩程度和干扰信号比有非常密切的关系，在限幅的情况下，受到非线性因素的影响，强信号产生率会很高，可以用于小信号。信号衰减，其最大值可达6 dB，比原来的4 dB性能强很多［4］。

4 卫星通信干扰技术的发展趋势

4.1 提高干扰技术的智能化，提升通信质量

在今后的发展过程中，由于卫星通信系统的改进和革新，对其抗干扰技术也将有新的發展。卫星通信系统在实际工作中，由于各种复杂的原因，对系统的性能产生了很大的影响。所以，必须加大对人造卫星通信抗干扰技术的研究力度，为卫星的发展和运行提供更稳定的连接。在未来的发展过程中，将重点放在通信天线的波瓣控制、微反射弧光等方面，以期提升我国卫星天线的开发与利用效率，提高其智能化程度，确保卫星通信信号的传送品质。对卫星抗干扰调制装置进行优化，并引入先进的技术以增强其抗干扰性能，深化卫星通信信号抗干扰算法研究，在此基础上，提出一种新的、高精度、低成本、高可靠性的卫星通信方案。

4.2 深度学习神经网络技术，提高抗干扰的能力

随着人工智能技术的深入引入和完善，需要一种新的抗干扰方法。神经网络技术具有诸多优势，在目标检测与跟踪、文本翻译等方面有着良好的应用前景，能够大大提高卫星通信的抗干扰能力，更好地保证卫星通信信号的传输质量。在今后的技术研究中，应针对卫星通信系统的抗干扰能力引入神经网络技术，这种技术具有反馈长时记忆数据的能力，可利用该数据对误差进行快速求解，并对其权重进行动态优化，主要体现在以下方面：（1）完成对各信道信号的采集。（2）建立 LSTM深度神经网络，实现对每条通道的数据扫描，实现对图像特征的自动抽取，并在此基础上，根据抽取的信道数据，进行深度融合，自主感知干扰的能力。（3）利用数据差进行动态优化，用于提高卫星通信的抗干扰能力。

4.3 采用科学的通信系统，强化通信系统的探究

卫星通信抗干扰技术的研究是一项耗时较长、难度较大的工作，在进行具体的研究时，需要重点解决以下问题。在对卫星通信系统抗干扰技术的深入研究中，必须创新技术，建立更科学的通信系统，并在此基础上，设计更高效、更具预见性的人造卫星通信系统。这类卫星通信系统，除了对信号处理技术提出要求外，还必须在卫星通信设备上广泛地应用多种抗干扰技术来抵御各种各样的干扰，这对卫星通信系统的灵活性提出了更高的要求［5］。

关于加强卫星通信系统的研究，可以从以下方面着手。首先，加强混合自适应扩散频谱技术的研究工作，例如，结合混沌理论和密码序列设计，研究效率更高的跳频扩频码；其次，深入研究智能天线技术，该技术主要基于天线反射面形状设计，以获取理想波数为目标；最后，根据卫星频道的特点，探讨最佳途径，通过调整信号利用有效的数据设置解调器并进行深入研究。

4.4 现代通信抗干扰技术展望

随着科技的不断进步，为保证卫星通信系统的稳定运行，可以通过对自然现象预测发生的日期和时间，及时采取有效的措施防范和降低自然现象对卫星通信的干扰。随着低轨道卫星通信技术的发展，可以对全球范围内的所有地区进行稳定的通信，与中、高轨道的卫星相比，低轨道的卫星质量更轻、轨道更低，可以一箭多星地发射，还可以降低卫星的开发费用和火箭的发射费用。相对于20 000 km以上的中高轨道卫星，其信号传播路径更短，信号延迟更少，功耗更低。在中、高轨道上建立多颗卫星的混杂星座，将给全球的卫星通信带来新的变革。

5 结语

目前，卫星通信系统的抗干扰技术种类比较丰富，无线、限流等技术可以在一定程度上保护卫星通信系统。但是，在深入研究该技术的实际应用效果后发现，每一种技术都存在不足。因此，在卫星通信技术的研究中，技术人员应该着重于抗干扰能力以及卫星信道影响的研究，这样，卫星通信系统才能在各个领域发挥更显著的作用。

参考文献

［1］张任楠，王志涛.卫星通信抗干扰技术及其发展趋势分析［J］.数字通信世界，2020（9）：79-80.

［2］郭潇潇.卫星通信抗干扰技术及其发展趋势［J］.电子技术与软件工程，2019（11）：15.

［3］米玺佐.卫星通信抗干扰技术的发展趋势［J］.数字技术与应用，2022（8）：69-71.

［4］张震.卫星通信抗干扰技术及其发展趋势［J］.电子元器件与信息技术，2021（6）：65-66.

［5］党大鹏.卫星通信抗干扰技术及其发展趋势探析［J］.数字通信世界，2019（6）：68-69.

（编辑 沈 强）

Analysis of the development trend of satellite communication anti-jamming technology

Gao  Qingqing

（The 54th Research Institute of CETC， Shijiazhuang 050081， China）

Abstract：  With the increasing maturity of digital and intelligent technology， satellite communication technology has also been rapidly developed. In practical applications， the quality of satellite communication is affected by various interference caused by internal or external factors. Therefore， it is necessary to strengthen the research and development of anti-interference technology of satellite communication， so as to improve the level of anti-interference technology and ensure the quality of communication. This paper mainly expounds the development categories of satellite communication technology， further analyzes the influencing factors and the types of anti-jamming technology， and makes an in-depth analysis and exploration of the development trend of satellite communication anti-jamming technology.

Key words： satellite communication; anti-interference technology; development trend analysis