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摘 要：卫星通信是现代社会和军事中重要的通信手段，但易受干扰。分析了卫星通信面临的主要干扰，深入探讨了卫星通信抗干扰的相关技术及发展趋势。
关键词：卫星通信 抗干扰技术 多波束天线
1 引言
卫星通信技术，是地球站之间或用户航天器与地球站之间利用通信卫星转发和反射无线电进行的通信。通信卫星技术及其应用自上世纪60年代起步以来，由于其具有通信距离远、频带宽、容量大、质量好、组网灵活等诸多优点，自问世以来就广泛应用在军用、民用领域，极大的改变了战争形态及促进经济的发展。由于其应用领域广阔，在需求的牵引下发展迅速，相关技术日新月异，卫星通信呈现产业化和系统化的发展趋势。
卫星通信存在着时延大、链路长衰减大、服务对象多以至于易受干扰等缺点，使得卫星在通信过程极易受到干扰，保障己方迅速获取信息、确保信道安全畅通具有非常重要的现实意义。因此对卫星通信抗扰保通相关课题的研究就显得愈加重要。
2 卫星通信面临的主要干扰分析
目前主要的通信卫星是同步轨道通信卫星，地球站则包括固定站、车载/船载/机载站、便携/手持站等。卫星通信主要干扰威胁包括地面干扰、空间干扰、自然干扰、人为干扰等[1]。
2.1 地面干扰
1）地面站设备杂波干扰。产生干扰的原因包括：上行设备杂散指标不合格以至于输出载波存在杂波;地面站功放处于多载波工作状态，产生新的频率分量;上行功率过高，导致卫星转发器处于非线性工作区。
2）电磁干扰。由于存在着大量的微波、雷达波、工业电噪声等，相近频段的干扰分量通过上行信道上星或者进入下行信道接收。用户站设备因为人为原因或者设备老化造成的接地不良、接地电阻过高等。
3）交叉极化干扰。天线馈源极化隔离度指标不合格，或有异物进入馈源、未根据地球站所在地理位置调整极化角都是导致交叉极化干扰的原因。
2.2 空间干扰
1）邻星干扰。随着越来越多的同步地球轨道通信卫星发射部署，轨道资源愈加拥挤，相邻卫星收发信号就会造成邻星干扰。
2）相邻信道干扰。地球站载波频率分配不合理，导致相邻信号频带重叠;用户载波频谱特性。
3）用户地球站操作不规范造成信号干扰。地球站未经过严格入网测试即上星;岗位人员误操作，设置的频率、速率、衰减等错误都会对该转发器所有用户造成干扰。
2.3 自然干扰
1）雨衰。降雨会造成信号的功率降低、交叉极化干扰以及增加天线的噪声温度。一般来说，频率越高，雨衰越大。
2）日凌。每年春分和秋分前后，在卫星地球站所在地的每天中午时分，卫星将处在太阳与地球之间的直线上，这时卫星地球站天线在对准卫星的同时也对准太阳，强大的太阳噪声使链路严重恶化甚至中断，这种现象称为卫星通信的“日凌现象”。日凌仅影响卫星的下行链路。
3）星蚀。每年的春分和秋分前后的一段时间内，卫星进入地球的阴影区域，无法利用太阳能进行发电，仅能依靠电池工作。目前卫星供电系统有很大改进，星蚀期间对通信的影响很小。
2.4人为干扰
人为干扰是针对卫星通信的薄弱环节，有目的的去干扰另一方的通信，通常破坏性较强，一般带有军事目的。由于卫星通信在军事通信信息系统中的重要地位和特殊优势，各军事强国为赢得信息战场主动权，大力发展各类干扰模式。按照干扰方式不同可划分为压制式干扰、转发式干扰等，按照干扰源位置不同可划分为天基、地基、空基干扰等，按照干扰链路的不同可以划分为上行、下行、星间干扰等。
3.卫星通信抗干扰技术
抗干扰的基本目的是通过对信息、信息的载体及传播方式进行特定的处理，提高通信接收端的信噪比，使其正确地接收所需的信号。设计抗干扰系统的基本思想是使成功干扰通信的代价尽可能地大。一般可以分为频域技术、时域技术、空域技术和信息处理技术[2]。由于仅使用单一体制抗干扰技术效果不佳，因此目前广泛采用多种抗干扰技术的组合。
3.1 频域技术
1）扩频通信技术
扩频通信技术是目前应用最广泛的抗干扰技术，其优点包括信号功率谱密度低、不易被检测，抗多路径衰减等，可以有效地对抗单频和窄带干扰，对于宽带（高斯）干扰，迫使干扰者不得不降低其干扰噪声密度，同时也无法得知干扰是否有效[3]。它包括直接序列擴频（DS）、跳频（FH）、跳时（TH）技术以及它们的混合系统等。直接序列扩频（DS）是接收端解扩后有用信号变成了窄带信号，而原来频带较窄的干扰却被展宽为宽带信号，以至于大部分能量被窄带滤波器滤除。跳频采用多个载波频率并在这些频率间随机跳变，由于载频切换需要时间，故又工作在突发传输状态，所以具有很强的抗干扰能力。
3.2 时域技术
1）基于时间的猝发传输技术
利用软件优化使地面站和通信卫星进行精确同步，在特定时隙进行超宽带信息传输，一般配合调频（FH）技术。
3.3 空域技术
1）多波束天线技术
多波束天线技术能够根据需求对信号发射的天线方向进行规定，转发器成为空中交换机，天线赋形内增益很高，超出赋形后增益迅速下降。Ka 及以上频段天线可利用波束宽度较窄的特点，使用点波束在空间上规避干扰。
2）天线自适应调零技术
天线自适应调零技术是跟据双方在空间方位、频谱、幅度及编码上的差异，来对天线的各个阵元的方向图进行自动控制和优化，从而实现对各个阵元的加权处理，使卫星通信过程中受到的干扰最小，实现在干扰源方向上的深度清零。应用天线调零技术的天线类型主要有相控阵天线和多波束天线。
3.4 信息处理技术
1） 星上处理技术
通信卫星转发器通常为透明转发器，上行干扰通常会对下行产生作用。通过星上处理技术，可以将上、下行链路分开，限制了噪声和干扰的积累，从而提升了整个系统的性能。星上处理技术包括：星上信号解调再生、译码/编码，速率变换、多波束交换、复用/多址方式转换等等。随着数字处理算法更加先进和大规模集成电路的发展，星上处理技术呈现多样化、智能化的趋势，能够有效降低卫星通信干扰。
2）限幅技术
限幅技术是目前广泛采用的一种抗干扰措施[4]，美军现役通信卫星基本都使用了限幅控制技术。其作用是通过技术手段将功率过高的上行载波滤除，避免转发器的功放被大功率的上行干扰推至饱和，使得通信信号载噪比下降造成通信中断。
3）自适应编码调制技术
自适应编码调制技术能使信道具备自适应特性，从而达到提高卫星通信系统抗干扰能力的目的。是在对信道进行准确估计的前提下，利用回传信道把信道状态信息传递到发送端，使发送端能够根据信噪比程度并通过自适应功能改变调制方法与编码方法。当信噪比较低时，其信息速率就较低，当信噪比较高时，其信息速率就较高，从而使信道的利用率得到了显著提高，使系统能够更加高效可靠地进行通信传输，极大地确保了卫星通信系统的整体性能。
4 结束语
本文针对卫星通信易受干扰的缺点，分析卫星通信面临的主要干扰，以及卫星通信抗干扰的相关技术，对提高卫星通信的抗干扰能力、确保信道安全畅通具有非常重要的现实意义。
参考文献：
[1] 尹训锋.卫星通信抗干扰技术及其发展趋势研究[J].专题技术，2018，（02）：54-55.
[2] 韩雪谦. 卫星通信系统多域协同抗干扰技术[J].现代雷达，2016，38（5）：78-81.
[3] 于江，王春岭，沈刘平，张磊 . 扩频通信技术原理及其应用 [J]. 中国无线电 .2010（03） ： 44-47.
[4] 史智恒. 卫星通信抗干扰技术的发展趋势[J].数字通信，2016，（05）：19-20.
关键词：卫星通信 抗干扰技术 多波束天线
1 引言
卫星通信技术，是地球站之间或用户航天器与地球站之间利用通信卫星转发和反射无线电进行的通信。通信卫星技术及其应用自上世纪60年代起步以来，由于其具有通信距离远、频带宽、容量大、质量好、组网灵活等诸多优点，自问世以来就广泛应用在军用、民用领域，极大的改变了战争形态及促进经济的发展。由于其应用领域广阔，在需求的牵引下发展迅速，相关技术日新月异，卫星通信呈现产业化和系统化的发展趋势。
卫星通信存在着时延大、链路长衰减大、服务对象多以至于易受干扰等缺点，使得卫星在通信过程极易受到干扰，保障己方迅速获取信息、确保信道安全畅通具有非常重要的现实意义。因此对卫星通信抗扰保通相关课题的研究就显得愈加重要。
2 卫星通信面临的主要干扰分析
目前主要的通信卫星是同步轨道通信卫星，地球站则包括固定站、车载/船载/机载站、便携/手持站等。卫星通信主要干扰威胁包括地面干扰、空间干扰、自然干扰、人为干扰等[1]。
2.1 地面干扰
1）地面站设备杂波干扰。产生干扰的原因包括：上行设备杂散指标不合格以至于输出载波存在杂波;地面站功放处于多载波工作状态，产生新的频率分量;上行功率过高，导致卫星转发器处于非线性工作区。
2）电磁干扰。由于存在着大量的微波、雷达波、工业电噪声等，相近频段的干扰分量通过上行信道上星或者进入下行信道接收。用户站设备因为人为原因或者设备老化造成的接地不良、接地电阻过高等。
3）交叉极化干扰。天线馈源极化隔离度指标不合格，或有异物进入馈源、未根据地球站所在地理位置调整极化角都是导致交叉极化干扰的原因。
2.2 空间干扰
1）邻星干扰。随着越来越多的同步地球轨道通信卫星发射部署，轨道资源愈加拥挤，相邻卫星收发信号就会造成邻星干扰。
2）相邻信道干扰。地球站载波频率分配不合理，导致相邻信号频带重叠;用户载波频谱特性。
3）用户地球站操作不规范造成信号干扰。地球站未经过严格入网测试即上星;岗位人员误操作，设置的频率、速率、衰减等错误都会对该转发器所有用户造成干扰。
2.3 自然干扰
1）雨衰。降雨会造成信号的功率降低、交叉极化干扰以及增加天线的噪声温度。一般来说，频率越高，雨衰越大。
2）日凌。每年春分和秋分前后，在卫星地球站所在地的每天中午时分，卫星将处在太阳与地球之间的直线上，这时卫星地球站天线在对准卫星的同时也对准太阳，强大的太阳噪声使链路严重恶化甚至中断，这种现象称为卫星通信的“日凌现象”。日凌仅影响卫星的下行链路。
3）星蚀。每年的春分和秋分前后的一段时间内，卫星进入地球的阴影区域，无法利用太阳能进行发电，仅能依靠电池工作。目前卫星供电系统有很大改进，星蚀期间对通信的影响很小。
2.4人为干扰
人为干扰是针对卫星通信的薄弱环节，有目的的去干扰另一方的通信，通常破坏性较强，一般带有军事目的。由于卫星通信在军事通信信息系统中的重要地位和特殊优势，各军事强国为赢得信息战场主动权，大力发展各类干扰模式。按照干扰方式不同可划分为压制式干扰、转发式干扰等，按照干扰源位置不同可划分为天基、地基、空基干扰等，按照干扰链路的不同可以划分为上行、下行、星间干扰等。
3.卫星通信抗干扰技术
抗干扰的基本目的是通过对信息、信息的载体及传播方式进行特定的处理，提高通信接收端的信噪比，使其正确地接收所需的信号。设计抗干扰系统的基本思想是使成功干扰通信的代价尽可能地大。一般可以分为频域技术、时域技术、空域技术和信息处理技术[2]。由于仅使用单一体制抗干扰技术效果不佳，因此目前广泛采用多种抗干扰技术的组合。
3.1 频域技术
1）扩频通信技术
扩频通信技术是目前应用最广泛的抗干扰技术，其优点包括信号功率谱密度低、不易被检测，抗多路径衰减等，可以有效地对抗单频和窄带干扰，对于宽带（高斯）干扰，迫使干扰者不得不降低其干扰噪声密度，同时也无法得知干扰是否有效[3]。它包括直接序列擴频（DS）、跳频（FH）、跳时（TH）技术以及它们的混合系统等。直接序列扩频（DS）是接收端解扩后有用信号变成了窄带信号，而原来频带较窄的干扰却被展宽为宽带信号，以至于大部分能量被窄带滤波器滤除。跳频采用多个载波频率并在这些频率间随机跳变，由于载频切换需要时间，故又工作在突发传输状态，所以具有很强的抗干扰能力。
3.2 时域技术
1）基于时间的猝发传输技术
利用软件优化使地面站和通信卫星进行精确同步，在特定时隙进行超宽带信息传输，一般配合调频（FH）技术。
3.3 空域技术
1）多波束天线技术
多波束天线技术能够根据需求对信号发射的天线方向进行规定，转发器成为空中交换机，天线赋形内增益很高，超出赋形后增益迅速下降。Ka 及以上频段天线可利用波束宽度较窄的特点，使用点波束在空间上规避干扰。
2）天线自适应调零技术
天线自适应调零技术是跟据双方在空间方位、频谱、幅度及编码上的差异，来对天线的各个阵元的方向图进行自动控制和优化，从而实现对各个阵元的加权处理，使卫星通信过程中受到的干扰最小，实现在干扰源方向上的深度清零。应用天线调零技术的天线类型主要有相控阵天线和多波束天线。
3.4 信息处理技术
1） 星上处理技术
通信卫星转发器通常为透明转发器，上行干扰通常会对下行产生作用。通过星上处理技术，可以将上、下行链路分开，限制了噪声和干扰的积累，从而提升了整个系统的性能。星上处理技术包括：星上信号解调再生、译码/编码，速率变换、多波束交换、复用/多址方式转换等等。随着数字处理算法更加先进和大规模集成电路的发展，星上处理技术呈现多样化、智能化的趋势，能够有效降低卫星通信干扰。
2）限幅技术
限幅技术是目前广泛采用的一种抗干扰措施[4]，美军现役通信卫星基本都使用了限幅控制技术。其作用是通过技术手段将功率过高的上行载波滤除，避免转发器的功放被大功率的上行干扰推至饱和，使得通信信号载噪比下降造成通信中断。
3）自适应编码调制技术
自适应编码调制技术能使信道具备自适应特性，从而达到提高卫星通信系统抗干扰能力的目的。是在对信道进行准确估计的前提下，利用回传信道把信道状态信息传递到发送端，使发送端能够根据信噪比程度并通过自适应功能改变调制方法与编码方法。当信噪比较低时，其信息速率就较低，当信噪比较高时，其信息速率就较高，从而使信道的利用率得到了显著提高，使系统能够更加高效可靠地进行通信传输，极大地确保了卫星通信系统的整体性能。
4 结束语
本文针对卫星通信易受干扰的缺点，分析卫星通信面临的主要干扰，以及卫星通信抗干扰的相关技术，对提高卫星通信的抗干扰能力、确保信道安全畅通具有非常重要的现实意义。
参考文献：
[1] 尹训锋.卫星通信抗干扰技术及其发展趋势研究[J].专题技术，2018，（02）：54-55.
[2] 韩雪谦. 卫星通信系统多域协同抗干扰技术[J].现代雷达，2016，38（5）：78-81.
[3] 于江，王春岭，沈刘平，张磊 . 扩频通信技术原理及其应用 [J]. 中国无线电 .2010（03） ： 44-47.
[4] 史智恒. 卫星通信抗干扰技术的发展趋势[J].数字通信，2016，（05）：19-20.