張震

（中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081）

0 引言

衛(wèi)星通信本質(zhì)上屬于一種無線通信方式，即借助地球軌道上的衛(wèi)星實現(xiàn)中繼通信，在定位、探測和通信方面應(yīng)用較為廣泛。伴隨著科技發(fā)展創(chuàng)新，以及當前時代下通信需求度的不斷升高，促使衛(wèi)星通信技術(shù)逐漸趨于成熟化。但是，由于通信衛(wèi)星多為靜止同步軌道，這種唯一性限制條件，致使在地球軌道致使在地球軌道上部署大量衛(wèi)星部署衛(wèi)星，因此頻率資源利用率方面存在很大的限制。面對社會日益增長的通信服務(wù)需求，應(yīng)積極推動衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化，在了解各種干擾因素基礎(chǔ)上有效應(yīng)對，力求維護衛(wèi)星通信安全穩(wěn)定。

1 衛(wèi)星通信的干擾因素

1.1 電磁干擾

電磁干擾是影響衛(wèi)星通信質(zhì)量的一個典型因素，在目前時代背景下，電子技術(shù)和信息技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新，電子設(shè)備已經(jīng)滲透到人類社會各個角落，而這些電子設(shè)備所發(fā)出的電磁信號，不可避免的會影響到衛(wèi)星通信信號傳輸，尤其是雷達系統(tǒng)、廣播信號和微波通信等，此類電磁干擾功率大，所產(chǎn)生的影響不可忽視。除此之外，工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備電噪聲、醫(yī)療設(shè)備電磁波，以及地球站設(shè)施質(zhì)量問題產(chǎn)生的雜波等，同樣在一定程度上影響著衛(wèi)星通信信號傳輸質(zhì)量[1]。

1.2 通信系統(tǒng)干擾

衛(wèi)星通信系統(tǒng)在運行中，主要是借助通信信號處理設(shè)備，實現(xiàn)地面站和衛(wèi)星之間的信號傳輸。伴隨著此項技術(shù)的廣泛應(yīng)用，技術(shù)的創(chuàng)新力度卻并未同步提升，導(dǎo)致現(xiàn)有的衛(wèi)星頻率資源存在欠缺，多數(shù)只能同一頻率獨立運行，加之臨近衛(wèi)星隔離度不足，可能出現(xiàn)衛(wèi)星通信之間耦合影響，進而導(dǎo)致通信質(zhì)量下降。

1.3 自然環(huán)境干擾

自然環(huán)境干擾是很難規(guī)避的，主要是由于衛(wèi)星處于宇宙環(huán)境中，無論是太陽噪聲、行星運動，還是大氣層微粒散射、電離層閃爍、太陽黑子異常等，所產(chǎn)生的射線或能力有產(chǎn)生高能電磁波束，覆蓋范圍交廣，不可避免的會影響到衛(wèi)星通信系統(tǒng)正常運行，信號傳輸質(zhì)量下降[2]。

1.4 人為干擾

透明轉(zhuǎn)發(fā)器在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中較為常見，可以將通信信號變頻轉(zhuǎn)發(fā)，不需要其他處理，如果有大功率上行信號產(chǎn)生干擾，則會導(dǎo)致衛(wèi)星通信信號壓縮傳輸，輸出功率降低，即“功率掠奪”。

2 衛(wèi)星通信中的抗干擾技術(shù)

科技是社會發(fā)展的主要動力，目前世界各國的電子技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新，干擾源所產(chǎn)生的波束頻率大幅度增加，干擾波束功率隨之擴大，同一時間可以產(chǎn)生多種類型干擾波束，加之覆蓋范圍不斷延伸拓展，為衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)發(fā)展帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)需要面臨多種頻率干擾源影響，為了保障通信信號高質(zhì)量傳輸，應(yīng)增強干擾容限，促使衛(wèi)星通信信號傳輸功率不受壓縮，提升通信信號質(zhì)量[3]。

2.1 擴展頻譜抗干擾技術(shù)

衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)類型多樣，其中擴展頻譜抗干擾技術(shù)較為典型，具體涵蓋FH和DS兩種。DS是直接序列擴頻技術(shù)，針對衛(wèi)星通信信號解擴處理后轉(zhuǎn)化為窄帶信號，同時解擴窄帶干擾信號，最終形成寬帶信號。寬帶信號在經(jīng)過窄帶濾波器后，過濾處理信號能量，可以有效減少干擾源對通信信號質(zhì)量的影響。關(guān)于DS技術(shù)的研究已經(jīng)取得了較為可觀的成果，在我國各領(lǐng)域的實踐應(yīng)用經(jīng)驗豐富，技術(shù)較為成熟，因此廣泛應(yīng)用在通信衛(wèi)星抗干擾中。FH即調(diào)頻技術(shù)，依據(jù)抗干擾要求切換多種載波頻率，隨機選擇載波頻率來強化通信衛(wèi)星抗干擾能力。從實際成果來看，如果寬帶較寬下，相較于DS技術(shù)而言，F(xiàn)H技術(shù)的抗干擾能力更強，應(yīng)大力推廣應(yīng)用[4]。

2.2 天線抗干擾技術(shù)

由于我國的衛(wèi)星通信技術(shù)水平處于穩(wěn)步提升趨勢，因此為了滿足社會通信服務(wù)需求，應(yīng)注重配套抗干擾技術(shù)的創(chuàng)新優(yōu)化。在諸多衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)中，天線抗干擾技術(shù)較為常見，應(yīng)用效果較為理想，可以契合實際情況優(yōu)化調(diào)節(jié)衛(wèi)星通信覆蓋范圍，確保衛(wèi)星通信信號質(zhì)量始終處于較高水平[5]。在此背景下，即便某干擾源影響衛(wèi)星通信信號，仍然可以確保衛(wèi)星通信信號正常傳輸。從實際情況來看，天線抗干擾技術(shù)大致可以劃分為自適應(yīng)調(diào)零天線技術(shù)、多波束天線技術(shù)以及智能天線技術(shù)，其中智能天線技術(shù)水平較高，在入口位置安裝特殊天線來抵御外部干擾源，有效調(diào)整和控制天線列陣信息號與方向，優(yōu)化多波束的同時，切實提升衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)水平。自適應(yīng)調(diào)零天線是針對天線陣元優(yōu)化改進，實現(xiàn)信息干擾調(diào)零目標，此項技術(shù)的收斂速度快、抗干擾能力強，是智能天線技術(shù)誕生的基礎(chǔ)所在[6]。而多波束天線技術(shù)，可以多方向調(diào)節(jié)控制衛(wèi)星發(fā)射天線，技術(shù)經(jīng)過完善創(chuàng)新下，已經(jīng)可以滿足衛(wèi)星天線波束的調(diào)整需要，可以在實際工作中推廣應(yīng)用。

2.3 編碼調(diào)制抗干擾技術(shù)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)運行中，通信信號質(zhì)量的干擾因素多樣，如果忽視抗干擾技術(shù)的合理運用，則會導(dǎo)致通信數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，通信質(zhì)量下降。而是用編碼調(diào)制抗干擾技術(shù)，前向糾錯作用突出，是解決通信數(shù)據(jù)偏差問題的有效技術(shù)。在衛(wèi)星通信受到干擾基礎(chǔ)上，借助級聯(lián)編碼方式有效解決干擾問題，卷積碼進行譯碼操作來提升編碼收益。另外，科技水平不斷提升下，數(shù)字化技術(shù)憑借其優(yōu)勢得到了廣泛應(yīng)用，在數(shù)字化衛(wèi)星通信系統(tǒng)支持下，靈活應(yīng)用級聯(lián)碼到實處，便于促使衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)水平有效提升[7]。

2.4 星上處理抗干擾技術(shù)

關(guān)于此項抗干擾技術(shù)，主要是為了保障透明轉(zhuǎn)發(fā)器正常使用，解決其存在的問題。透明轉(zhuǎn)發(fā)器是衛(wèi)星通信系統(tǒng)運行中容易受干擾的環(huán)節(jié)，而采用星上處理抗干擾技術(shù)，可以對上、下行鏈路去耦處理，摒棄關(guān)聯(lián)，即便透明轉(zhuǎn)發(fā)器受到干擾影響，也可以將其推向飽和，最大程度上減少外部干擾源的影響干擾。結(jié)合實際情況來看，星上處理抗干擾技術(shù)優(yōu)勢鮮明，是衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)未來發(fā)展的必然選擇。

2.5 限幅與線性抗干擾技術(shù)

星上處理抗干擾技術(shù)作為基礎(chǔ)，不斷研究和改進下得到了限幅技術(shù)，實際應(yīng)用中可以規(guī)避信號干擾上行鏈路干擾透明轉(zhuǎn)發(fā)器正常使用。基于中限幅技術(shù)，實際應(yīng)用中包含軟和硬兩種，其中軟限幅轉(zhuǎn)發(fā)器的工作領(lǐng)域是線性區(qū)和限幅區(qū)，對衛(wèi)星通信信號壓縮處理；硬限幅轉(zhuǎn)發(fā)器則是非線性工作，對于一些大信號壓縮處理，同樣具備抗干擾能力，但相較于前者而言有所不足[8]。限幅技術(shù)的實際應(yīng)用，可以有效擴大轉(zhuǎn)發(fā)器功率線性范圍，以此來起到抗干擾的作用。

2.6 無線光通信技術(shù)

無線光通信技術(shù)，主要是借助大氣傳輸媒介實現(xiàn)光信號傳輸，如果傳輸路徑并無阻礙，具有較高的光發(fā)射率，可以有效減少外部干擾，提升衛(wèi)星通信信號質(zhì)量。以往機械設(shè)備FS0的物理特性，直接同傳輸協(xié)議疊加，滿足音頻、圖像或數(shù)據(jù)的透明化傳輸。而無線光通信，則是整合發(fā)射機、接收機和信道等要素，實現(xiàn)信號點對點傳輸，在各自終端設(shè)置信號接收和發(fā)射點，可以更加高效的實現(xiàn)衛(wèi)星通信傳輸目標。

3 衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)的發(fā)展趨勢

衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)在不斷推陳出新，未來發(fā)展中，應(yīng)致力于研究通信天線波瓣控制，以及微反射弧等內(nèi)容，提升衛(wèi)星天線開發(fā)利用效率，提升智能化水平，以此來保證衛(wèi)星通信信號傳輸質(zhì)量；衛(wèi)星抗干擾調(diào)制器優(yōu)化改良，引進前沿技術(shù)，增強抗干擾能力；衛(wèi)星通信信號抗干擾算法研究深化，便于應(yīng)對更加復(fù)雜、多變的外部環(huán)境，提升衛(wèi)星通信信號傳輸效率和質(zhì)量；基于無線光通信技術(shù)積極延伸拓展，充分展現(xiàn)技術(shù)的高效、寬帶寬和頻譜資源豐富的優(yōu)勢，便于最大程度上強化衛(wèi)星通信系統(tǒng)抗干擾能力。

未來伴隨著人工智能技術(shù)的深入引用和改良，衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)將發(fā)展到更高層次，提升整體的技術(shù)水平。其中，深度學(xué)習屬于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，憑借其優(yōu)勢在多目標檢測跟蹤、文本翻譯和自動駕駛等方面得到了良好應(yīng)用，可以顯著提升衛(wèi)星通信抗干擾能力，更好的保障衛(wèi)星通信信號傳輸質(zhì)量。因此，未來衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)開發(fā)研究，可以在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上增加反饋功能，賦予其長時間記憶功能，在循環(huán)反饋和記憶服務(wù)支持下，有效計算偏差結(jié)果，動態(tài)優(yōu)化和調(diào)整模型權(quán)重結(jié)構(gòu)，具體如下：①基于干擾檢測模塊，收集各個通道數(shù)據(jù)信息；②建立LSTM深度學(xué)習神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，篩分各通道收集數(shù)據(jù)信息，自動特征提取；③各通道提取特征基礎(chǔ)上，深層次融合；④強化衛(wèi)星干擾自主感知能力；⑤干擾特征反饋深度學(xué)習網(wǎng)絡(luò)，用于提升衛(wèi)星通信抗干擾能力。

4 結(jié)束語

綜上所述，衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)不斷創(chuàng)新改進，在分析具體影響因素基礎(chǔ)上，穩(wěn)步提升衛(wèi)星通信的抗干擾水平，力求實現(xiàn)抗干擾技術(shù)多元整合和優(yōu)化，為衛(wèi)星通信信號傳輸質(zhì)量提供堅實保障。