卫星通信抗干扰技术及其发展趋势

来源：SCI期刊网 分类：电子论文 时间：2021-09-13 08:21 热度：

　　摘　要：我国的卫星通信技术不断发展创新，凭借其强大的通信、定位与探测能力，得到了广泛应用。尽管我国的卫星通信技术水平得到了显著提升，但仍然面临着一个问题，即受到自身或是环境因素所带来的各种干扰问题，影响到卫星通信质量，如果是定位领域应用此项技术，可能会出现定位精准度不高的问题，带来一系列负面影响。因此，需要进一步加强关于卫星通信抗干扰技术的研究开发，提升技术抗干扰水平，保证通信质量，扩大范围推广应用。本文主要分析卫星通信抗干扰技术特点，所遭受的干扰问题，并客观阐述此项技术的未来发展趋势，提出合理改善措施来推动卫星通信抗干扰技术高水平发展。

　　关键词：发展趋势;抗干扰技术;卫星通信;定位;无线通信

　　0引言

　　卫星通信本质上属于一种无线通信方式，即借助地球轨道上的卫星实现中继通信，在定位、探测和通信方面应用较为广泛。伴随着科技发展创新，以及当前时代下通信需求度的不断升高，促使卫星通信技术逐渐趋于成熟化。但是，由于通信卫星多为静止同步轨道，这种唯一性限制条件，致使在地球轨道致使在地球轨道上部署大量卫星部署卫星，因此频率资源利用率方面存在很大的限制。面对社会日益增长的通信服务需求，应积极推动卫星通信抗干扰技术创新优化，在了解各种干扰因素基础上有效应对，力求维护卫星通信安全稳定。

　　1卫星通信的干扰因素

　　1.1电磁干扰

　　电磁干扰是影响卫星通信质量的一个典型因素，在目前时代背景下，电子技术和信息技术不断发展创新，电子设备已经渗透到人类社会各个角落，而这些电子设备所发出的电磁信号，不可避免的会影响到卫星通信信号传输，尤其是雷达系统、广播信号和微波通信等，此类电磁干扰功率大，所产生的影响不可忽视。除此之外，工业生产设备电噪声、医疗设备电磁波，以及地球站设施质量问题产生的杂波等，同样在一定程度上影响着卫星通信信号传输质量[1]。

　　1.2通信系统干扰

　　卫星通信系统在运行中，主要是借助通信信号处理设备，实现地面站和卫星之间的信号传输。伴随着此项技术的广泛应用，技术的创新力度却并未同步提升，导致现有的卫星频率资源存在欠缺，多数只能同一频率独立运行，加之临近卫星隔离度不足，可能出现卫星通信之间耦合影响，进而导致通信质量下降。

　　1.3自然环境干扰

　　自然环境干扰是很难规避的，主要是由于卫星处于宇宙环境中，无论是太阳噪声、行星运动，还是大气层微粒散射、电离层闪烁、太阳黑子异常等，所产生的射线或能力有产生高能电磁波束，覆盖范围交广，不可避免的会影响到卫星通信系统正常运行，信号传输质量下降[2]。

　　1.4人为干扰透

　　明转发器在卫星通信系统中较为常见，可以将通信信号变频转发，不需要其他处理，如果有大功率上行信号产生干扰，则会导致卫星通信信号压缩传输，输出功率降低，即“功率掠夺”。

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　　2卫星通信中的抗干扰技术

　　科技是社会发展的主要动力，目前世界各国的电子技术不断发展创新，干扰源所产生的波束频率大幅度增加，干扰波束功率随之扩大，同一时间可以产生多种类型干扰波束，加之覆盖范围不断延伸拓展，为卫星通信抗干扰技术发展带来了严峻挑战。卫星通信抗干扰技术需要面临多种频率干扰源影响，为了保障通信信号高质量传输，应增强干扰容限，促使卫星通信信号传输功率不受压缩，提升通信信号质量[3]。

　　2.1扩展频谱抗干扰技术

　　卫星通信抗干扰技术类型多样，其中扩展频谱抗干扰技术较为典型，具体涵盖FH和DS两种。DS是直接序列扩频技术，针对卫星通信信号解扩处理后转化为窄带信号，同时解扩窄带干扰信号，最终形成宽带信号。宽带信号在经过窄带滤波器后，过滤处理信号能量，可以有效减少干扰源对通信信号质量的影响。关于DS技术的研究已经取得了较为可观的成果，在我国各领域的实践应用经验丰富，技术较为成熟，因此广泛应用在通信卫星抗干扰中。FH即调频技术，依据抗干扰要求切换多种载波频率，随机选择载波频率来强化通信卫星抗干扰能力。从实际成果来看，如果宽带较宽下，相较于DS技术而言，FH技术的抗干扰能力更强，应大力推广应用[4]。

　　2.2天线抗干扰技术

　　由于我国的卫星通信技术水平处于稳步提升趋势，因此为了满足社会通信服务需求，应注重配套抗干扰技术的创新优化。在诸多卫星通信抗干扰技术中，天线抗干扰技术较为常见，应用效果较为理想，可以契合实际情况优化调节卫星通信覆盖范围，确保卫星通信信号质量始终处于较高水平[5]。在此背景下，即便某干扰源影响卫星通信信号，仍然可以确保卫星通信信号正常传输。从实际情况来看，天线抗干扰技术大致可以划分为自适应调零天线技术、多波束天线技术以及智能天线技术，其中智能天线技术水平较高，在入口位置安装特殊天线来抵御外部干扰源，有效调整和控制天线列阵信息号与方向，优化多波束的同时，切实提升卫星通信抗干扰技术水平。自适应调零天线是针对天线阵元优化改进，实现信息干扰调零目标，此项技术的收敛速度快、抗干扰能力强，是智能天线技术诞生的基础所在[6]。而多波束天线技术，可以多方向调节控制卫星发射天线，技术经过完善创新下，已经可以满足卫星天线波束的调整需要，可以在实际工作中推广应用。

　　2.3编码调制抗干扰技术

　　卫星通信系统运行中，通信信号质量的干扰因素多样，如果忽视抗干扰技术的合理运用，则会导致通信数据出现偏差，通信质量下降。而是用编码调制抗干扰技术，前向纠错作用突出，是解决通信数据偏差问题的有效技术。在卫星通信受到干扰基础上，借助级联编码方式有效解决干扰问题，卷积码进行译码操作来提升编码收益。另外，科技水平不断提升下，数字化技术凭借其优势得到了广泛应用，在数字化卫星通信系统支持下，灵活应用级联码到实处，便于促使卫星通信抗干扰技术水平有效提升[7]。

　　2.4星上处理抗干扰技术

　　关于此项抗干扰技术，主要是为了保障透明转发器正常使用，解决其存在的问题。透明转发器是卫星通信系统运行中容易受干扰的环节，而采用星上处理抗干扰技术，可以对上、下行链路去耦处理，摒弃关联，即便透明转发器受到干扰影响，也可以将其推向饱和，最大程度上减少外部干扰源的影响干扰。结合实际情况来看，星上处理抗干扰技术优势鲜明，是卫星通信抗干扰技术未来发展的必然选择。

　　2.5限幅与线性抗干扰技术

　　星上处理抗干扰技术作为基础，不断研究和改进下得到了限幅技术，实际应用中可以规避信号干扰上行链路干扰透明转发器正常使用。基于中限幅技术，实际应用中包含软和硬两种，其中软限幅转发器的工作领域是线性区和限幅区，对卫星通信信号压缩处理;硬限幅转发器则是非线性工作，对于一些大信号压缩处理，同样具备抗干扰能力，但相较于前者而言有所不足[8]。限幅技术的实际应用，可以有效扩大转发器功率线性范围，以此来起到抗干扰的作用。

　　2.6无线光通信技术

　　无线光通信技术，主要是借助大气传输媒介实现光信号传输，如果传输路径并无阻碍，具有较高的光发射率，可以有效减少外部干扰，提升卫星通信信号质量。以往机械设备FS0的物理特性，直接同传输协议叠加，满足音频、图像或数据的透明化传输。而无线光通信，则是整合发射机、接收机和信道等要素，实现信号点对点传输，在各自终端设置信号接收和发射点，可以更加高效的实现卫星通信传输目标。

　　3卫星通信抗干扰技术的发展趋势

　　卫星通信抗干扰技术在不断推陈出新，未来发展中，应致力于研究通信天线波瓣控制，以及微反射弧等内容，提升卫星天线开发利用效率，提升智能化水平，以此来保证卫星通信信号传输质量;卫星抗干扰调制器优化改良，引进前沿技术，增强抗干扰能力;卫星通信信号抗干扰算法研究深化，便于应对更加复杂、多变的外部环境，提升卫星通信信号传输效率和质量;基于无线光通信技术积极延伸拓展，充分展现技术的高效、宽带宽和频谱资源丰富的优势，便于最大程度上强化卫星通信系统抗干扰能力。

　　未来伴随着人工智能技术的深入引用和改良，卫星通信抗干扰技术将发展到更高层次，提升整体的技术水平。其中，深度学习属于神经网络技术，凭借其优势在多目标检测跟踪、文本翻译和自动驾驶等方面得到了良好应用，可以显著提升卫星通信抗干扰能力，更好的保障卫星通信信号传输质量。因此，未来卫星通信抗干扰技术开发研究，可以在神经网络基础上增加反馈功能，赋予其长时间记忆功能，在循环反馈和记忆服务支持下，有效计算偏差结果，动态优化和调整模型权重结构，具体如下：①基于干扰检测模块，收集各个通道数据信息;②建立LSTM深度学习神经网络，筛分各通道收集数据信息，自动特征提取;③各通道提取特征基础上，深层次融合;④强化卫星干扰自主感知能力;⑤干扰特征反馈深度学习网络，用于提升卫星通信抗干扰能力。

　　4结束语

　　综上所述，卫星通信抗干扰技术不断创新改进，在分析具体影响因素基础上，稳步提升卫星通信的抗干扰水平，力求实现抗干扰技术多元整合和优化，为卫星通信信号传输质量提供坚实保障。——论文作者：张震

文章名称：卫星通信抗干扰技术及其发展趋势

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