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卫星通信中常用的抗干扰技术
目前， 卫星通信中常用的抗干扰技术有天线抗
干扰技术、 扩频技术、 星上处理技术、 自适应编码调 扩展频段技术、 无线光通信技术、 限幅技术 制技术、 等， 这些技术都有其自身的特点。 2． 1 天线抗干扰技术 卫星通信系统分布在不同的地域 、 空域， 很容易 受到干扰， 所以抗干扰的首要目的是实现灵活的 、 优 化的卫星覆盖， 使卫星接收天线最大限度接收我方 “零化” 信号， 同时 敌方干扰。 天线抗干扰技术是卫 星通信中最常用的抗干扰措施， 包括自适应调零、 智 能天线和相控阵天线等技术。 自适应调零的原理是： 在星上采用大型的、 具有 多波束的接收天线， 组成一个赋形的天线照射到某 一区域， 当卫星检测到干扰时， 自动将干扰方向的点 波束关闭， 从而达到抗干扰的目的。 利用自适应调 使 零多波束天线可以在干扰源方向产生深度调零 ， 干扰信号的电平减小 25 ～ 35 dB 。 美军“军事星 ” （ Milstar） 上 增 加 了 8 副 点 波 段 天 线， 其中 2 副为 MDR（ 中数据率 ） 调零天线， 天线可自动调零， 消除 干扰
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卫星通信系统面临的干扰
卫星通信系统的信道非常脆弱， 容易受到干扰
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和欺 骗 的
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。目 前 的 干 扰 手 段 和 方 法 是 多 种 多 样
各种通信干扰既有一些物理上的共性， 又有很大的 特性差异， 对通信信号造成的影响也不尽相同。 因 为了确保通信能正常进行， 不能仅简单地采用一 此， 种或几种处理手段， 而必须综合采用多种抗干扰措 施。
2011 年第 39 卷第 3 期 · 114· 现代防御技术
是为对抗干扰方利用电磁能和定向能控制 、 攻击微 波电磁频谱， 以提高空间信息系统的生存能力所采 取的反对抗方式和措施。抗干扰的目的是尽最大的 努力抑制敌方对我方空间系统信息获取 、 传输、 处理 和分配等能力的攻击， 以有效的措施保障空间信息 通信卫星承担着提供通信保障 系统的安全。总之， 的任务， 必须具有较强的抗干扰能力， 因此深入广泛 地研究抗干扰技术， 提高它的抗干扰能力和抗毁性， 具有非常重要的意义。
。卫星通信的通信路径包含上行信道、 下行信
道和星间信道 3 个部分， 因此卫星通信系统面临的 干扰包括对卫星通信上行信道的干扰、 对卫星通信 星间信道的干扰及对卫星通信下行信道的干扰 1. 1 对卫星通信上行信道的干扰 在对卫星通信上行信道的干扰环境中， 通信接 收机在卫 星 上， 通信发射机和通信干扰机在地面 （ 海面） 或接近地面（ 大气层以内） 的空中， 电磁干扰 车载和舰载移动式干扰 源包括陆地固定式干扰机、 机、 机载干扰机和干扰卫星。对上行信道干扰时， 为 在通信发射机的输出端取得 1 ： 1 的干信比， 干扰机 的有效辐射功率要比通信机的有效辐射功率大成千 上万倍。通信方可以使用跳频、 扩频等手段相对于 干扰信号取得几十 dB 的功率优势。 卫星接收机可 以应用天线自适应调零技术反干扰， 使干扰效果进 一步降低。 1. 2 对卫星通信星间信道的干扰 在组网的卫星通信中， 为实现环球通信， 通信卫 星间必须有星间通信信道， 星间通信一般采用窄波 束的微波、 毫米波， 干扰通常发生在星间通信的收发 路径上。抗干扰措施除扩频、 跳频外， 还有很强的通 信天线方向图可选择。 1. 3 对卫星通信下行信道的干扰 在对卫星通信下行信道的干扰环境中， 通信发 通信接收机和通信干扰机在地面 射机在卫 星 上， （ 海面） 或接近地面（ 大气层以内） 的空中， 电磁干扰 源包括干扰卫星和机载式、 飞航式、 伞挂式干扰机。 干扰源对于卫星转发器， 干扰距离在视距以内， 通常
doi： 10． 3969 / j． issn． 1009086x． 2011． 03． 024 中图分类号： V474. 2 ； TN97 文献标志码： A 086X（ 2011 ） 03011305 文章编号： 1009-
Prospect of Antijamming Techniques in the Satellite Communication
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（ 1 第二炮兵工程学院， 陕西 西安 710025 ； 2 第二炮兵指挥学院， 湖北 武汉 430012 ）
摘要： 卫星在现代战争中发挥着举足轻重的作用 ， 提高卫星通信的抗干扰能力具有非常重要的 综述了现有卫星通信系统常用的抗干扰技术 意义。通过分析卫星通信系统面临的各种干扰类型 ， 特点和国外的发展现状， 包括天线抗干扰技术、 扩频技术、 星上处理技术等。讨论了卫星通 的原理、 信抗干扰技术研究的发展方向和今后值得进一步研究的问题 。 关键词： 卫星通信； 抗干扰； 扩频
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智能天线（ smart antenna ） 是根据实际无线信道 环境（ 包括干扰 ） 变化实时自动地改变天线方向图
· 115· 柴焱杰， 孙继银， 李琳琳， 等： 卫星通信抗干扰技术综述 从而使本身性能保持最佳的一种天线系统 ， 一个智 能天线可同时抑制来自不同方向的多个敌方干扰 ， 使信干比提高几十 dB 。智能天线抗干扰的原理是： 利用敌我信号在幅度、 编码、 频谱或空间方位的不同 特征， 通过信号处理器对各阵元进行自适应加权处 自动控制和优化天线阵的方向图 ， 使天线的增益 理， 在我方信号方向上保持最大， 在干扰方向增益最小， 实现空间滤波。主要由 3 部分组成： 天线阵列、 信号 通道和自适应信号处理。天线阵列由按某种规律排 列的单元天线（ 或称阵元 ） 构成， 阵元间隔应小于相 干距离。信号通道则为每个阵元的空间感应信号提 A /D 供物理通道， 在信号通道中可进行放大、 变频、 （ D / A） 转换等处理。 自适应信号处理由波束形成 网络和自适应算法构成， 是智能天线的核心部分。 智能天线在抗干扰方面的潜在优势表现在快速定 位、 快速跟踪， 瞬时测频， 较高的隐蔽性和保密性等 方面， 并且在电磁兼容要求方面， 智能天线的应用亦 能增加单位空间中可容纳的电子设备数量
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引言
卫星系统因为具有覆盖范围广、 传输质量好、 部
署迅速、 组网方便等特点， 在军事和民用领域都具有 特别重要的实用价值。美国已建成国防卫星通信系 统、 舰队卫星通信系统和空军卫星通信系统 ， 承担着 70% 以上的远距离通信和数据传输任务， 确保了美 国驻世 界 各 地 武 装 力 量 的 近 实 时 指 挥 控 制 和 管 理
干扰信号到通信接收机 比通信距离小 10 到几百倍， 的传输损耗仅为通信信号的 1% 至 1 /10 000 。 因 在功率和距离方面容易取得较大的优势 ， 但在覆 此， 盖面和信号辐射方向上通常处于劣势 。地面站可采 用旁瓣遮挡技术或综合抗干扰措施排除各种类型的 干扰。 除以上干扰形式之外， 一般无线通信系统中的 这些干扰可 干扰亦可被应用于卫星通信的对抗中， 有多种分类方法。如按其形成方式可分为欺骗式干 搅扰式干扰和压制式干扰； 按其引导方式可分为 扰、 定频守候式干扰、 连续搜索干扰、 重点搜索干扰、 跳 频跟踪干扰、 扩频跟踪干扰和转发式干扰； 等等
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把展宽的扩频信号还原成原始的信 频码序列解扩， 息。直接序列扩频抗干扰技术由于提出较早， 理论 较成熟且易于实现， 因此在卫星通信抗干扰系统中 广泛采用， 获得深入研究。 早在 1966 年， 美国的第 1 颗军事通信卫星 DSCS I 就使用了扩频多址技术。 美军目前正在使用的 Milstar、 租赁卫星 LEASAT 和 舰队通信卫星 FLTSATCOM 系统也采用了直接扩频 和星上解扩技术。为克服直接序列扩频在强干扰情 10］ 况下的低 SNR， 文献［ 提出了使用训练队列将输 出信号进行盲处理的算法。 跳频通信是收发双方传输信号的载波频率按照 预定规律进行离散变化的通信方式， 即通信中使用 的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变 。从 ， “跳频” 实现方式来说 是一种用码序列进行多频频 也是一种码控载频跳变的通信 移键控的通信方式， 系统。从时域上来看， 跳频信号是一个多频率的频 移键控信号； 从频域上来看， 跳频信号的频谱是一个 在很宽频带上以不等间隔随机跳变的信号 。跳频控 制器为核心部件， 包括跳频图案产生、 同步、 自适应 控制等功能； 频合器在跳频控制器的控制下合成所 需频率； 数据终端对数据进行差错控制。 跳频通信 因其良好的抗干扰性和保密 作为扩频通信的一种， 性而广泛应用于军事通信中。对跳频系统的限制在 于频率合成器的高速转换而无杂波产生， 其一项重 要参数是频率的跳变速率， 它很大程度上决定了跳 频通信系统抗跟踪式干扰的能力， 因此跳频技术一 直向更高的速率发展。 由于卫星工作频带很宽， 为 通常要求地面设备 了在不同的转发器内都能工作， 必须覆盖 500 MHz 以上带宽， 要在如此宽的频带内 实现快速、 精细的跳频， 难度很大 2. 3 星上处理技术 星上处理可以使上、 下行链路之间去耦， 减少或 消除上行干扰对下行链路的干扰作用， 同时设法避 免转发器被推向饱和。 星上处理技术包括有： 星上 信号解调再生、 解跳 / 再跳、 解扩 / 再扩、 译码 / 编码、 速率变换、 多波束交换、 智能自动增益控制 （ SMART AGC ） ， 以及多址 / 复用方式转换 （ 如上行 CDMA 或 FDMA 变换成 TDMA ） 等等。 在美军 Milstar 卫星系 统中， 上行采用 FDMA 和全频带跳频， 下行采用 TDMA 和快速跳频。这样可充分利用行波管放大器的 功率， 功率的增加可减小用户端的天线尺寸 ， 上行的
CHAI Yanjie1 ，SUN Jiyin1 ，LI Linlin1 ，HU Yin2
（ 1． The Second Artillery Engineering College， Shaanxi Xi’ an 710025 ，China； 2． The Second Artillery Command College， Hubei Wuhan 430012 ，China）