衛星通信抗干擾體制及關鍵技術研究＊

于 夫 董 鑫

（1.葫蘆島市92941部隊96分隊 葫蘆島 125000）（2.葫蘆島市林業局 葫蘆島 125000）

1 引言

衛星通信以其通信距離遠、覆蓋范圍大、傳輸穩定可靠、線路建立靈活方便、不受地理條件和環境限制以及可實現多址通信等許多優點，為人類文明，社會進步，經濟發展起到了積極的推動作用。在軍事上，由于衛星通信獨特的方式和特點，已使它成為現代高技術戰爭或局部沖突中通信指揮控制和信息傳遞最為重要的通信方式之一，也是實現未來軍用通信網無縫互連的基本的和主要的技術保證。近年來，對軍事衛星通信技術的研究在許多方面已得突破性進展，極大地提高了部隊通信指揮能力和戰斗力水平，但是針對衛星通信的抗毀性、抗干擾體制以及關鍵技術的研究目前還不夠充分，作為未來軍事信息網絡重要組成部分，要使衛星通信在較強的電子戰和復雜的電磁環境下順利完成賦予它的使命，建立起具有較強抗干擾能力的衛星通信系統是十分必要的，本文擬就這方面的問題進行初步的研究和探討，為今后對這一課題作進一步全面深入的研究做好必要的準備。

2 軍用衛星通信技術發展現狀

隨著通信新理論、新技術、新器件的不斷出現和發展，給軍用衛星通信系統技術帶來了新的發展機遇，使它進入了成為未來戰術通信又一殺手锏的發展階段。軍用衛星通信技術的發展主要體現在以下幾個方面［1］。

1）采用了先進的數字通信技術，包括數據編碼壓縮、處理等；

2）點波束和多波束衛星天線的研制及實用化，使軍事衛星通信更具吸引力；

3）全新的多址方式使軍用衛星通信更適合未來戰術通信的要求；

4）先進的星上處理技術使衛星通信技術本身也發生了質的飛躍；

5）新的傳輸與交換體制使其向綜合業務網過渡具有現實可能性；

6）智能化、輕型化、小型化（甚至手持化）的終端技術較好地解決了未來作戰 “動中通”的問題；

7）衛星通信新體制與新頻段的研究與開發又賦予衛星通信新的發展活力。

上面幾個方面的技術發展對提高衛星通信的業務質量，系統容量、組網技術等方面都起到很好的促進作用。

3 衛星通信的抗干擾問題

目前，雖然衛星通信抗干擾體制還未完善，但是一些相對獨立的衛星通信抗干擾技術的研究已取得了顯著成就，如猝發通信抗干擾技術、擴頻通信抗干擾技術、干擾自適應抵消技術、天線自適應調零和旁瓣自適應抵消技術、新的調制解調技術、在中頻或在射頻級進行對強干擾具有很強抑制能力的SMARTAGC技術等［2］。這些技術大都是首先在地面網中發展起來而后應用到衛星通信中去的，是通信新技術、新理論、新器件在衛星通信中的具體體現，提高了衛星通信抗干擾的能力。但是它們各自又存在一定的局限性，尤其在未來以信息戰為特征的高科技戰爭中，衛星通信的主導作用還不能充分有效地發揮，要解決這個問題，就必須從衛星通信抗干擾體制和抗干擾技術兩個方面同時進行。

4 衛星通信抗干擾體制問題

對衛星通信抗干擾體制問題的研究主要是要找到適合衛星通信特點、具有較強抗干擾能力、對各類人為干擾都有效的抗干擾技術。本文所指的干擾主要是針對軍事目的的干擾［3］。

從通信電子對抗角度來看，用于軍事目的的干擾主要有同頻窄帶干擾、寬帶強功率干擾、跟蹤瞄準式干擾等。對衛星通信而言，我們認為要實施干擾，只有在衛星通信的上行鏈路進行，從技術、經濟及效果等方面來看，對衛星的上行信號進行偵察、跟蹤及測位等，進而對它釋放干擾信號應當是未來軍事衛星通信最常用的也是最有效的通信對抗手段，因此，研究衛星通信抗干擾體制就應以此為出發點進行研究論證，這樣方能達到事半功倍的效果。

從技術角度上看，目前抗拒用于軍事目的的各類人為干擾最常用同時也是最有效的方法是擴展頻譜通信方式，包括跳頻通信（FH）、直接擴譜通信（DS）以及兩者組合（FH／DS），現在在地面網中這種技術已日趨成熟，毫無疑問，它也將是衛星通信抗干擾最主要的技術方式之一，但是要將這一技術移植到衛星通信網中去尚有一些理論和技術問題需要研究解決。

另外，合理的組網方式，有效的網管網控技術對實現衛星通信網抗干擾也是有積極作用的，對于地面站而言，要實現衛星通信系統的抗干擾也有許多技術體制需要深入研究，如擴頻碼的選擇、跳頻圖案的設計，與現有衛星網的兼容，與其它戰術網的互連以及數字化、軟件化終端的研制等。經過充分的研究、分析和論證，我們提出如下衛星通信抗干擾體制。

1）技術上以擴譜技術為主，輔以其它抗拒強干擾的技術，如SMARTAGC技術，自適應天線調零技術等，使系統整體抗干擾能力達到55dB以上；

2）上行信號為擴譜信號，下行信號為TDM信號，這樣可以簡化終端接收設備，同時也使衛星通信抗干擾技術容易實現；

3）信號的擴頻過程由地面站來完成，而解擴過程則由星上處理轉發器來完成，因此必須進行星地一體化的設計［6］；

4）信號的擴譜與解擴在70MHz或140MHz中頻上進行，轉發器寬為36MHz或72MHz，這樣可利用現有的技術和器件；

5）目前可同時對8～16路信號進行分析研究，每路信號速率 選 擇 4.8kbit／s、9.6kbit／s、14.4kbit／s、19.2kbit／s等，信道可按申請分配也可隨機占用；

6）頻段選擇考慮到今后向EHF段發展需要。

5 衛星通信抗干擾的關鍵技術

本文提出的體制是基于如圖1來實現的。

圖1 衛星抗干擾體制基礎

上行信號的擴譜與星上解擴是該體制的關鍵技術，尤其是要求它達到35dB以上抗干擾處理增益，對于衛星信道而言必須采用跳頻與直擴相結合的方式，其中直擴方式能提供20dB以上處理增益，跳頻方式應能提供15dB左右的處理增益。

地面站功能框圖如圖2所示。

圖2 地面站功能框圖

由圖中可以看出該體制采用的是先擴后跳方式，這主要是考慮星上解跳解擴實現技術的方便，信息及其碼變換主要是將含有控制信息、路由信息及信息凈荷的基帶信號變換成適合于衛星信道傳輸的碼型，目前，可用專用芯片、軟件和協議來共同完成。直接擴譜功能模塊是完成對信號直接擴譜，主要是利用基帶信號與PN碼的模二加來實現，可用硬件電路來完成，但我們建議用軟件來實現，可使其具有更好的靈活性和較強的通用性。碼速率和信息速率的選擇可根據下式關系給出，即：

式中RPN是偽碼速率，RS是信息速率，同時還要考慮信道容量、跳頻方式等因素。

跳頻模塊完成對直擴信息的變中頻功能，主要由偽碼產生器、頻率合成器以及模擬乘法器來完成，其處理增益為15dB以上，即：10logN＞15或N＞32，即跳頻點數不少于32個，跳頻間隔大于直擴信號帶寬，跳速不超過100次／秒，這主要考慮星上解擴的可實現性。另外，直擴碼型的選擇和跳頻圖等的設計是一個重要的理論和技術問題，對于直擴偽碼主要是考慮自相關特性、互相關特性以及碼長問題，對于跳頻碼及跳頻圖案設計主要考慮容量、鄰站干擾度及擊中概率等。

星上處理轉發器要對8～16路擴譜信號同時解擴，目前考慮是分路后解擴，實現框圖如圖3所示。

預處理包括下變頻、抑制較強干擾等功能，數字分路主要是利用數字濾波技術和軟件來對8～16路信號進行分離，接下來各路分別進行解跳與解擴，恢復出各路的基帶信號，再進行成幀和上變頻，最后以TDM數據流以廣播形式向地面發送，關鍵技術主要有數字分路技術，現在我們已進行了計算機模擬和仿真，且取得了令人滿意的效果，解擴主要是要解決偽碼恢復和系統同步，包括跳頻碼同步和直擴碼同步，考慮用軟件和硬件方式來共同完成，其中跳頻碼同步采用同步字頭法，即在通信之前首先進行收發同步信息的傳遞，經過星上收端探索跟蹤使其進入鎖定狀態，而后進入同步保持狀態，這樣可完成跳頻碼同步。直擴碼采用自同步方式，即利用發端發送的數字信息序中隱含的同步信息在收端將其提取出來獲得同步。存在的難度主要是要求星上要具有精確的定時系統，衛星鏈路間的時延及抖動、多普勒頻移等對同步都有嚴重的影響，使衛星通信抗干擾能力大大降低，這個問題還在研究之中。成幀問題主要是把解擴后的各路基帶信號根據它們所提供的路由和控制信息將它們輸到相應的存貯器，然后由定時信號控制分別讀出，組成下行幀，這項工作目前已通過計算機仿真完成。

圖3 抗干擾實現框圖

6 結語

對這一課題進行研究是十分必要的，也是可行的，應投入必要的人力、物力、財力啟動這一課題的研究工作，而且必須獨立自主地進行研制，為打贏高技術條件下的戰爭作好準備。

［1］張天橋，王堯.改進的頻譜幅度域處理抗干擾技術［J］.系統工程與電子技術，2012（5）：30－33.

［2］張興軍.擴頻體制衛星抗干擾性能分析［J］.無線電工程，2009（2）：47－52.

［3］潘小飛，劉愛軍.跳頻衛星通信系統中星上處理方式的性能分析［J］.解放軍理工大學學報（自然科學版），2004（1）：64－66.

［4］梁向陽，張彬.一種改進的組合衛星定位系統的研究［J］.計算機與數字工程，2012（12）.

［5］胡嘯，林劍峰，王玉菊，等.基于感知度模型的衛星偵察艦船目標效能評估研究［J］.計算機與數字工程，2012（1）.

［6］劉暉.衛星“自適應、突發、寬帶、跳頻”抗干擾通信設計［J］.科技信息（學術版），2008（11）：43－46.