张志强
河北远东通信系统工程有限公司 050000
摘要：随着科技的进步，我国卫星通信技术得到长足的发展并广泛应用于各个领域，与此同时，卫星通信系统所面临的电磁干扰环境也越来越复杂，严重影响了通信卫星的正常运转。因此，研究卫星通信系统中的干扰识别技术，对于保障通信卫星的正常运行有着重要意义。
关键词：卫星通信系统; 干扰; 解决对策
随着计算机技术的发展，人类正逐步从工业时代向信息时代过渡，信息的传递对于现代社会的发展有着举足轻重的作用，谁在信息传递上领先，谁就处于发展的有利地位。因此，当前各式各样的通信工具和通信手段成为了各国研发机构的重点领域。目前的信息传递手段以无线卫星通信为主，所以无线通信的安全性显得尤为重要，特别是在信息化战场中，复杂的信息化战场环境下，敌方的电子干扰装备和手段频出，无线通信的安全性成为了战争胜利的关键所在。作为一种重要的通信手段，卫星通信在现代战争环境中有着至关重要的地位和作用，是战场指挥与控制的重要桥梁。随着通信技术的不断发展，卫星通信系统中的干扰识别技术也会不断提升，未来的卫星通信系统将会面临日益复杂的电磁干扰环境。因此，为了保证我方在卫星通信领域取得优势，必然要对干扰识别技术进行更深入的研究。
一、卫星通信中的干扰类型
干扰是卫星通信面临的一个重要问题，它工作在一个复杂电磁环境当中。由于卫星通信不受地理和环境条件的限制,因其具有建设快、投资少,经济效益高的优点，而被广泛使用,使得卫星网络形成了一个广域覆盖的无线网。这其中不免各种干扰信号存在,干扰可以造成卫星通信链路质量下降,严重时导致通信链路中断,甚至网络瘫痪,在复杂的电磁环境当中,存在多种多样的干扰。就干扰链路而言，主要分为两种干扰, 一是上行干扰,二是下行于扰;就于扰源而言,又可分为交叉极化干扰、互调干扰相邻信道干扰邻星千扰、地面站电磁环境干扰、地球站设备杂波干扰、不规范操作误发干扰、日凌等,这些干扰有些是由人为原因引发,有些干扰则是自然环境因素造成的,还有部分则是由于设备故障引起的;就干扰的方式而言,又可分为窄带信号千扰或载波、数字电视图像干扰等几大类型。这些干扰的存在,严重威胁着链路的正常运行[1]。
二、干扰识别技术研究现状
卫星通信系统中的干扰识别技术实质上也是一种模式识别，对卫星通信干扰信号的识别可分为以下三个步骤 ：第一，针对通信系统传输的数据和信号进行提前处理，将内容从信号空间转移到观察空间；第二，对通信系统传输的数据和信号进行特征选择，将其从观察空间转移到特征空间，并对这些信号的各类特征与参数进行选择与甄别，这一步骤是整个过程的关键与核心。第三，通过前两个步骤的实施已经可以识别出干扰信号的各类数据。最后一个步骤的作用主要是针对已识别出的干扰信号，进行针对性的应对。如果是曾经遇到过的干扰信号，只需要根据以往的应对措施进行布置与安排，如果是未知信号，则需要对其进行数据录入与分析，得出最科学的应对措施。目前虽然有很多通信专家都进行了此类技术的研究，但是考虑到卫星通信领域的特殊性与敏感性，事实上公开报道出来的卫星通信系统干扰识别技术还比较缺乏，大多数是针对特定环境或特定项目的干扰技术研究[2]。
一般情况下，主要提出以下两类干扰识别技术：
（1）基于特征提取的干扰识别技术研究。目前，基于特征提取的干扰识别技术研究已有大量成果，其算法也是多种多样，比如 ：BP 神经网络（应用最广泛的神经网络）、决策树（直观运用概率分析的一种图解法）、SVM（由模式识别中广义肖像算法发展而来的分类器）等等。
（2）基于卷积神经网络的干扰识别技术研究。卷积神经网络是一类包含卷积计算且具有深度结构的前馈神经网络，是深度学习的代表算法之一。卷积神经网络具有表征学习能力，能够按其阶层结构对输入信息进行平移不变分类，因此也被称为“平移不变人工神经网络”。
三、卫星通信系统中的干扰检测技术
（一）终端实时干扰检测
为了使中央站能最优对系统的上、下行频率资源进行分配，系统网管软件需掌握中央站上行信道受干扰状态及所有入网小站的下行干扰状态。对于中央站的上行信道，其已具备实时信道干扰分析模块，无需消耗系统的任何资源即可掌握系统中所有上行 FDMA 信道上的受干扰情况。中央站上行信道的干扰是整个波束范围之内的一个综合干扰效果。如果采用了上行交链，则中央站本地的 UHF 干扰不会对上行链路产生影响，此时上行链路具有相对较好的性能；而对于整个系统下行链路的干扰，是通过检测所有小站在不同接收点的干扰状态。这里涉及到如下两个方面的研究[3]。
（1）小站进行选频的时机
待机状态小站：处于待机状态的终端没有自己的通信信道，只能接收系统的广播 / 控制信道；此时小站可以对自己接收端的下行干扰进行检测，而无须将这些检测结果进行上传；所以处于待机状态的小站，其干扰检测机制不会对系统的负荷产生影响。通信状态小站：对于处于通信状态的小站，需要实时性地将下行干扰状态向中央站进行汇报[4]。
（2）如何进行有效的状态检测
由于小站在接收信号的衰落、天线指向的变化，判断接收端是否存在干扰不能简单以接收信号电平或信噪比来判断。
（二）中央站干扰检测技术
由于系统中终端天线指向具有不确定性，仅通过检测上行信道的信噪比及信号电平不能完全反映上行信道的干扰状态，因而在中央站的干扰检测还需要检测终端天线的指向。小站除了需要检测下行信道的接收质量外，还需要检测在一帧中最大的下行 TDM 最佳信噪比，并将该参数传回中央站[5]。
（三）中央站上、下行信道自适应分配信息可靠传输机制
对于下行的干扰检测由处于通信状态的小站进行，如何进行频率切换以及在什么时候发生频率切换由中央站发送命令。而上行干扰检测、切换命令均由中央站完成。无论上、下行，最终的频率切换点由发送站进行：上行由小站决定，下行由中央站决定。因而，整个系统的干扰检测、切换申请、切换命令、信道切换、切换确认之间存在一个同步过程，通过设计这个同步过程来支持上、下行信道自适应分配信息的可靠传输[6]。
结束语：
卫星通信系统的干扰识别技术研究，能够实现对各类型干扰信号的甄别与应对，有效保障了卫星通信系统的正常运转，对于维护国家安全、保障民生有着重大的战略意义。
参考文献：
[1] 刘笑宇, 林敏, 王金元,等. 存在干扰下的星地融合协作传输系统平均误符号率分析[J]. 物理学报, 2019, 68(012):286-296.
[2] 刘建成, 郝学坤, 王赛宇,等. 卫星通信QPSK调制链路的干扰影响分析[J]. 无线电通信技术, 2019, v.45;No.272(06):33-38.
[3] 吴旦. UHF频段卫星通信系统干扰检测技术研究[J]. 通信电源技术, 2020, v.37;No.195(03):181-182.
[4] 李振东, 谭维凤, 康成斌,等. 直接序列扩频系统抗干扰能力研究[J]. 电子与信息学报, 2021, 43(1):116-123.
[5] 王龙, 尹增山, 孔鑫玮,等. 快速响应激光卫星通信网络的鲁棒动态拓扑控制[J]. 红外与毫米波学报, 2019, 038(006):706-715.
[6] 熊菊, 苏泳涛, 吉凯. 基于OPNET的卫星通信系统下行干扰建模与仿真研究[J]. 微电子学与计算机, 2019, v.36;No.426(11):55-60+65.