卫星通信对抗方法及其数学模型

卫星通信中的抗干扰技术与策略在当今信息时代，卫星通信凭借其覆盖范围广、不受地理条件限制等优势，在军事、民用等众多领域发挥着至关重要的作用。

然而，卫星通信信号在传输过程中容易受到各种干扰，严重影响通信质量和可靠性。

因此，研究卫星通信中的抗干扰技术与策略具有重要的现实意义。

卫星通信面临的干扰类型多种多样。

首先是自然干扰，如太阳活动产生的电磁辐射、电离层闪烁等，这些干扰具有一定的随机性和不可预测性。

其次是人为干扰，这是目前卫星通信面临的主要威胁之一。

人为干扰包括有意干扰和无意干扰。

有意干扰是指某些人为了破坏或阻断卫星通信而故意发射的干扰信号，如电磁脉冲干扰、同频干扰等；无意干扰则是由于其他电子设备的正常工作而产生的电磁辐射对卫星通信造成的影响，例如工业设备、民用通信设备等产生的干扰。

为了应对这些干扰，卫星通信领域发展出了一系列抗干扰技术。

扩频技术是其中一种常用的方法。

扩频通信通过将信号的频谱扩展到一个较宽的频带上，使得信号的功率谱密度降低，从而增强了信号在干扰环境下的隐蔽性和抗干扰能力。

直接序列扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）是两种常见的扩频方式。

DSSS 将发送的信息与一个高速的伪随机码进行调制，使信号的频谱扩展；FHSS 则是使载波频率按照一定的规律在多个频点上跳变，从而躲避干扰。

智能天线技术也是一种有效的抗干扰手段。

智能天线可以通过调整天线的方向图，使天线的主瓣对准期望信号的方向，而将零点对准干扰信号的方向，从而提高信号的接收质量和抗干扰能力。

此外，自适应滤波技术能够根据接收到的信号和干扰的特征，实时调整滤波器的参数，以达到抑制干扰的目的。

在卫星通信系统的设计和运行中，采取合理的抗干扰策略同样重要。

频率管理是一项关键策略。

通过合理规划和分配卫星通信的频率资源，避免与其他通信系统或干扰源产生频率冲突，可以减少干扰的发生。

功率控制策略也是必不可少的。

适当提高卫星发射功率可以增强信号的强度，提高抗干扰能力，但同时也要考虑到功率限制和对其他系统的影响。

卫星通信中的抗干扰技术研究与应用在当今信息时代，卫星通信凭借其覆盖范围广、不受地理条件限制等优势，在军事、民用等领域发挥着至关重要的作用。

然而，卫星通信链路的开放性以及太空环境的复杂性，使其极易受到各种干扰的影响。

这些干扰可能来自自然因素，如太阳风暴、电离层闪烁等，也可能来自人为因素，如恶意干扰、电磁频谱冲突等。

为了保障卫星通信的可靠性和稳定性，抗干扰技术的研究与应用成为了关键。

卫星通信中常见的干扰类型多种多样。

其中，无意干扰主要包括同频干扰、邻频干扰等。

同频干扰是指在相同频率上的无用信号对有用信号造成的干扰，这可能是由于频谱分配不合理或者设备故障导致的。

邻频干扰则是相邻频率的信号相互渗透，影响了正常的通信。

有意干扰则更为恶劣，例如，敌方可能会使用大功率的干扰设备对卫星通信进行阻塞式干扰，使其无法正常传输信息；还有一些更为复杂的欺骗式干扰，通过发送虚假的信号来误导接收方。

针对这些干扰，研究人员开发了多种抗干扰技术。

扩频技术是其中一种非常有效的手段。

扩频通信通过将信号的频谱扩展到很宽的频带上，使得单位频带内的功率降低，从而降低了被干扰的概率。

常见的扩频方式有直接序列扩频和跳频扩频。

直接序列扩频是用高速的伪随机码与信息码进行模二加，从而将信号的频谱扩展。

跳频扩频则是让载波频率按照一定的规律在较宽的频带上跳变，使得干扰方难以捕捉到通信的频率。

智能天线技术也是卫星通信抗干扰的一大利器。

智能天线能够根据信号的来波方向自适应地调整天线的方向图，使天线主瓣对准有用信号，零陷对准干扰信号，从而提高信号的接收质量和抗干扰能力。

此外，还有一些新兴的技术，如空时编码技术，它结合了空间和时间的维度，通过在不同的天线和不同的时间点上发送编码后的信号，不仅提高了系统的容量，还增强了抗干扰性能。

在卫星通信抗干扰技术的应用方面，军事领域一直是需求最为迫切的。

在战场上，卫星通信的稳定性和安全性直接关系到作战指挥的有效性。

例如，军事卫星通信系统通常会采用多种抗干扰技术的组合，以应对敌方复杂的干扰手段。

卫星通信安全防范技术研究第一章引言卫星通信作为现代通信领域的重要组成部分，广泛应用于军事、民用和商业等各个领域。

然而，卫星通信系统面临着不同形式的安全威胁，如信号干扰、窃听和篡改等。

保障卫星通信的安全性和可靠性是当今通信技术研究的热点和挑战之一。

本文将从卫星通信安全的威胁分析、主要防范技术和发展趋势等方面进行探讨。

第二章威胁分析2.1 信号干扰威胁卫星通信信号容易受到各种无线干扰的影响，如高功率干扰信号、反向发射等，可能导致信号质量下降或严重中断。

为了应对信号干扰威胁，开发者不断优化调制解调器的设计，采用自适应调制解调技术和干扰自适应技术等方式来提高干扰抵抗能力。

2.2 窃听威胁卫星通信传输的数据易受到窃听攻击，泄露敏感信息，给国家安全、商业机密造成严重威胁。

为了加强窃听威胁的防范，卫星通信系统采用加密技术对数据进行保护。

目前，常用的加密算法包括对称加密算法和非对称加密算法，应用广泛的有DES、AES、RSA等。

2.3 篡改威胁卫星通信中的数据包容易受到篡改攻击，一旦数据被篡改，可能导致通信内容的不准确。

为了防范篡改威胁，系统采取了数字签名技术和网络协议安全机制等措施。

数字签名技术可对数据进行验证，确保数据的完整性和可靠性。

第三章主要防范技术3.1 反干扰技术针对信号干扰威胁，采用自适应调制解调技术和开展干扰自适应研究，通过实时监测信道状况和干扰源，自动调整信号传输参数来抵御干扰；另外，还可以使用波束形成技术，通过指向性天线的应用来限制干扰波。

3.2 加密技术加密技术是保护敏感信息的重要手段。

目前，常用的对称加密算法有DES、AES等，它们通过相同的密钥对数据进行加密和解密。

非对称加密算法如RSA可通过使用不同的密钥对数据进行加密和解密，达到更高的安全性。

3.3 数字签名技术数字签名技术可以验证数据的完整性和真实性，防范篡改威胁。

它通过使用私钥对数据进行签名，然后使用相应的公钥对签名进行验证。

第四章发展趋势4.1 卫星通信网络的密钥管理卫星通信网络中的密钥管理是一个关键问题。

卫星通信与广播中的抗恶意干扰措施卫星通信干扰可能来自于卫星运行系统外部，也可能来自其内部。

通常外部干扰包括邻星干扰、正常的自然现象如日凌干扰以及恶意干扰等；内部干扰则往往是由于卫星系统内部使用者使用不当或设备故障造成的。

1、外部干扰(1)邻星干扰邻星干扰主要包括三种形式：①上行邻星干扰。

邻星网络地球站在指向自身的同时，其地球站天线旁瓣指向被干扰卫星。

这种干扰与干扰地球站的上行载波功率密度和天线尺寸有关，而与被干扰地球站无关。

②下行邻星干扰。

被干扰卫星和干扰卫星（邻星）具有重叠覆盖区，在重叠覆盖区内，被干扰卫星地球站在接收正常信号的同时，其旁瓣接收到邻星信号。

这种干扰与干扰卫星的下行信号功率密度和被干扰地球站天线尺寸有关，随被干扰地球站天线尺寸的增加而减少。

③上行/下行邻星干扰。

很多情况下两种干扰是同时存在的。

我站模拟信号使用的亚太1A卫星定点于东京134度，其相邻卫星包括东京132度的日本NSTAR A卫星和东京136度的日本NSTAR B卫星，亚太1A卫星与这两颗相邻卫星主要服务区大部分不重叠，并且已经与相关网络的运行商达成了协议，因此邻星干扰很小。

而且在卫星链路计算时包括最小建议使用天线，除了基于卫星功率外，都已经考虑了邻星干扰因素的影响。

（2）自然现象造成的卫星干扰①日凌干扰每年春分和秋分前后，当卫星处于太阳与地球之间，地球站在对准卫星的同时也会对准太阳，强大的太阳噪声将使卫星通信无法继续，这种现象被称为日凌中断。

日凌中断出现的时间与地球站的位置、天线口径和工作频率等因素有关。

日凌干扰是卫星通信难以避免的自然现象，卫星网络运行商在设计网络时应予以充分考虑。

卫星公司一般都会提前向用户提交日凌报告，公布日凌发生的时间和周期。

②电离层闪烁当电波穿越电离层时，由于电离层结构的不均匀性和随机时变性，造成信号的振幅、相位、到达角等特性短周期的变化，形成电离层闪烁。

电离层闪烁与工作频率、地理位置和太阳活动情况有关。

2020年第08期75卫星通信常见的干扰分析及抗扰措施杨贯荣32369部队，北京 100042摘要：随着卫星通信技术的发展，卫星应用日益凸现其独特的优势。

卫星干扰一方面会给卫星业务的正常开展造成巨大危害；另一方面，由于卫星应用往往具有国际性、战略性和全局性，卫星干扰还可能造成无法估量的国际影响和社会影响。

文章归纳梳理了常见的卫星通信干扰类型，并提出解决措施。

关键词：卫星通信；干扰分析；抗扰措施中图分类号：TN927.20 引言与其他通信手段相比，卫星通信有极高的性价比，因此得到了迅速推广与应用。

但卫星通信受设备本身客观因素、社会因素、自然环境和人为因素的影响，会存在各种干扰，影响系统传输质量和稳定性。

下面总结几种常见干扰及处理措施。

1 常见的干扰类型1.1 地面干扰1.1.1 杂波干扰理想的卫星通信系统是无干扰的载波信号传输，但在实际中，由于设备本身制造原因、器件制造工艺差别，使载波信号中串入一些无用的杂波或谐波，导致杂散指标不达标，影响通信效果；也有的地球站中频设备或射频设备经过长时间运行，频率、功率稳定度等技术指标发生变化，出现频率偏移、功率增大的现象［1］。

1.1.2 电磁干扰目前的电磁干扰主要由于广播电视发射设备增多，功率增大，地面上存在雷达、载波等信号，以及陆地微波通信系统同频信号相互干扰。

另外，工业、科研、医疗使用的检测仪器越来越多，频率也越来越高，有些接近卫星通信的载波频率，高压线路、高铁和轻轨电气化等设备在使用中产生干扰信号，这些信号如果存在于卫星地球站周围，就会对卫星通信系统产生干扰。

还有的地球站建在飞机的航线上，当飞机飞越地球站天线主波束时，由于要阻挡一部分电磁波，使电磁能量发生散射，在一定程度上会对通信产生影响；也有地球站设备接地电阻过高，未达到规定指标，一些中频电缆屏蔽性差导致信号串入也会产生电磁干扰。

1.1.3 互调干扰当卫星通信链路采用单载波工作状态时，不会产生互调干扰；当通信链路中有2个或多个不同频率的载波信号时，会产生谐波和组合频率分量，一些与载波信号相近的组合频率分量就会形成干扰；也有一些上行发射功率过大，把卫星转发器推至非线性工作区，使下行互调特性恶化，造成干扰［2］。

面向卫星通信的信道建模与传输优化方法研究卫星通信作为一种重要的无线通信方式，在现代社会中扮演着关键角色。

然而，由于卫星通信中存在的信道特性不同于传统的地面通信，信道建模和传输优化成为了卫星通信技术的重点研究方向之一。

本文将重点探讨面向卫星通信的信道建模和传输优化方法。

一、信道建模卫星通信的信道建模是研究卫星通信系统中信道特性的过程。

这种建模有助于了解信号在卫星信道中的行为，并为系统设计和优化提供基础。

在卫星通信中，信道的主要特点包括大气传播衰落、自由空间传播损耗、多径效应以及地球弯曲效应等。

1. 大气传播衰落卫星信道中的大气传播衰落是由于大气中水汽、云、雨滴等物体对电磁波的吸收和散射引起的。

这种衰落会导致信号的强度和相位的随机变化，而且具有快速衰落的特点。

研究人员可以使用统计方法对大气传播衰落进行建模，例如使用纯对数正态分布或韦布尔分布来描述衰落的统计特性。

2. 自由空间传播损耗自由空间传播损耗是指信号由卫星发射到地球接收点时经过的自由空间中的损耗。

这种损耗与卫星与接收点之间的距离成正比，其表达式为L=32.44+20log(d)+20log(f)，其中L为损耗（dB），d为距离（km），f为频率（GHz）。

在信道建模中，可以使用这个公式来计算信号的损耗。

3. 多径效应多径效应是指信号在传播过程中由于经历了多个路径引起的多次反射、衍射和散射，从而导致信号到达接收点时发生时延和相位畸变等问题。

针对多径效应，可以使用雷克空间CORASAN模型或尺度HATA模型等来进行建模。

4. 地球弯曲效应地球弯曲效应是指信号在经过地球曲率时发生的衰落和有效面积减小现象。

在信道建模中，可以通过考虑地球曲率来模拟这种效应。

二、传输优化方法在对卫星通信信道进行建模之后，研究人员可以基于模型提出一系列传输优化方法来改善卫星通信系统的性能。

1. 编码技术优化在卫星通信中，编码技术是一种常用的传输优化方法。

通过引入纠错码或调制码，可以提高信道的可靠性和抗干扰性。

卫星移动通信系统体系结构及建模作者：刘霜梅, 王海涛, 邹光南, 高新宇来源：《现代电子技术》2010年第19期摘要:卫星移动通信是实现全球无缝覆盖通信的必要手段。

由于卫星移动信道的特殊性,使得卫星移动通信系统有别于地面网通信系统。

目前国内在建设自己的卫星移动通信系统方面尚属空白。

针对卫星移动通信的特点,提出一种卫星移动通信体系结构,从传输模型、通信体制和信令结构几方面对体系进行了设计,并在此基础上提出了适用于我国实际情况下卫星移动通信的呼叫模型,为未来国内建设自己的卫星移动通信系统提供了参考依据。

该呼叫模型对未来卫星移动通信系统的应用具有一定的借鉴意义。

关键词:卫星移动通信; 呼叫模型; 网络层协议栈; 逻辑信道中图分类号:TN927-34文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)19-0022-04System Structure and Modeling of Satellite Mobile Communication SystemLIU Shuang-mei, WANG Hai-tao, ZOU Guang-nan, GAO Xin-yu(503 Institute, China Academy of Space Technology, Beijing 100086, China)Abstract:Satellite mobile communication is an indispensable means for global communication without anydiscriminated with the system on the earth. Corresponding with the characteristic of satellite mobile communication, a systematic structure of satellite mobile communication system is proposed. The transmission model, communication mechanism and message structure are elaborated, which will provide some reference for the building of satellite mobile communication system in China in the future. To adapt to the situation of China, a paging model based on this system is also proposed at then system.Keywords: satellite mobile communication; paging model; protocol architecture of network layer; logical channel收稿日期:2010-04-300 引言卫星移动通信系统辅助地面网通信,使得通信业务量有了质的提高,通信应用深入各行各业,已成为各行各业发展必不可缺的手段。

卫星通信关键技术研究卫星通信关键技术研究小组成员：冉文，李鹏翔，杨亚飞小组分工：冉文（学号：15085208210015）：程序审查，论文校订李鹏翔（学号：15085208210008）：收集资料，编辑文献，结果分析杨亚飞（学号：15085208210023）：仿真程序设计专业：电子与通信工程引言卫星通信系统具有覆盖范围广、受地理环境因素影响小等特点,从而使得卫星通信成为当前通信领域中迅速发展的研宄方向和现代信息交换强有力的手段之一。

目前,下一代卫星通信网络正朝着更高速率、更大带宽的方向发展,其与地面通信网络联合组成全球无缝覆盖的信息交换网络。

随着空间通信技术的飞速发展和业务需求的急速增长,有限的无线资源与多媒体业务不断提高的QoS要求之间的矛盾曰益尖锐,使得设计可以支持高速、高质量多媒体传输的资源管理策略成为当前空间通信领域关注的重点。

同时,卫星组网技术直接关系到卫星网络能否实现全球覆盖以及卫星网络的可扩展性问题,是卫星通信系统研宂中的关键问题。

相应的,路由协议、链路切换等都要针对卫星网络的特点重新设计,以星上路由交换为核心的新型卫星通信系统是空间通信领域的另一个研究重点。

卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。

它是微波通信和航天技术基础上发展起来的一门新兴的无线通信技术，所使用的无线电波频率为微波频段(300MHz～300GHz，即波段lm～1min)。

这种利用人造地球卫星在地球站之间进行通信的通信系统，则称为卫星通信系统，而把用于现实通信目的的人造卫星称为通信卫星，其作用相当于离地面很高的中继站，因此，可以认为卫星通信是地面微波中继通信的继承和发展，是微波接力通向太空的延伸。

卫星通信是空间通信的一种形式，它主要包括卫星固定通信、卫星移动通信和卫星直接广播三大领域。

由于卫星通信具有覆盖面大、频带宽、容量大、适用于多种业务、性能稳定可靠、机动灵活、不受地理条件限制、成本与通信距离无关等优点。

关于卫星通信干扰技术的研究卫星通信干扰技术指的是通过干扰等手段，对卫星通信系统进行干扰和破坏的技术。

卫星通信干扰可以分为有意的和无意的两种，有意的主要目的是进行电子战，如情报收集、信息干扰等；无意的通常是由于技术原因或误操作所导致的失调或干扰，这种干扰通常不具有攻击性。

卫星通信干扰技术主要包括以下几种：一、信号屏蔽：指利用其他强信号对目标信号进行遮蔽，使目标信号无法传输或者收发无法正常。

二、电子干扰：指利用人工电磁场作用于目标系统，影响其正常工作，干扰到其接收和发送信号的质量。

三、频率出错：当两个或多个卫星系统在相同频率范围内进行通信时，就容易造成频率的混淆，从而导致通信中断。

四、目标鉴别干扰:在现代卫星通信系统中，特别是联合战争指挥系统（JWICS）等高保密通信系统中使用目标鉴别功能，对于非法接入者来说则是获得该系统数据的重要一环，其主要干扰目的即是欺骗系统，误认为其是合法用户。

以上这些干扰技术的应用，不仅仅具备对卫星通信系统的干扰能力，而且还有破坏、盗取、控制等能力，对卫星通信保障甚至政治、经济甚至军事等领域安全造成了威胁。

当前随着卫星通信技术的不断发展，防范卫星通信干扰技术的研发也日渐重要。

目前，防范卫星通信干扰技术的主要研究集中在以下几个方面：一、信号处理技术：通过差分码技术、时间相关性技术等实现信号的深入处理，提高通信信号的质量和抗干扰性能。

二、监测技术：通过通信卫星上的监测系统对干扰信号进行监测和识别，及时发现并防范干扰。

在监测中发现干扰后，还需要采取相应的干扰削弱处理。

三、反干扰技术：在检测和识别前提下，反干扰技术的关键就是挖掘和利用目标系统面临的干扰特征信息，针对不同干扰类型采取具体化策略削弱干扰能力，很大程度提高保障系统的抗干扰能力。

综上所述，卫星通信干扰技术的研究无疑是十分重要的。

作为保障卫星通信系统工作的重要一环，其影响范围已经不仅仅是卫星通信领域，而是涉及到方方面面的国家、军队和民用建设等。

卫星通信抗干扰技术，你懂得多少目前，卫星通信已经被广泛应用于现代军事通信领域。

但是，由于通信卫星的暴露性以及广播型的通信方式使得卫星通信信号容易受到敌方的截获、干扰，因此卫星通信的抗干扰技术已经成为现代军事通信技术的一个重要分支。

首先，我们先了解有哪些对通信卫星进行干扰的手段。

一般来说，卫星通信受到的有意干扰可以分为对上行链路的干扰、对下行链路的干扰、对通信卫星转发器的干扰以及对通信卫星的跟踪、遥测和遥控信号等干扰。

对上行链路的干扰，是指对卫星通信地面站向星上转发器发送信号的通信链路进行干扰，敌方对通信卫星进行跟踪瞄准，向卫星发射强干扰信号，使得上行链路信噪比大为恶化，或者使得卫星转发器接收机饱和、阻塞，不能工作。

对下行链路的干扰，是指对卫星通信地面站的接收链路进行干扰，一般利用直升机或者无人机搭载的干扰设备进行。

在现代战争中，军事通信卫星是非常重要的资产。

对通信卫星转发器的干扰，因为通信卫星转发器有透明型和再生处理型之分，相应的干扰方法也有所不同：因为透明型转发器只完成信号的放大和频率的变换，对信号不进行处理，因此只需要对转发器进行1000多瓦的干扰，就能使转发器处于阻塞、饱和状态，无法工作。

对于再生处理型转发器的干扰较为复杂，因为再生处理型转发器会对信号进行解调再生、星上解扩频、星上解调频以及频分复用与时分多址的变换等，因此干扰机首先要检测出星上再生处理转发器的直扩信号特征参数，然后用步进式相位相关干扰破坏转发器跳频解频信道的正常工作。

对通信卫星的跟踪、遥测和遥控信号进行干扰，对方可以通过干扰地面指令站对卫星的关键控制信号，改变卫星的轨道位置或者轨控、姿控发动机的点火、太阳能电池板对太阳的对准、卫星天线或者测控天线的指向等，导致通信卫星无法正常工作，甚至报废失效。

防止卫星遭到干扰的技术，是确保自己航天优势的关键手段之一。

为了针对以上几种干扰手段，现代通信卫星一般都采用星上干扰限幅与干扰对消、EHF波段抗干扰技术、点波束和星上再生处理等技术来对抗干扰。

卫星通信中的抗干扰技术研究在当今高度信息化的时代，卫星通信作为一种重要的通信手段，在军事、民用等领域发挥着不可或缺的作用。

然而，卫星通信面临着各种各样的干扰，严重影响了通信的质量和可靠性。

因此，研究卫星通信中的抗干扰技术具有极其重要的意义。

卫星通信系统工作在复杂的电磁环境中，容易受到多种干扰的影响。

这些干扰来源广泛，包括自然干扰和人为干扰。

自然干扰主要有来自太阳活动的电磁辐射、电离层的闪烁等；人为干扰则包括有意干扰和无意干扰，有意干扰如敌方的电子战攻击，无意干扰如其他通信系统的频谱泄漏等。

在卫星通信中，常见的干扰类型有以下几种。

首先是同频干扰，当多个信号在相同的频率上传输时，就会产生同频干扰，这可能导致信号的混淆和失真。

其次是邻道干扰，相邻频道的信号可能会相互渗透，影响通信质量。

还有宽带噪声干扰，这种干扰会覆盖较大的频谱范围，使有用信号被淹没。

此外，脉冲干扰也是常见的一种，其具有高功率和短持续时间的特点，对通信系统的危害较大。

为了应对这些干扰，卫星通信领域发展出了一系列抗干扰技术。

扩频技术是其中一种非常有效的手段。

扩频技术通过将信号的频谱扩展到一个较宽的范围，使信号的功率谱密度降低，从而提高了信号的隐蔽性和抗干扰能力。

常见的扩频方式有直接序列扩频和跳频扩频。

直接序列扩频将伪随机码与信息码相乘，使信号频谱展宽；跳频扩频则是使载波频率按照预定的规律快速跳变，从而躲避干扰。

智能天线技术也是卫星通信抗干扰的重要手段之一。

智能天线可以根据信号的来波方向自适应地调整波束方向和形状，增强有用信号的接收，同时抑制干扰信号。

通过多个天线单元组成的阵列，智能天线能够实现空间滤波，提高系统的性能。

另外，纠错编码技术在抗干扰中也发挥着重要作用。

通过在发送端对信息进行编码，在接收端进行解码和纠错，可以有效地降低干扰对信号的影响。

常见的纠错编码方式有卷积码、Turbo 码等。

除了上述技术，还有一些其他的抗干扰技术也在不断发展和应用。