廣播電視信號傳播抗干擾技術(shù)探討

趙陽

【摘要】對廣播電視信號傳播抗干擾技術(shù)進行研究，促進其技術(shù)水平不斷取得發(fā)展和提高，對提高廣播電視衛(wèi)星傳輸工作經(jīng)濟效益和社會效益等具有極其重要的現(xiàn)實意義。本文針對廣播電視衛(wèi)星信號傳播過程中的干擾因素進行了探討，并提出了切實可行的廣播電視信號傳播抗干擾技術(shù)，以供參考。

【關(guān)鍵詞】廣播電視信號；傳播；抗干擾技術(shù)

1.引言

由于利用衛(wèi)星傳輸或向公眾直播廣播電視節(jié)目，傳輸?shù)男Ч唾|(zhì)量都比較高，具有較大的經(jīng)濟效益和社會效益，所以當前的廣播電視系統(tǒng)主要是通過衛(wèi)星進行廣播電視信號傳輸。雖然衛(wèi)星傳輸有著自身的優(yōu)勢和特點，比如傳輸距離遠、覆蓋面廣，但也不是能就說明其不存在被干擾的可能。事實上，雖然廣播電視衛(wèi)星信號的傳輸質(zhì)量較以往的微波傳輸質(zhì)量而言有了較大提高，但其傳輸過程中還是可能受到自然因素、設備故障因素、電磁干擾、其他衛(wèi)星干擾等因素的影響。此外，衛(wèi)星傳輸還容易受到非法信號的惡意干擾，嚴重時甚至會給社會安全和穩(wěn)定帶來不利影響。

因此，為了確保廣播電視信號傳輸中的安全性，就有必要加強對廣播電視衛(wèi)星信號抗干擾技術(shù)的研究。本文結(jié)合我國廣播電視系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，對其衛(wèi)星信號傳播過程中的抗干擾技術(shù)進行了探討。

2.廣播電視信號傳播過程中的干擾因素

一般來說，從廣播電視衛(wèi)星信號的干擾源分析，主要存在以下幾種干擾因素：自然因素、設備故障因素、電磁干擾、其他衛(wèi)星干擾以及人為干擾因素等。下面將分別對它們進行介紹。

2.1 自然因素

自然因素干擾主要指因為雨雪衰、日凌等天氣條件而帶來的對信號傳輸質(zhì)量的影響，嚴重時甚至有信號傳輸中斷的風險。對于雨衰干擾而言，它的本質(zhì)是一個接受信號逐漸惡化的過程。此時可通過補償上行鏈路的雨衰損耗或充分準備下行鏈路的雨衰備余量，來減少因雨衰干擾而造成的對廣播電視信號傳輸質(zhì)量的影響。對于日凌干擾所引起廣播電視信號干擾，當前還缺乏一個能夠徹底解決的技術(shù)方案，一般只能依靠衛(wèi)星公司的通知而進行必要的事先準備。對于地球站來說，增大天線口徑或靈敏度，能夠使日凌影響的持續(xù)時間降到最低。

2.2 設備故障因素

由設備故障因素引起的干擾主要分為以下兩類：

（1）地面設備故障可以通過確保傳輸系統(tǒng)的電磁屏蔽效果，或是請求衛(wèi)星公司對故障設備進行診斷和維修，從而將地面設備故障造成的干擾影響盡量減到最小。

（2）衛(wèi)星故障則可通過及時進行備份器件的切換，或者可以直接通過轉(zhuǎn)星的方式加以解決。

2.3 電磁干擾

由雷達信號、微波中繼信號等引發(fā)的電磁干擾可通過電磁屏蔽、協(xié)調(diào)頻率等方式加以克服。

2.4 鄰近衛(wèi)星的干擾

對于由鄰近衛(wèi)星所引起的上行信號干擾，一般只能通過衛(wèi)星運營商之間的協(xié)調(diào)才能予以解決；而對于由鄰近衛(wèi)星所引起的下行信號干擾，可借助改善萬向圖性能、調(diào)整接收天線指向等措施加以改善。

2.5 人為干擾

這種干擾有以下幾類：

（1）由人為失誤所造成的干擾。

此種干擾可以通過加強管理來避免，即對可能造成人為失誤的各種因素予以考慮，并制定一個有針對性的管理制度。此外，還可以通過不斷加強廣播電視信號傳播系統(tǒng)的智能化水平，通過降低人在系統(tǒng)運行過程中的作用來進行預防。

（2）同極或反極化干擾。

前者可以通過及時制止用戶的超頻范圍和超功率使用加以克服。后者可以通過用戶的極化調(diào)整，并嚴格限制其上行功率來予以克服。

（3）惡意干擾。

可以增大上行功率或降低衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的增益檔來減少惡意干擾的影響。此外，還需要加強對衛(wèi)星抗干擾技術(shù)的研究，通過布置新型抗干擾能力較強的衛(wèi)星來徹底避免惡意干擾情況的出現(xiàn)。

3.抗干擾技術(shù)

3.1 衛(wèi)星的抗干擾技術(shù)

1）適當減小衛(wèi)星波束接收天線的覆蓋區(qū)

使衛(wèi)星波束接收天線僅覆蓋有限地區(qū)，最大限度地降低覆蓋區(qū)邊緣接收天線的增益，并在有限的覆蓋區(qū)內(nèi)采用多路單載波的方式發(fā)送上行信號。

2）增加固定或可移動點波束天線

設置可移動點波束天線，一旦遇到干擾信號，就可將其移動到特定地區(qū)以躲過干擾源進行接收。

3）采用可變波束接收天線。

為了能夠避免干擾源發(fā)射地區(qū)，如有需要，可以采用改變天線波束形狀的措施。

4）衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器設置輸入信號認證裝置

在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器里設置信號認證裝置，并對上行信號加密碼。信號發(fā)到衛(wèi)星后進行密碼認證，只有密碼比對正確的信號才能轉(zhuǎn)發(fā)，否則衛(wèi)星將不予進行轉(zhuǎn)發(fā)。

3.2 衛(wèi)星地球站的抗干擾技術(shù)

1）衛(wèi)星地球站使用大功率、高增益天線

一旦衛(wèi)星受到干擾時，一方面可以加強高強度上行信號的使用，加大轉(zhuǎn)發(fā)功率，以增強其抗干擾能力；另一方面要合理設計衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收機的增益變化范圍和最小值，盡量將增益設到最低檔，以降低非法信號的影響。

2）將轉(zhuǎn)發(fā)器推至飽和點

傳輸廣播電視信號盡量用多路單載波的方式代替單路單載波方式，并使轉(zhuǎn)發(fā)器工作在飽和狀態(tài)。此時，合法的強信號會對非法弱信號具有較強的壓制作用，這增強了衛(wèi)星電視信號傳播的抗干擾能力。

3）盡量采用數(shù)字播出方式

同樣遭受惡意信號干擾時，模擬信號播出的正常畫面和非法畫面會同時存在，而數(shù)字衛(wèi)星信號則只會出現(xiàn)黑屏，不給不法分子以任何機會。此外，模擬衛(wèi)星廣播電視信號通常使用單路單載波信號，這很容易被采用多載波方式的干擾信號影響，進而減少其信號功率。

4）對數(shù)字衛(wèi)星電視信號進行加密和加擾

隨著信息網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，以對數(shù)字信號進行加密和加擾為特征的抗干擾技術(shù)也取得了長足發(fā)展。其中，主要應用于衛(wèi)星地球站監(jiān)控系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)主要有以下兩種：

①碼流比對抗干擾技術(shù)。

將衛(wèi)星下行傳輸信號與廣播電視節(jié)目源的信號進行碼流比對，一旦發(fā)現(xiàn)存在干擾，就立即通過加大上行功率來對非法信號進行壓制。如圖1所示，采用碼流比對抗干擾技術(shù)需要裝設專門的信道檢測儀和碼流比對儀。

②水印比對抗干擾技術(shù)。

在電視臺發(fā)送端傳輸流復用器中加水印，衛(wèi)星地球站接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)后的下行水印，并對兩個水印進行比對，一旦發(fā)現(xiàn)存在干擾，就立即通過加大上行功率來對非法信號進行壓制。如圖2所示，采用水印比對抗干擾技術(shù)需要裝設加/解水印的設備。

圖1 碼流比對抗干擾技術(shù)框架

圖2 水印比對抗干擾技術(shù)系框架

4.結(jié)束語

總之，對廣播電視信號傳播抗干擾技術(shù)進行研究，促進其技術(shù)水平不斷取得發(fā)展和提高，是降低廣播電視的播出成本、提高播出質(zhì)量和效率的一種重要手段，對提高廣播電視衛(wèi)星傳輸工作經(jīng)濟效益和社會效益等具有極其重要的現(xiàn)實意義。

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