淺談衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)抗干擾傳輸技術(shù)

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衛(wèi)星通信是利用人造衛(wèi)星作為中繼站的無線電通信。衛(wèi)星數(shù)字電視廣播、衛(wèi)星數(shù)字語音廣播和用以傳送新聞節(jié)目或?qū)崨r轉(zhuǎn)播電視節(jié)目的衛(wèi)星數(shù)字電視“移動(dòng)”地面站都是衛(wèi)星通信在廣播電視領(lǐng)域中的應(yīng)用。與微波、短波、超短波和光纖等通信方式相比，衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）通信距離遠(yuǎn)、覆蓋面大，通信成本與通信距離無關(guān)。

（2）通信容量大，能傳送的業(yè)務(wù)類型多。（3）衛(wèi)星通信方式靈活，可實(shí)現(xiàn)廣播式工作。衛(wèi)星中繼通信使用的信道穩(wěn)定，受氣候影響較小，能全天候、高質(zhì)量地傳輸無線電信號(hào)。在衛(wèi)星波束覆蓋范圍內(nèi)，通信質(zhì)量不會(huì)因通信距離的增加而變壞。當(dāng)然，衛(wèi)星通信也存在一些弱點(diǎn)，如：日凌、雨衰、電離層閃爍、太陽活動(dòng)和信號(hào)干擾。其中，最不可提前預(yù)警和處置的當(dāng)屬信號(hào)干擾。衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一個(gè)開放式通信系統(tǒng)，如有惡意破壞或操作失誤將上行地球站天線對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星發(fā)射干擾信號(hào)，會(huì)使該衛(wèi)星上與干擾信號(hào)同頻段、同極化的這一頻帶的通信中斷，衛(wèi)星數(shù)字接收站接收的圖像可能會(huì)出現(xiàn)靜幀、黑屏。如果不法分子發(fā)射的非法干擾信號(hào)功率非常大，衛(wèi)星數(shù)字接收站可能會(huì)接收到非法干擾的圖像。基于此，需要重視對(duì)衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)的抗干擾能力，保障信號(hào)傳輸安全。

1 衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)的干擾因素

1.1 設(shè)備因素

衛(wèi)星廣播電視信號(hào)傳輸環(huán)節(jié)，如果設(shè)備本身的配置不合理，性能不可靠，則可能會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸效果造成影響，如節(jié)目播放質(zhì)量差、信號(hào)斷續(xù)等，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致信息數(shù)據(jù)的泄露。

1.2 信號(hào)源

信號(hào)源對(duì)于電視節(jié)目質(zhì)量影響巨大，想要保證節(jié)目信號(hào)的順利傳輸，可以采用的方式有兩種：一是微波傳輸，二是光纜傳輸。這兩種傳輸方式均屬于站外信號(hào)源傳輸模式，很容易受到外界環(huán)境和空間因素的影響。例如，城市高層建筑會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸形成阻礙，大風(fēng)、雷雨等惡劣天氣同樣會(huì)導(dǎo)致微波傳輸信號(hào)的不穩(wěn)定。

1.3 同步衛(wèi)星

“同步衛(wèi)星”指的就是靜止軌道衛(wèi)星，一般地球站（或衛(wèi)星接收站）的天線對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星后，理論上講就不必再調(diào)整天線的仰角和方位角，但在實(shí)際中會(huì)受到太陽、月亮等的引力影響，導(dǎo)致同步衛(wèi)星在地球軌道運(yùn)行環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)漂移現(xiàn)象，導(dǎo)致信號(hào)傳輸不穩(wěn)定。同時(shí)，下行接收系統(tǒng)同樣可能影響信號(hào)的傳輸效果，假如在地面接收站附近存在有信號(hào)發(fā)射源，則可能產(chǎn)生干擾現(xiàn)象。

1.4 人為因素

人為因素對(duì)于衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)的影響同樣相當(dāng)巨大。具體來講，人為因素的影響主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是轉(zhuǎn)發(fā)器盜用。在衛(wèi)星通信中，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器非常關(guān)鍵，一旦其被盜用，則可能會(huì)將部分沒有經(jīng)過審核的信息傳輸?shù)接脩舳耍瑢?duì)正常信號(hào)形成干擾；二是惡意的破壞。衛(wèi)星發(fā)射器采用的是透明傳輸?shù)姆绞剑@就為不法分子提供了便利，其可能會(huì)通過“功率掠奪”的方式來對(duì)信號(hào)進(jìn)行干擾，影響正常電視節(jié)目信號(hào)的傳播；三是誤操作。廣播電視信號(hào)的傳輸需要專業(yè)人員進(jìn)行操作和控制，而一旦操作人員本身能力不足，或者出現(xiàn)操作失誤，則可能會(huì)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的傳輸造成影響。

2 衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)抗干擾技術(shù)

2.1 強(qiáng)化技術(shù)改造

針對(duì)衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)運(yùn)行中存在的干擾因素，相關(guān)部門應(yīng)該做好必要的技術(shù)改造工作，通過先進(jìn)的技術(shù)來提升系統(tǒng)抗干擾能力，保證信號(hào)傳輸安全。具體來講，一是應(yīng)該做好衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)的深入分析，積極引入地球站抗干擾技術(shù)、轉(zhuǎn)發(fā)器抗干擾技術(shù)、地面抗干擾技術(shù)、抗衛(wèi)星漂移技術(shù)等，盡可能減少自然環(huán)境、太陽運(yùn)動(dòng)對(duì)于衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)信號(hào)的影響，為衛(wèi)星信號(hào)傳輸提供一個(gè)穩(wěn)定可靠的環(huán)境。例如，可以在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器上應(yīng)用變頻技術(shù)，在轉(zhuǎn)發(fā)器接收機(jī)接收到干擾信號(hào)時(shí)，根據(jù)控制信號(hào)轉(zhuǎn)變接收頻率，對(duì)干擾信號(hào)的影響進(jìn)行削弱，同時(shí)改變既定地面上行站發(fā)射信號(hào)的載波頻率，確保轉(zhuǎn)發(fā)器能夠繼續(xù)實(shí)現(xiàn)對(duì)于給定上行信號(hào)的接收和轉(zhuǎn)發(fā)。又如，可以在星上轉(zhuǎn)發(fā)器接收機(jī)中引入智能自動(dòng)增益控制技術(shù)，這樣當(dāng)上行鏈路正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)器會(huì)相當(dāng)于線性放大器，而如果系統(tǒng)檢測到上行鏈路受到干擾，控制電路會(huì)自動(dòng)將線性放大區(qū)向右移動(dòng)，出現(xiàn)零區(qū)，落入零區(qū)的干擾信號(hào)會(huì)被消除，在強(qiáng)干擾上疊加的小信號(hào)則會(huì)被放大，實(shí)現(xiàn)信噪比的改善。

2.2 增設(shè)衛(wèi)星天線

增設(shè)衛(wèi)星天線也是增強(qiáng)衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)抗干擾能力的一種重要手段。具體包括以下幾種：一是增加可動(dòng)單點(diǎn)波束天線。衛(wèi)星不僅應(yīng)該設(shè)置賦形波束接收天線，還應(yīng)該增設(shè)可動(dòng)點(diǎn)波束接收天線，在正常傳輸情況下使用全國波束接收天線，遇到干擾信號(hào)則可以首先利用可動(dòng)點(diǎn)波束天線對(duì)干擾源進(jìn)行定位，然后將天線移動(dòng)到適當(dāng)位置以避開干擾源。同時(shí)，當(dāng)全國其他波束覆蓋區(qū)域需要通過天線發(fā)送異地新聞節(jié)目時(shí)，可以調(diào)用此點(diǎn)波束來接收；二是增加固定多點(diǎn)波束天線。衛(wèi)星設(shè)置的賦形全國波束接收天線覆蓋區(qū)域不包含服務(wù)區(qū)邊緣可能產(chǎn)生干擾的區(qū)域，通過增加固定多點(diǎn)波束接收天線的方式，可以產(chǎn)生多點(diǎn)波束，實(shí)現(xiàn)對(duì)于多個(gè)地區(qū)的有效覆蓋，使用方式與可動(dòng)單點(diǎn)波束天線類似，不過在遇到干擾時(shí)并非移動(dòng)天線，而是依照可控制的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，在指定的位置接收信號(hào)，避開干擾源；三是運(yùn)用變波束接收天線。衛(wèi)星接收天線可以采用人工或者自動(dòng)波束調(diào)零天線，一旦發(fā)現(xiàn)干擾，可以通過地面調(diào)節(jié)指令或者由系統(tǒng)自動(dòng)生成零點(diǎn)，在初步測量干擾源的同時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于干擾的抑制。

2.3 做好信號(hào)加密

一是信號(hào)接收終端加密。為保證廣播電視信號(hào)傳輸安全，提升用戶終端管理水平，可以對(duì)信號(hào)接收終端機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的加密處理。當(dāng)前，我國已經(jīng)能夠提供可供商業(yè)應(yīng)用的性能良好的密碼算法，在信號(hào)接收的裝置中，可以推廣國內(nèi)自主研發(fā)的控制字生成密碼算法，以此產(chǎn)生具備良好隨機(jī)性的控制字信息，對(duì)干擾因素進(jìn)行解決。也可以使用高強(qiáng)度對(duì)稱密碼算法，針對(duì)節(jié)目控制信息的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密操作。二是廣播電視信號(hào)節(jié)目源加密。具體來講，就是在廣播電視信號(hào)加密的基礎(chǔ)上，對(duì)節(jié)目源進(jìn)行認(rèn)證，以此來提升系統(tǒng)安全性。同時(shí)改進(jìn)直接從衛(wèi)星接收節(jié)目信號(hào)的用戶接收設(shè)備相關(guān)模塊，確保每一個(gè)正常播放的節(jié)目都具備相應(yīng)的節(jié)目源認(rèn)證信息。通過這樣的方式，可以切實(shí)保證衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)的信號(hào)傳輸安全，即便不法分子成功竊取密鑰，并通過衛(wèi)星對(duì)其本身制作的節(jié)目信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，進(jìn)入到了用戶接收系統(tǒng)的解密環(huán)節(jié)，也會(huì)因?yàn)楣?jié)目信息不具備相應(yīng)的節(jié)目源加密認(rèn)證，用戶無法對(duì)節(jié)目內(nèi)容進(jìn)行解碼，也就無法觀看節(jié)目。

2.4 重視安全管理

衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)的安全管理是保障信號(hào)安全傳輸?shù)幕A(chǔ)和前提，也是必須得到從業(yè)人員重視的問題。有關(guān)部門需要出臺(tái)相關(guān)政策法規(guī)，加大對(duì)于盜用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、惡意侵?jǐn)_衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)或者破壞通信衛(wèi)星等不法行為的處罰力度，起到良好的警示作用。同時(shí)，應(yīng)該關(guān)注衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)從業(yè)人員的培訓(xùn)工作，牢固樹立對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，確保其能夠熟練掌握相應(yīng)的操作技巧，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行操作，減少人為誤操作對(duì)于衛(wèi)星廣播電視信號(hào)傳輸?shù)挠绊?。另外，電臺(tái)、電視臺(tái)可以建立起相應(yīng)的問責(zé)機(jī)制，對(duì)于在工作中嚴(yán)重失誤的人員，進(jìn)行相應(yīng)的問責(zé)處理，如果工作人員本身能力不足又不思進(jìn)取，或者缺乏責(zé)任心，則應(yīng)該及時(shí)清除，保證職工隊(duì)伍的整體素質(zhì)。

綜上所述，衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一個(gè)開放式的通信系統(tǒng)，容易受到干擾的因素非常多，衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)抗干擾技術(shù)始終處在被動(dòng)層面，從國家到地方在這方面投入了大量的人力物力財(cái)力，然而卻未能有效解決，始終是廣播電視信號(hào)安全傳輸?shù)男念^之病。

總而言之，衛(wèi)星通信憑借覆蓋面廣的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于廣播電視信號(hào)的傳輸。當(dāng)前中央廣播電視總臺(tái)廣播、電視節(jié)目，各省衛(wèi)視節(jié)目和主要廣播節(jié)目，以及一百多套付費(fèi)節(jié)目都采用衛(wèi)星作為主要傳輸方式。正是由于衛(wèi)星廣播電視的發(fā)展使全國人民能夠收聽收看的廣播、電視節(jié)目數(shù)量大大增加。近年來，全國各地球站在總局的統(tǒng)一部署下，安全播出保障能力、防范能力以及技術(shù)隊(duì)伍水平不斷提高，在安全播出和抵御非法干擾方面取得了突出的成績。但有關(guān)部門不能滿足于此，科技日新月異，利用新技術(shù)提升廣播電視系統(tǒng)的抗干擾能力，保證信號(hào)傳輸?shù)陌踩敲總€(gè)廣播電視系統(tǒng)技術(shù)人員應(yīng)努力的方向，同時(shí)也要提升廣播電視行業(yè)的整體效率，資源共享、多點(diǎn)監(jiān)控、齊抓共管，才能為用戶提供更加穩(wěn)定、更加優(yōu)質(zhì)的廣播電視節(jié)目，在面對(duì)新形勢、新挑戰(zhàn)下，推動(dòng)廣播電視行業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

近年來量子通信技術(shù)的快速發(fā)展，將對(duì)未來的世界造成極大的影響。量子信息技術(shù)因其傳輸高效和絕對(duì)安全等特點(diǎn)，被認(rèn)為可能是下一代IT技術(shù)的支撐性研究，并成為全球物理學(xué)研究的前沿與焦點(diǎn)領(lǐng)域?！澳犹?hào)”衛(wèi)星的成功發(fā)射，使我國在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系。量子衛(wèi)星的成功發(fā)射和在軌運(yùn)行，將有助于我國在量子通信技術(shù)實(shí)用化整體水平上保持和擴(kuò)大國際領(lǐng)先地位，實(shí)現(xiàn)國家信息安全和信息技術(shù)水平跨越式提升，有望推動(dòng)我國科學(xué)家在量子科學(xué)前沿領(lǐng)域取得重大突破，對(duì)于推動(dòng)我國空間科學(xué)衛(wèi)星可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

量子通信技術(shù)的發(fā)展，也將為廣播電視信號(hào)傳輸提供全新的通信方式。量子通信具有傳統(tǒng)通信方式所不具備的絕對(duì)安全特性，不但在國家安全、金融等信息安全領(lǐng)域有著重大的應(yīng)用價(jià)值和前景，而且逐漸走進(jìn)人們的日常生活。未來量子通信將與現(xiàn)有通信深度融合，量子通信與現(xiàn)有通信的融合是一個(gè)相互取長補(bǔ)短的過程，量子通信不會(huì)完全替代現(xiàn)有的通信技術(shù)。我們應(yīng)把現(xiàn)已成熟的量子通信技術(shù)逐步應(yīng)用到廣播電視信號(hào)抗干擾系統(tǒng)中，這將大大提高廣播電視抗干擾技術(shù)，從根本上解決廣播電視信號(hào)的干擾問題。