軍事衛(wèi)星通信中干擾形式的判斷與應對措施研究*

鄭士偉，史占武，韓 剛

（中國人民解放軍91917部隊，北京 102100）

軍事衛(wèi)星通信中干擾形式的判斷與應對措施研究*

鄭士偉，史占武，韓 剛

（中國人民解放軍91917部隊，北京 102100）

軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)容易遭受敵方實施的人為干擾，而人為干擾主要有地基干擾、天基干擾和空基干擾三種形式。在分析衛(wèi)星通信鏈路上被干擾的對象和干擾形式的基礎(chǔ)上，提出了干擾形式的判斷方法。鑒于敵方的人為干擾可能采取不同的干擾形式對我通信鏈路的不同部位實施干擾，作戰(zhàn)單元可以據(jù)此通過分析干擾信號的頻譜特征，在監(jiān)測管理部門或?qū)Χ苏镜募夹g(shù)支持下，快速準確地判斷出敵方采取的干擾形式，并根據(jù)敵方的干擾形式采取行之有效的應對措施。

軍事衛(wèi)星通信；干擾；干擾形式；頻譜

0 引 言

衛(wèi)星通信具有覆蓋區(qū)域廣﹑通信容量大﹑通信質(zhì)量好﹑通信距離遠且通信成本與通信距離無關(guān)等優(yōu)勢，因此在軍事通信中的應用越來越廣泛。衛(wèi)星通信屬于無線電通信的范疇，容易遭受各種干擾的影響。尤其是軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)，除了非人為干擾的影響外，還要應對敵方實施的人為干擾；且與非人為干擾相比，人為干擾的目的性更強，手段更加多樣，也更加難以應對。對于多數(shù)作戰(zhàn)單元來說，它不太關(guān)心抗干擾技術(shù)與體制應用的探究，而是更加關(guān)心在現(xiàn)有的技術(shù)條件與通信體制下，如何快速判斷出敵方采用的人為干擾形式，以及可以采取何種行之有效的措施來應對這種人為干擾。本文對衛(wèi)星通信鏈路上被干擾的對象和敵方可能采取的干擾形式進行簡要分析，總結(jié)各種形式的人為干擾的特征，提出了干擾形式的判斷方法。作戰(zhàn)單元可以通過分析干擾信號的頻譜特征，快速準確地判斷出敵方采取的干擾形式，并根據(jù)干擾形式采取行之有效的應對措施。

1 衛(wèi)星通信的干擾形式分析

如圖1所示，從發(fā)端地球站A到收端地球站B的一條通信鏈路，由上行傳播路徑﹑通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器﹑下行傳播路徑三部分組成[1]。發(fā)端地球站以頻率f1向衛(wèi)星發(fā)射信號，通信衛(wèi)星以頻率f2向地面轉(zhuǎn)發(fā)信號。

圖1 衛(wèi)星通信鏈路組成

敵方對軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)實施人為干擾時，可能以通信鏈路上的任意一部分作為干擾對象。根據(jù)被干擾的對象不同，人為干擾可以分為對上行鏈路的干擾﹑對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的干擾和對下行鏈路的干擾三種。

通常所說的上行鏈路干擾，是針對上行通信信號的壓制式干擾或欺騙式干擾。干擾信號經(jīng)過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)到達接收方，使得接收方無法正常解調(diào)。尤其是欺騙式干擾，與工作信號很難區(qū)分，具有一定的欺騙性。對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的干擾，主要通過發(fā)射大功率干擾信號影響衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器正常工作。干擾信號只需在轉(zhuǎn)發(fā)器的頻帶內(nèi)，就可以影響整個轉(zhuǎn)發(fā)器信號的性能。尤其當干擾功率過大而將轉(zhuǎn)發(fā)器推向飽和時，將使整個轉(zhuǎn)發(fā)器的通信鏈路癱瘓。對上行鏈路的干擾與對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的干擾的相同點，是都有信號經(jīng)過了衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的轉(zhuǎn)發(fā)；區(qū)別則是實施上行鏈路干擾時發(fā)射的信號頻帶較窄，功率較小，轉(zhuǎn)發(fā)器仍能工作；而實施衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的干擾時，通常一個甚至多個相鄰的轉(zhuǎn)發(fā)器都無法正常工作。下行鏈路干擾是指在衛(wèi)星與地球站之間的下行鏈路空間內(nèi)，對地球站方向發(fā)射壓制式干擾或欺騙式干擾，影響作用范圍內(nèi)地球站的正常接收。下行鏈路干擾對地面發(fā)射信號，不對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射信號，因此對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器沒有影響，只對作用范圍內(nèi)的地球站的正確接收產(chǎn)生影響。

如果按干擾站所處地理位置的不同來劃分，衛(wèi)星通信系統(tǒng)可能受到的干擾主要有三種形式，即地基干擾﹑天基干擾和空基干擾[1]。

地基干擾以地面固定﹑車載和艦載等大型干擾站為主。這類干擾一般可以發(fā)射較大的干擾功率，可以實施上行鏈路干擾或衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器干擾，且通常通過發(fā)射較大的功率使轉(zhuǎn)發(fā)器被推飽和，造成阻塞式干擾。地基干擾站無法直接指向接收站發(fā)射信號，因此無法實施有效的下行鏈路干擾。

空基干擾以電子站飛機和升空平臺上的干擾站為主。干擾站機動靈活，易于實施突發(fā)性干擾，但由于發(fā)射功率受限，很難實施上行鏈路和轉(zhuǎn)發(fā)器干擾，主要干擾下行鏈路。

天基干擾以航天器和低軌衛(wèi)星上的干擾站為主，干擾時間受限，干擾功率較小，但有距離優(yōu)勢，可以干擾上行或下行鏈路。干擾下行鏈路時，作用范圍比空基干擾大。

由于衛(wèi)星暴露于覆蓋區(qū)上空，所以通過朝衛(wèi)星發(fā)射干擾信號來對上行鏈路或衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器實施干擾的方式一直是最優(yōu)選用的干擾手段。因此，衛(wèi)星通信可能遭受的最大干擾威脅是來自地面上固定或移動的大功率干擾機[2-4]。但出于自我保護的考慮，敵方的地基干擾站一般不可能太靠近我方控制區(qū)域來實施干擾，通常遠離我方地球站所處的區(qū)域。

干擾下行鏈路時，干擾源需要在接收站天線波束范圍內(nèi)。因此，干擾源對被干擾設(shè)備的作用范圍小，同時只能干擾一個或幾個地球站。但是，實施下行鏈路干擾時，干擾源相對衛(wèi)星來說，在與地球站的距離上具有絕對優(yōu)勢，因此具有很大的功率優(yōu)勢。通過簡單的設(shè)備和很小的功率，它就可以收到良好的干擾效果，特別是對天線口徑較小﹑方向性弱的戰(zhàn)術(shù)通信終端危害極大。

機載干擾設(shè)備用于干擾下行鏈路時非常有效。因為機載設(shè)備具有移動性，容易展開，能夠?qū)σ欢ǖ膮^(qū)域?qū)嵤┏掷m(xù)性干擾。低軌道星載干擾機對下行干擾具有有限的影響。雖然低軌道衛(wèi)星能夠有效地干擾更大的區(qū)域，但由于低軌道衛(wèi)星較快的移動速度，對被干擾站具有相對較短的可視時間。如果采用多顆衛(wèi)星的低軌道系統(tǒng)進行干擾，則又大大增加了干擾方的成本。另外，低軌道衛(wèi)星本身面臨著不斷發(fā)展的地基武器的攻擊，因此采用低軌道衛(wèi)星實施干擾的性價比不高。

空基干擾和天基干擾也可能朝衛(wèi)星方向發(fā)射信號來實施上行鏈路干擾或衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器干擾。雖然由于干擾機功率的限制，實施干擾的作用不如地基干擾明顯，但并不能完全不予以考慮。

2 衛(wèi)星通信干擾形式的判斷方法

軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，地球站受到敵方的人為干擾時，準確判斷出敵方所采用的干擾形式，是采取合理應對措施的前提。對于多數(shù)地球站尤其是機動站來說，技術(shù)力量薄弱，很難對干擾及應對措施進行系統(tǒng)分析。在現(xiàn)有的技術(shù)條件與通信體制下，如何采用相對簡單的方法迅速判斷出干擾形式，進而確定采取何種應對措施，是值得研究的問題。本文從作戰(zhàn)單元的角度出發(fā)，利用頻譜分析儀進行頻譜分析，可以快速準確地判斷出干擾形式。由于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的抗干擾需要由衛(wèi)星監(jiān)測管理部門采取相應的措施，作戰(zhàn)單元無力解決，因此本文中把轉(zhuǎn)發(fā)器干擾也歸類為上行鏈路干擾，而將干擾對象簡單區(qū)分為上行鏈路干擾和下行鏈路干擾。首先，依據(jù)通信雙方是否在同一個波束覆蓋范圍內(nèi)，將干擾形式判斷分為兩類進行分析。

2.1 通信雙方處于同一個波束覆蓋范圍內(nèi)

通信雙方處于同一個波束覆蓋范圍內(nèi)，受干擾的地球站使用頻譜分析儀查看接收支路時，可以同時看到本站與對端站發(fā)射到衛(wèi)星并經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信號。首先，使用頻譜分析儀查看接收信號的頻譜，確定轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)是否存在干擾載波。如果不存在干擾載波，而本站能夠正確接收，對端站無法正確接收，則敵方實施的是對對端站的下行鏈路干擾；如果轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)存在干擾載波，則根據(jù)干擾載波是在本站的發(fā)射頻率處還是接收頻率處，以進行下一步判斷。如果干擾載波在本站的發(fā)射頻率處而導致對端站無法正確接收，那么敵方實施的是對我站的上行鏈路干擾；如果干擾載波在本站的接收頻率處而導致本站無法正確接收，那么敵方可能實施的是對本站的下行鏈路干擾或?qū)Χ苏镜纳闲墟溌犯蓴_。此時，需要將干擾情況向監(jiān)測管理部門反映，并向監(jiān)測管理部門提出申請，請對方協(xié)助檢查干擾信號是否經(jīng)過了轉(zhuǎn)發(fā)器的轉(zhuǎn)發(fā)。如果此信號經(jīng)過轉(zhuǎn)發(fā)器的轉(zhuǎn)發(fā)，則可以判斷為對對端站上行鏈路干擾；如果未經(jīng)過轉(zhuǎn)發(fā)器的轉(zhuǎn)發(fā)，則可以判斷為對本站下行鏈路的干擾。具體的，判斷過程如圖2所示。

圖2 收發(fā)雙方在同一波束時的干擾判斷

如果通信雙方除了衛(wèi)星通信以外，還有其他通信手段可以溝通，則不需要經(jīng)過監(jiān)測管理部門的協(xié)助也可以判斷出是否經(jīng)過了轉(zhuǎn)發(fā)器的轉(zhuǎn)發(fā)。如果干擾載波在本站接收頻率處導致本站無法正確接收，可以請對端站查看頻譜。如果對端站發(fā)射頻率處沒有干擾載波，則可判斷是對本站的下行鏈路干擾；如果對端站發(fā)射頻率處有干擾載波，則可判斷是對對端站的上行鏈路干擾。

對本站下行鏈路的干擾可能是空基干擾或天基干擾。如果這一干擾從時間上有規(guī)律可循，即周期性出現(xiàn)，則可以判斷為干擾下行鏈路的天基干擾；如果這一干擾持續(xù)出現(xiàn)，則可以判斷為干擾本站下行鏈路的空基干擾[5]。

對上行鏈路的干擾需要由監(jiān)測管理部門進行干擾源定位。如果干擾源與通信雙方均不在同一地理位置，且移動緩慢甚至不移動，則可以歸于地基干擾。如果干擾源與通信的某一方在同一地理位置附近，且移動緩慢，則應為空基干擾；移動較快且有周期性規(guī)律時，可以判斷為天基干擾。

2.2 通信雙方處于不同的波束覆蓋范圍內(nèi)

通信雙方處于不同的波束覆蓋范圍內(nèi)時，使用的是波束間交鏈轉(zhuǎn)發(fā)器。使用頻譜儀分析儀查看接收信號的頻譜時，僅能查看到對端站發(fā)射并經(jīng)過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信號，而無法查看到本站發(fā)射到衛(wèi)星的信號。如果發(fā)現(xiàn)在本站的接收頻率處出現(xiàn)干擾載波而導致本站無法正確接收，則敵方可能實施的是對本站的下行鏈路干擾或?qū)Χ苏镜纳闲墟溌犯蓴_；如果本站的接收頻率上未見干擾載波，則敵方可能實施的是對本站的上行鏈路干擾或?qū)Χ苏镜南滦墟溌犯蓴_。至于是上行鏈路干擾還是下行鏈路干擾以及具體的干擾形式判斷，與第2.1章節(jié)中所述的相同，即通過檢查干擾信號是否經(jīng)過了衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的轉(zhuǎn)發(fā)來判斷干擾對象，通過分析干擾信號的特征來判斷干擾形式。具體的判斷過程如圖3所示。

圖3 收發(fā)雙方在不同波束時的干擾判斷

3 衛(wèi)星通信干擾的應對措施

通過分析，判斷出敵方采用的干擾形式后，可針對不同的干擾形式選擇相應的應對措施。

情形一，如果敵方采用的是地基干擾，可以由監(jiān)測管理部門進行干擾源定位。如果衛(wèi)星天線是自適應調(diào)零天線，則可以通過調(diào)整天線的零點指向，使波束零點方向指向干擾源所在區(qū)域，以消除干擾影響，并向指揮部報告干擾源位置，派出戰(zhàn)斗分隊對干擾源進行火力打擊。

情形二，如果敵方采用的是空基干擾，則通常會影響一定范圍內(nèi)的正常接收，需從頻譜上進一步分析敵方干擾頻段。如果是窄帶干擾，可以選擇未被干擾的頻段更換工作頻率工作；如果是寬帶干擾，被干擾的固定站可以選擇使用遠離被干擾地域的地球站的天線﹑射頻系統(tǒng)和調(diào)制解調(diào)器進行信號的收發(fā)，然后通過地面有線網(wǎng)絡(luò)將基帶信號傳遞至本站，而機動站則可以向干擾區(qū)域的邊緣機動。同時，需向指揮部報告干擾信號，請求火力支援，打擊敵方干擾源飛機。

情形三，如果敵方采用的是天基干擾，則通常會影響比較大的區(qū)域。但是，由于天基的航天器或地軌道衛(wèi)星運行周期固定，干擾時間有規(guī)律，因此可以在干擾源經(jīng)過上空造成干擾時保持靜默，在干擾源對地球站不可視即無法實施干擾的時段繼續(xù)通信，同時向指揮部報告干擾情況，請求火力支援，打擊敵方的航天器。

4 結(jié) 語

本文對軍事衛(wèi)星通信中可能出現(xiàn)的敵方人為干擾進行了簡要分析，敵方的人為干擾可能采取不同的干擾形式對我通信鏈路的不同部位實施干擾。作為作戰(zhàn)單元的地球站，可以通過使用頻譜分析儀查看干擾載波的情況，并在監(jiān)測管理部門或?qū)Χ苏镜募夹g(shù)支持下，快速準確地判斷出干擾形式，并針對不同的干擾形式采用有效的應對措施。

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HUANG Xiao-fei,XU Chi.Reasearch on Satellite Communication Jamming Modes[J].Aerospace Electronic Warfare,2011,27(06):17-19.

Judgment and Countermeasure of M ilitary Satellite Communications Interference

ZHENG Shi-wei, SHI Zhan-wu, HAN Gang

(PLA Unit 91917, Beijing 102100, China)

Military satellite communications systems are vulnerable to the artificial interference implemented by the enemy, and this artificial interference mainly involves three types of ground-based interference, space-based interference and air-based interference. Based on analysis of the interfered objects and interference forms on satellite communication link, the judgment method of interference types is proposed. In view that the enemy may take different forms of interference and influence different parts of the communication link, the combat unit can judge the enemy’s form of interference rapidly and accurately by analyzing the spectrum characteristics of interfering signal and with the technical support of monitor management, and thus take effective countermeasures according to the enemy's interference form.

military satellite communication; interference; interference form; spectrum

TN927

A

1002-0802(2016)-11-1438-04

10.3969/j.issn.1002-0802.2016.11.005

鄭士偉（1979—），男，碩士，教授，主要研究方向為衛(wèi)星通信；

史占武（1971—），男，學士，工程師，主要研究方向為通信工程；

韓 剛（1981—），男，碩士，工程師，主要研究方向為通信工程。

2016-07-16；

2016-10-13 Received date:2016-07-16;Revised date:2016-10-13