由于卫星传输覆盖面积非常大,进行传播时是以卫星为中继站实施信号的传输,具有传输质量高、距离远、容量大等特点,在广播电视领域快速得以发展。基于广播电视目前应用的卫星传输系统是开放的,采用一对多点的无线远程传输模式,开放性的传输系统必然容易受到外界环境、气候等因素的干扰和限制,这些都会给传输质量带来的影响,加之无线传输系统的通道是公开的,也存在无法预测的一些干扰因素。而作为公开性的通道,如果抗干扰功能不够强大,一旦遭遇有意性破坏,信号传输将直接瘫痪,故非常有必要加强抗干扰技术的研究,以确保信号的安全传输。
1、干扰类型的分析
目前,对广播电视卫星系统产生最大影响的是干扰链路上的上行干扰,它主要干扰卫星透明转发器,在地面站天线上行链路的帮助下,选择静止卫星,发送调制的射频信号,滥用并且盗用卫星转发器的资源,无论是传输调制过的射频信号还是传输在基站中的未调制的射频信号。这种大功率信号的不当传输,信号的传输质量明显下降,如果采用受干扰的调制射频信号强度远高于正常水平,无疑给该卫星转发器施加了过大的压力,迫使其非法传输信号,同时也将密码破译,用户端接收到含图像的非常授权的信息。
干扰链路上还有一种是下行干扰,干扰地面站信号接收。如果对方使用的无线电传输设备的功率非常大,则会直接干扰来自静止卫星的下行链路信号,与卫星对接的地面站的接收质量将会降低,甚至是正常信号无法接收。下行干扰技术非常复杂,要达到有效地干扰必须付出很高的代价,下行干扰通常很少采用。盗用卫星转发器资源干扰方一般采用数字电视图像和窄带信号两种手段进行干扰。数字电视图像干扰采用与正常广播信号相同的参数,导致正常图像产生“黑屏”,有时甚至产生“马赛克”现象。如果卫星上行链路信号由于任意原因被中断,则此时非法干扰将以全图形式出现。而采用窄带调制信号,这种干扰导致正常画面“马赛克”,尽管传输质量下降,但不会出现非法画面和声音。
2、干扰因素分析
2.1自然条件与人为干扰
自然条件的干扰。对电视信号的干扰雨雪衰、日凌表现得尤为突出。如果电视接收信号不断恶化,其原因是雪衰引发,这是长时间的渐变过程,通常采用改善上下行链路,补偿上行雨衰损耗的方法,也可以对下行链路雨衰做好充足的备雨量准备,使雨雪衰造成的信号功率降低及其带来的损失均可能降至最低。通常每年春分、秋分前后昌凌来临之前卫星公司都会通知各地采取相应的措施,借助对地球站天线口径的改变,促使接收信息的敏感充增强,实现干扰时间的缩短。
人为干扰。卫星传播中出现问题很多时候是因对技术系统操作不熟悉而造成操作不当。避免此类干扰因素需要从源头上解决”人”的问题。树立安全播出意识,构建一套完善的管理监控制度。其次,主要看用户在使用过程中频率、功率超范围与否,尽可能地减少同极化干扰对有意性的干扰,需要对卫星转发器加大上行功率,以压制非法信号,避免信号干扰。要想从根本上避免有意性干扰的发生,就要对抗干扰技术不断加强探究,从源头上遏制此类问题的发生。
2.2 接收系统形成的干扰
地面信号干扰。接收系统外部因素造成的信号干扰是非常普遍的,接收站和地面站都有地面无线电,微波、FM广播、雷电系统和其他信号干扰卫星发送信号的时候,并不能排除相同频率的地面信号进入下行链路的可能性。随着公众生活水平的提高和民用电器的兴起,电器在日常生活中产生的电磁波也会干扰卫星的传输。干扰接收设备,基于不同的接收设备构成了接收站,其周围的接收设备若存在接地不良现象,或者是接收设备不符合规定都极易造成干扰,设备电缆的质量尤为重要,如果其屏蔽性能差对下行链路则直接产生干扰。由于地球站的环境比较复杂,地面工业点产生的噪声等一些问题也会非常频繁地对卫星转发器不断地干扰,因此,在地球站建设之前要充分考虑到这些问题,对电磁环境做好测试工作,尽可能地消除干扰因素。
3、抗干扰技术
3.1 卫星的抗干扰技术要点分析
卫星波束接收天线有一定的接收范围,如果其覆盖区域过大会降低信号接收质量,故适当的减少其覆盖区,尽可能地让其增益衰减量大,可以有效地隔离干扰产生区域和覆盖区域,削弱外部干扰信号,保护家用卫星接收设备,外部干扰信号不能进入其接收波束。点波束无线通过MCPC的上行方式增加,对于卫星覆盖区域以外的特殊区域,可通过增加天线的方法移动点波束,必要时卫星接收天线采用可变波束来改变天线波束的形状并避免干扰源的传输区域。
3.2 地球站抗干扰技术
基于卫星地球站传播系统信道的公开性很容易受到恶意干扰,相应要求卫星地球站使用高增益、大功率高功率放的天线,提高功率储备,在卫星被干扰的状况下,采取加大上行发射功率的手段,使转发器接收机增益减少,借助大功率以遏制干挂信号,将干扰产生的影响降至最低。如果转发器在运行过程中始终处于饱和状态,非法传播信号也难以进入。建议广播电视传送尽可能地使用MCPC信号,而对SCPC信号则尽量不用,同时,为确保转发器在饱和状态下工作,增加上行信号功率的方法可以利用对弱信号的影响。数字卫星信号的优点在于当其受到干扰时不会有非法信号图像的出现能够及时“黑屏”,只要非法干扰信号功率不超过且远远小于合法信号功率,非法画面出现的可能性就不存在。
为了进一步保证信号传输的安全性,需要卫星地球站借助“智能+”大数据技术,在其监控系统中逐步地将抗干扰技术嵌入其中。随着码流比对、水印比对这两种抗技术的嵌入,将有效避免非法信号的侵入,虽然该技术可造性非常高也有很好的效果,但技术的复杂度高,相应的对地球站卫星广播电视有一定的要求,尤其是水印比对技术要求地球站将节目数据改变,对节目流必须要具备编码功能。随着新兴技术的不断涌现,在大数据语境中抗干扰技术得到快速发展并成熟,抗干扰技术会进一步得到完善,将带给传输发射工作坚实的技术保障。