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相關專題：
隨著信息化社會的到來，國內(nèi)外都很重視信息安全問題。衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)是信息系統(tǒng)的一種，它也有信息安全問題。早在2002年，我國有關衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)曾多次受到非法信號惡意干擾，造成嚴重后果，如何保障衛(wèi)星廣播電視的運行安全和信息安全問題已引起社會的普遍關注。衛(wèi)星廣播電視的安全是關系國家政治、經(jīng)濟和社會意識形態(tài)的頭等大事。為了確保衛(wèi)星廣播電視節(jié)目的播出、傳輸和接收的安全，對現(xiàn)有系統(tǒng)的地面設備應進行安全改造，對未來衛(wèi)星和地面設備的研制應有抗干擾能力和安全措施。
對于靜止軌道商業(yè)通信廣播衛(wèi)星而言，可以將干擾分為兩種類型：無意干擾和有意干擾。有意干擾又分兩類：信道干擾和內(nèi)容干擾。信道干擾是降低正常信號的信噪比，用噪聲來淹沒信號；內(nèi)容干擾是破解信道信號后，加入干擾內(nèi)容，進行內(nèi)容的偷換。
無意干擾
無意干擾大致來自以下三種途徑：
�。�1）來自靜止軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡干擾。它是因靜止軌道／頻率資源緊張而造成的相鄰軌道位置同頻率工作衛(wèi)星通信網(wǎng)絡之間的干擾。這種干擾可以通過衛(wèi)星網(wǎng)絡間的技術協(xié)調(diào)等措施來解決。
�。�2）來自非靜止軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡干擾。它是因與靜止軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡同頻率工作的各種非靜止軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡一起運行而引起的干擾。這種干擾通常是對非靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)參數(shù)進行約束或采用其它措施來解決。
�。�3）來自地面通信網(wǎng)絡干擾。它是因與靜止軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡同頻率工作的各種地面通信網(wǎng)絡一起運行而引起的干擾。這種干擾主要通過頻率和空間隔離及技術協(xié)調(diào)等措施來解決。
有意干擾
有意干擾亦稱人為干擾。一般包括以下幾種類型：
�。�1）盜用轉發(fā)器頻率／功率資源。干擾方利用上行地球站天線，對準選定的某顆靜止衛(wèi)星，發(fā)射已調(diào)制的射頻信號，盜用該衛(wèi)星轉發(fā)器的頻率／功率資源，以進行非法信號的傳輸。這種情形一般發(fā)生在空閑轉發(fā)器頻帶上。此種干擾較常見。
�。�2）破壞衛(wèi)星轉發(fā)器正常信號傳輸。干擾方利用上行地球站天線，對準選定的某顆靜止衛(wèi)星，發(fā)射已調(diào)制或未調(diào)制的大功率射頻信號，阻塞該衛(wèi)星的轉發(fā)器，以使正常的信號傳輸不能進行或傳輸質(zhì)量下降。
�。�3）強行衛(wèi)星轉發(fā)器傳輸非法信號。干擾方利用上行地球站天線，對準選定的某顆靜止衛(wèi)星，發(fā)射比正常信號功率大得多的已調(diào)制的射頻信號，強行衛(wèi)星轉發(fā)器傳輸非法信號，并在破譯密碼基礎上使用戶接收機收到非授權的非法信號所含的圖像等信息。
�。�4）干擾地球站正常信號接收。干擾方利用大功率無線電發(fā)射設備，對某顆靜止衛(wèi)星的下行信號直接進行干擾，使對準該衛(wèi)星的相關地球站不能收到正常信號或接收質(zhì)量下降。這種方法（例如利用置于軌道上的星載干擾機）要達到有效干擾，技術復雜，代價太大，一般不可取。
建議
為做好衛(wèi)星廣播電視安全工作，可從衛(wèi)星、上行地球站和節(jié)目發(fā)送和接收的條件接收裝置三方面采取改進措施。這些措施技術成熟，行之有效，適用于當今衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)地面設備和新建的衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)�，F(xiàn)分述如下：
�。�1）衛(wèi)星。改進措施有4條：適當減小衛(wèi)星全國波束接收天線覆蓋區(qū)；增設可移動單點波束接收天線；增設固定多點波束接收天線；合理設計轉發(fā)器接收機增益變化范圍和最小值。這4條適用于下一代衛(wèi)星，可在下一代衛(wèi)星設計中研究使用。
�。�2）上行地球站。改進措施有2條：使用大功率發(fā)射機和高增益發(fā)射天線；使用大功率MCPC上行信號推至轉發(fā)器飽和點。這2條改進措施與調(diào)節(jié)衛(wèi)星轉發(fā)器增益相結合，正是現(xiàn)有衛(wèi)星通信廣播系統(tǒng)抑制干擾采用的主要方法。在下一代衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)中可繼續(xù)采用并使其完善。
�。�3）條件接收裝置。改進措施有2條：對電視信號加擾和加密；對電視信號的節(jié)目源增設加密認證。這2條改進措施對現(xiàn)有的和未來的衛(wèi)星電視節(jié)目的發(fā)送和接收系統(tǒng)都可采用。
干擾源雙星定位技術
當衛(wèi)星受到不明干擾源侵襲時，一般都需要通過技術手段查明干擾源的準確位置，以便配合行政手段打擊干擾衛(wèi)星的非法行為。
對靜止軌道通信廣播衛(wèi)星的干擾，雙星定位法是目前定位不明干擾源位置的主要方法。
這種定位法我們國家研究使用較早。亞太通信衛(wèi)星有限公司和中國通信廣播衛(wèi)星公司合作研究雙星定位技術曾取得較好成果，并用此技術查明了干擾某衛(wèi)星不明干擾源所處的地區(qū)。由于他們僅僅測量了干擾信號到達雙星的時間差（對應為距離差），又使用時間和頻率測量精度均較差的頻譜儀進行定位測量，因此不能精確定位。
英國和美國對雙星定位技術研究投入了大量人力和物力，他們不僅測量了干擾信號到達雙星的時間差，而且測量了干擾信號到達雙星的多普勒頻率差，并最終生產(chǎn)出專用測量設備和測試程序，其系統(tǒng)定位精度有較大提高，定位范圍可達幾百平方公里。如果在此區(qū)域內(nèi)增設一個參考站進一步校準測量誤差，其定位范圍可縮小到100平方公里以內(nèi)。
�。�1）系統(tǒng)組成
整個定位系統(tǒng)由兩顆衛(wèi)星（一顆受干擾星、一顆可以利用的鄰星）、檢測站、參考站和干擾源組成。
檢測站由接收站1、接收站2以及信號合成和處理裝置組成。通過接收站1和2分別接收兩顆衛(wèi)星的信號，經(jīng)合成后，先提取干擾源至兩顆衛(wèi)星的時間差（對應距離差）和多普勒頻率差（對應相對運動速度差），再經(jīng)數(shù)據(jù)處理解算出干擾源的位置。參考站用來校準系統(tǒng)測量誤差，可以利用現(xiàn)有的地球站。相鄰衛(wèi)星用來與受干擾衛(wèi)星一起實現(xiàn)雙星定位。對它的要求是與受干擾衛(wèi)星的角距適宜，星上有與受干擾衛(wèi)星相同頻段和相同極化的轉發(fā)器。
�。�2）雙星定位原理
從理論上講，本系統(tǒng)如果能分別測量或計算出干擾源信號到達兩顆衛(wèi)星的時間（對應為距離），就可以測定干擾源的地理位置；實際上，本系統(tǒng)干擾源是被查對象，此法不能實現(xiàn)。不過，我們可以用間接方法通過測量和計算獲得干擾源信號分別到達兩顆衛(wèi)星的時間差來定位干擾源所在的區(qū)域。
從幾何學知識可知，給定一個干擾源至兩星距離差的確定值，干擾源在空間所在點的集合是一個雙曲面，該曲面的焦點是兩星的位置。曲面與地球表面交線上所有點都可能是干擾源的站址。
實際測量中，干擾源信號到達兩星的時間差（上行時間差）是通過測量干擾源信號分別經(jīng)兩星轉發(fā)到達檢測站（圖中接收站1和2）總時間差（上下行總時間差）減去兩星到達檢測站時間差（下行時間差）獲得的。對獲得數(shù)據(jù)通過工程方法進行處理可確定干擾源所在地區(qū)。此即為上述中國式雙星定位原理。
英美雙星定位原理有所改進：除了測量干擾信號上行時間差，還增測了干擾信號上行多普勒頻率差。通過時間差在地球表面上定出一條類雙曲線帶，通過多普勒頻率差在地球表面上定出一條與緯度線走向類似的曲線帶，以上兩條曲線帶交織出一個橢圓形區(qū)域。此區(qū)域即為干擾源所在區(qū)域。此種雙星定位法定位精度典型值為10-20公里（橢圓，95%概率）。
�。�3）弱信號相關檢測原理
如圖一所示，在干擾源對衛(wèi)星進行干擾時，干擾源發(fā)射天線將其天線方向圖主瓣對準要干擾的衛(wèi)星，其副瓣將同時指向相鄰的衛(wèi)星。因此可以對受干擾衛(wèi)星和鄰星轉發(fā)的干擾信號一起檢測，對干擾源進行雙星定位。由于干擾信號通過副瓣發(fā)射到鄰星，鄰星接收到的信號很微弱，必須采用相關處理技術對弱信號從噪聲中進行提取。干擾源發(fā)射的信號，分別經(jīng)過受干擾衛(wèi)星和鄰星轉發(fā)，檢測站的兩個接收站分別接收到對應的兩路信號。由于兩顆衛(wèi)星傳播路徑不同和運動速度差異，導致接收到的兩路信號之間有一定的時延差和多普勒頻率差。但是，由于接收到的兩路信號來自同一個干擾源，所以是同一信號的兩種形式。針對上述檢測站接收的信號特性，在干擾源定位系統(tǒng)中，采用頻率和時間的相關處理技術來檢測微弱信號, 信號經(jīng)過相關后，弱信號能夠從噪聲分量中分離出來。工作過程如下：
設Δt和Δf分別表示兩路信號之間的時延差和多普勒頻率差，在不同的Δt和Δf的取值下，相關函數(shù)Λ（Δt，Δf）的值不同。當Δt等于兩路信號之間的傳輸時延差，Δf等于兩路信號之間的多普勒頻率差時，相關函數(shù)Λ（Δt，Δf）有最大值。因此，測量過程就變?yōu)閷ふ姚é，Δf）函數(shù)的最大值。最大值出現(xiàn)時對應的Δt和Δf的值，即為兩路信號之間的時延差和多普勒頻率差。然后將得到的Δt和Δf的最大值送往計算機進行解算，即可確定干擾源的位置。
（4）差分法消除系統(tǒng)誤差原理
地面站接收的兩路信號之間的傳輸時延差和多普勒頻率差，除了與傳輸路徑有關外，還與星歷誤差、衛(wèi)星的轉發(fā)時延、地面站設備時延等因素有關�？梢越⒖颊�，采用差分法來減小這些誤差因素的影響。參考站向兩顆衛(wèi)星發(fā)射參考信號，經(jīng)兩顆衛(wèi)星的轉發(fā)器向地面檢測站轉發(fā)，檢測站的兩個接收站收到信號后，進行與干擾信號同樣的相關處理，測量出兩路信號間的傳輸時延差和多普勒頻率差，解算出參考站的地理位置。將此地理位置值與已知的參考站的準確地理位置值比較，其差別就是由上述各種誤差因素引起。根據(jù)已知的參考站的準確地理位置，以及測量的信號傳輸時延差和多普勒頻率差，通過數(shù)學處理，可以消除衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星轉發(fā)器、地面接收站處理系統(tǒng)、大氣和電離層等這些因素系統(tǒng)誤差對測量的影響。一般情況下，參考站與干擾源的位置愈接近，則誤差影響愈相似，誤差消除就越好。
�。�5）應用于中國直播衛(wèi)星的局限性
當某顆直播衛(wèi)星受干擾時，為了測試可行并達到一定精度，相鄰衛(wèi)星選擇條件如下：與受干擾衛(wèi)星相隔的地心角的角距范圍宜�。↘u頻段：不大于8度，3－5度較隹）；衛(wèi)星上有與受干擾衛(wèi)星同頻段和同極化的轉發(fā)器；衛(wèi)星接收服務區(qū)應覆蓋干擾源和參考站地理位置；衛(wèi)星發(fā)射服務區(qū)應覆蓋干擾源和檢測站地理位置。
根據(jù)以上條件，對中國直播衛(wèi)星的雙星定位可行性可進行如下分析：
由于國際電聯(lián)直播衛(wèi)星業(yè)務規(guī)劃明確要求各國直播衛(wèi)星服務區(qū)只能覆蓋本國地區(qū)，因此就排除了借用國外直播衛(wèi)星作相鄰衛(wèi)星的可行性；由于直播衛(wèi)星的上行頻率與通信衛(wèi)星的上行頻率不同，因此又排除了借用國內(nèi)外通信衛(wèi)星作相鄰衛(wèi)星的可行性；由于電聯(lián)指配給中國使用的可共同覆蓋中國服務區(qū)的3顆直播衛(wèi)星軌道位置（62°E；92.2°E；134°E）彼此角距甚大，因此又排除了3顆直播衛(wèi)星互用（一星受干擾，另一星作鄰星）可行性。
最后我們可以得出結論如下：當我國直播衛(wèi)星上天運行受到干擾時，是難以用現(xiàn)有雙星定位法獲取不明干擾源有效位置數(shù)據(jù)的。
摘自《通信市場》
