《国防低地球轨道（LEO）卫星通信弹性研究》最新79页报告

本文件探讨国防应用领域具备韧性的低地球轨道（LEO）卫星通信（SATCOM），聚焦商业LEO星座天地射频（RF）通信链路的抗干扰能力。报告概述针对LEO卫星通信的射频干扰（含无意与蓄意干扰），并剖析卫星通信运行关键环节的脆弱性及应对策略，包括运营商网络注册、星座联络维持、卫星及有效载荷控制等。与地面商业蜂窝通信网络不同，商业LEO星座尚未实现标准化，多数运行细节属商业机密。因此本研究借鉴其他网络通信系统的核心流程与前沿技术，明确需深化研究的领域。

大型LEO卫星星座在支撑国防安全领域潜力显著，尤其适用于北极及北部等缺乏通信基础设施的区域，并能提供超视距链路服务。其可提供真正的全球覆盖、低时延与高带宽网络服务。然而近地轨道特性给通信系统设计与网络运维带来挑战，可能导致传输鲁棒性与通信韧性存在脆弱性。本研究评估LEO卫星通信天地射频链路的韧性问题，并探索提升抗毁能力与增强系统韧性的可行策略。

国防部门正在研究卫星网络架构以支持未来大陆防御能力。可扩展的低地球轨道（LEO）卫星星座能提供真正的全球覆盖、低时延与高带宽服务，是支撑现代国防通信的理想解决方案。LEO卫星通信（SATCOM）概念最初于1990年代提出，旨在提供来自太空的低时延语音与数据服务。然而由于当时面临的技术与资金挑战——特别是相较于地面蜂窝网络和地球静止轨道（GEO）卫星系统——其经济可行性表现不佳，导致多数LEO项目被放弃或破产。近年来得益于技术进步、持续增长的通信需求及经济发展，工业界与学术界对LEO卫星通信服务的关注度显著提升。目前Telesat、SpaceX、OneWeb、三星和亚马逊等企业主导的巨型星座正处于持续发展阶段。

LEO空间能力体系通常包含：由LEO卫星及可选星间链路（ISL）构成的空间段；涵盖用户终端、信关站及控制站的地面段；以及连接天地两段的空地基站通信链路。LEO卫星典型部署于地球表面300至2000公里高度[9, 10]（相关轨道覆盖区示意图参见图1）。近地特性使其特别适用于地球观测与低时延通信，但同时也导致轨道周期短、卫星覆盖区小以及星地异步运动等技术挑战：

当LEO卫星沿轨道运行时，每次过顶仅能维持对地面特定点的短暂覆盖。例如在1000公里高度、60°倾角轨道运行的卫星最大可视时间不足15分钟。要实现全天候全球连续覆盖，需部署超过32颗卫星。因此需多颗LEO卫星协同构成星座以执行任务。
为维持稳定的天地链路，LEO卫星通信系统通常需实施连续天线转向控制。与此相关的星间切换技术也成为此类星座网络的核心操作。
LEO卫星在非地球同步轨道运行时与地球自转存在异步性，其天地链路的传播环境具有时变特性，需通过传输技术与网络管理手段解决。
由于LEO卫星相对于地表特定点的运动速度通常达每秒数百公里且持续变化，天地链路信号会产生显著的时变多普勒频移。
在低于2000公里的轨道高度，显著的大气阻力将改变卫星运行轨迹，星座运营商需持续跟踪卫星轨道并进行必要修正。

图1：LEO、MEO与GEO卫星覆盖区示意图。

近地轨道引发的多重挑战导致LEO卫星通信网络需采用特殊设计与操作，可能暴露传输鲁棒性与系统韧性的脆弱环节。本报告聚焦天地射频（RF）链路抗干扰韧性（尤其针对恶意干扰攻击），开展LEO卫星通信韧性研究。综合分析涵盖上行/下行链路干扰、固定与移动平台的用户终端、以及LEO星座卫星相对运动等因素。本研究旨在：梳理现有及潜在射频干扰攻击手段；评估商业LEO卫星通信系统应对此类攻击的脆弱性；探索增强抗毁能力与系统韧性的研究方向。脆弱性评估同时考量恶意干扰攻击的实施难度与攻击效能。需特别指出，商业LEO卫星通信领域开放度与标准化程度较低，现有星座所采用通信技术细节尚未完全公开。因此本研究不仅涵盖LEO天地射频传输关键操作，同时纳入应对近地轨道挑战的前沿技术。

报告结构如下：第二节概述可能破坏天地射频连接的无意干扰与蓄意干扰；第三节分析LEO卫星通信关键操作解决方案的韧性及其改进方向（涵盖用户侧网络注册、卫星跟踪、天线转向、星间切换及运营商遥测跟踪与控制（TT&C））；第四节评估LEO卫星通信前沿技术的韧性，包括多样化参考信号、动态资源管理、自适应传输与差错控制机制；第五节为报告总结。