無(wú)線通信系統(tǒng)抗干擾技術(shù)研究

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無(wú)線通信系統(tǒng)所處的電磁傳播環(huán)境比較復(fù)雜，受影響的干擾比較多，包括自然干擾和人為干擾，人為干擾又分為無(wú)意干擾和敵意干擾兩種。人為干擾中的敵意干擾，主要是在軍事領(lǐng)域，通過(guò)各種干擾破壞對(duì)方的信號(hào)傳輸，影響對(duì)方正常的信號(hào)接收。干擾信號(hào)的有效施放，需要在帶寬、頻率、調(diào)制方式等方面滿足干擾要求。

一、無(wú)線通信系統(tǒng)

無(wú)線通信系統(tǒng)，由干擾信號(hào)檢測(cè)模塊、收發(fā)信機(jī)模塊、控制模塊、計(jì)算機(jī)模塊四個(gè)部分組成。無(wú)線通信系統(tǒng)是在干擾通信的檢測(cè)模塊，利用濾波器和混頻器，將天線所接受的無(wú)線干擾信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)，通過(guò)A/D將中頻信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再將所采集的干擾信號(hào)參數(shù)，采用DSP輸入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)根據(jù)所輸入的干擾信號(hào)參數(shù)，采取針對(duì)性的抗干擾措施，重新設(shè)定數(shù)據(jù)的傳輸碼率，改變相應(yīng)的調(diào)制參數(shù)，將調(diào)整后的信息傳輸至無(wú)線通信系統(tǒng)。

二、無(wú)線通信系統(tǒng)干擾

無(wú)線通信系統(tǒng)干擾主要有同頻干擾、鄰頻干擾和互調(diào)干擾。同頻干擾是指在無(wú)線電磁波傳播環(huán)境中，干擾信號(hào)與有用信號(hào)出現(xiàn)在相同的載頻，接收機(jī)在接收有用信號(hào)的同時(shí)，也受到其他干擾信號(hào)的影響。減少同頻干擾，主要是通過(guò)功率控制技術(shù)降低干擾信號(hào)的功率。功率控制是基于3G系統(tǒng)的一種技術(shù)手段，通過(guò)計(jì)算移動(dòng)臺(tái)與基站之間發(fā)射功率的最小值，對(duì)用戶移動(dòng)設(shè)備發(fā)射信號(hào)的功率進(jìn)行限制，以此減少各個(gè)移動(dòng)臺(tái)之間的干擾[1]。鄰頻干擾是指有用信號(hào)與干擾信號(hào)出現(xiàn)的載頻相近，干擾信號(hào)與有用信號(hào)都進(jìn)入接收機(jī)接收信號(hào)的頻帶內(nèi)，對(duì)有用信號(hào)的接收形成一定的干擾?；フ{(diào)干擾也稱(chēng)交調(diào)干擾，是指兩種以上頻率的有用信號(hào)，在非線性電路中互相調(diào)制，形成新的頻率成分有用信號(hào)數(shù)量越多，所形成的新的頻率成分也會(huì)越復(fù)雜。若所形成的新的頻率成分，處于接收機(jī)的頻帶范圍之內(nèi)，則接收機(jī)的正常接收會(huì)受到干擾。

三、無(wú)線通信系統(tǒng)抗干擾技術(shù)

（一）MIMO技術(shù)

MIMO技術(shù)也稱(chēng)多入多出技術(shù)，通過(guò)天線在信號(hào)發(fā)射端完成多個(gè)信號(hào)的發(fā)射，在信號(hào)接收端對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行疊加，使其形成完整的有用信號(hào)。系統(tǒng)容量是通信系統(tǒng)中相對(duì)比較重要的一個(gè)指標(biāo)，而MIMO技術(shù)的應(yīng)用實(shí)質(zhì)，就是以系統(tǒng)容量公式為基礎(chǔ)，相對(duì)于無(wú)線電信號(hào)傳播環(huán)境統(tǒng)計(jì)模型瑞利衰落信道來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)容量公式可表示為：C=[min(M,N)]Blog2(ρ/2)在系統(tǒng)容量公式中，B表示信號(hào)帶寬，ρ表示接受信噪比，min函數(shù)為最小數(shù)，M,N分別為接收、發(fā)射天線的數(shù)目。由系統(tǒng)容量公式可知，在確定功率與帶寬的前提下，同時(shí)增加發(fā)射、接收天線的數(shù)目，無(wú)線信道的系統(tǒng)容量也會(huì)有一定程度的提升。在某種意義上，要提升系統(tǒng)容量，可以通過(guò)增加發(fā)射、接收的天線數(shù)目來(lái)實(shí)現(xiàn)[2]。在提升無(wú)線信道系統(tǒng)容量的同時(shí)，有用信號(hào)相應(yīng)的信噪比也會(huì)隨之增加，無(wú)線信道本質(zhì)上的抗干擾性能也有一定提高。

（二）跳頻擴(kuò)頻技術(shù)

跳頻擴(kuò)頻技術(shù)也稱(chēng)FHSS技術(shù)，通過(guò)載波頻率，在多個(gè)頻率點(diǎn)上形成偽隨機(jī)跳變的形式，以此減少某個(gè)頻段上的自然、人為干擾。跳頻技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)是確定偽隨機(jī)碼序列，發(fā)射方與接收方需要做出一致的偽隨機(jī)跳變，保證電磁信號(hào)的正常發(fā)射和接收。香農(nóng)定理中的最大傳輸速率公式為：C=Blog2（1+S/N）最大傳輸速率公式中，B表示碼元速率，S/N表示信噪比。要保證同樣的傳輸速率，可在較低的信噪比下，通過(guò)增加碼元速率來(lái)實(shí)現(xiàn)。跳頻擴(kuò)頻技術(shù)如圖所示。

（三）智能天線技術(shù)

智能天線在無(wú)線通信中的應(yīng)用，以數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)設(shè)定無(wú)線信號(hào)發(fā)送的方向，提高相應(yīng)的頻譜利用率，增強(qiáng)無(wú)線通信抗干擾能力。智能天線能夠利用擴(kuò)頻碼、頻率、時(shí)間以及空間域，在不增加系統(tǒng)復(fù)雜度的前提下，擴(kuò)大系統(tǒng)容量。智能天線中的自適應(yīng)天線陣列，通過(guò)關(guān)聯(lián)移動(dòng)用戶，實(shí)時(shí)了解接收端的具體坐標(biāo)，根據(jù)坐標(biāo)準(zhǔn)確發(fā)射無(wú)線信號(hào)，在增強(qiáng)接收端信號(hào)強(qiáng)度的同時(shí)，提升系統(tǒng)抗干擾性能。

（四）認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)

頻譜作為無(wú)線通信中的重要資源，也是形成干擾的主要因素之一。認(rèn)知無(wú)線電能夠主動(dòng)分析實(shí)時(shí)的頻譜環(huán)境，充分利用未被占用的信號(hào)頻段，以此增加系統(tǒng)容量，提高無(wú)線通信效率。此外，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)可以認(rèn)知和學(xué)習(xí)自身的頻譜環(huán)境，根據(jù)以往的錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)分析當(dāng)前的頻譜環(huán)境，在頻段的使用上有一定的主次性，也體現(xiàn)出一定的智能性。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)通過(guò)有效利用頻譜資源，減少了相應(yīng)的信號(hào)干擾。

（五）混合抗干擾技術(shù)

無(wú)線通信中的信號(hào)干擾大多相互作用，需要根據(jù)各種無(wú)線通信系統(tǒng)的實(shí)際情況，選擇合適的抗干擾技術(shù)進(jìn)行混合利用，最大限度提升無(wú)線通信系統(tǒng)的抗干擾性能。如頻率跳變技術(shù)與時(shí)間跳變技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)與MIMO技術(shù)的結(jié)合使用，可以使擴(kuò)頻比例達(dá)到最大值。而這些抗干擾技術(shù)的混合使用，會(huì)在一定程度上提高無(wú)線通信系統(tǒng)的復(fù)雜度，相應(yīng)的維護(hù)難度也比較大。

結(jié)語(yǔ)

無(wú)線通信受電磁傳播環(huán)境的影響，容易受到各種干擾信號(hào)的影響，隨著無(wú)線通信的進(jìn)一步發(fā)展，相應(yīng)的抗干擾技術(shù)也在不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，系統(tǒng)的抗干擾性能也會(huì)隨之日益提升。無(wú)線通信的移動(dòng)性、高效性和方便性，在通信方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)大，提升無(wú)線通信系統(tǒng)的抗干擾性能，也會(huì)在一定程度上推動(dòng)無(wú)線通信的進(jìn)一步發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信系統(tǒng)的智能化。

作者：呂金飛 單位：裝備學(xué)院昌平士官學(xué)校