无线通信抗干扰技术性能研究孔祥龙

无线通信抗干扰技术性能研究孔祥龙

孔祥龙

天津市邮电设计院有限责任公司天津300040

摘要：随着我国科技水平的不断进步，无线通信技术被广泛应用于国民的日常生产、生活中。尤其是对军事领域来说，无线通信技术大幅度提升了整体军事水平，同时也推动了我国综合国力的提升。但在无线通信应用过程中，由于受到各方面因素的影响，会导致信号无法正常传输，对通信信号的质量造成一定损耗。因此，为了促进现代化科学技术发展，便要加强对无线通信抗干扰技术性能的研究。

关键词：无线通信；抗干扰技术；性能

1.当前无线通信网络传播环境

在当前的无线通信领域，传播环境复杂性决定了对无线通信干扰面临的严峻形势。其主要体现在：（1）无线通信信号的传播路径复杂多变。这方面不仅仅是通信信号传播过程产生的自身损耗，而且，因为城市化进程的不断加快，高层建设不断出现，还有自然条件和地形的影响（如山地、丘陵等）往往会以导致无线信号在传播过程中出现畸变，再加各种大功率设备的信号干扰，当多种电磁干扰信号相互叠加，造成无线通信信号的传播质量受到严重影响。（2）无线通信的传播通道对于其他的无线设备是相对开放的一个空间，当有多个无线通信系统与通信设备时，如果某一无线设备信号传播的过程中对其他无线信号出现产生的干扰度很高或信号衰落很大的情况下，就会导致无线通信信号在到达其接收端出现两种情况，一是由于路径损耗和多径衰落，导致只能接收到非常微弱通信信号。二是接收信号相对于干扰很微弱，这主要是因通信链路中的干扰信号相对于期望信号很大造成的。

2.无线通信抗干扰技术概述

（1）无线通信效果：无线通信的效果，与大量因素有关，其中无线传播环境便属于非常重要的一种。当前，通信领域的无线传播环境主要包括两种，分别为远距离通信的环境，以及多系统条件下的无线传播环境。两种环境下，数据信息的传播均十分复杂。（2）无线通信干扰因素：从无线信道的特点来看，其对于所有无线设备均具有开放性，无线信号的传输过程，不仅存在路径损耗，同时也会受地理环境等因素的影响，而导致信号在接收时发现畸变，对通信质量的影响较大。无线信号从发送端到接收端的传输过程，需要经过大量的路径，由此所带来的损耗，会对信号本身造成极大的削弱。如环境中同时存在丘陵以及树木等，信号还会被进一步干扰，导致最终所接受到的信号质量严重下降。（3）无线通信抗干扰技术：为解决上述问题，通信领域针对远距离通信的无线传播环境，以及多系统条件下的无线传播环境，都提出了具体的优化措施，要求相应抗干扰技术应用其中，以使数据信息的传输质量得到进一步的提高。技术的性能能否有效发挥，是决定着抗干扰效果的关键，鉴于此，对其性能进行研究与验证非常必要。

3.无线通信中较常见的抗干扰技术

3.1调频技术

调频技术相对来说是一种比较成熟的常用的抗干扰技术，它主要是用民用的。民用的使用量和使用频率都比较大，因此也要求有相应的稳定的抗干扰技术作为支撑。调频技术的一个核心就是根据相应的规律来回跳变来实现抗干扰的，它具有灵活多变的特点。通常来讲无线通信系统工作性能的好与坏完全可以通过直接观察它的调速来判断。通信系统抗干扰能力越好越强，则调速也就越快。通信抗干扰能力越弱，则调速也就越慢。

3.2扩频技术

扩频技术的作用就是能够把无线通信中发射和接受的信号以一种隐藏的形式附加在噪声中。直接序列扩频技术的应用是扩频技术在实际中最为常用的一种方法。通过这种方法可以有效地把干扰降到最低或者完全消除，使用户在使用过程中能够得到良好的通信体验，因此在实际应用中备受好评，被人们广泛采纳和使用。

3.3混合技术

混合技术顾名思义就是多种抗干扰技术的混合，它利用多种抗干扰技术，并把它们组合起来充分利用各技术的优点，抛弃各技术的缺点来组成各种混合技术。虽然采用混合技术会比单独采用单一的抗干扰技术复杂、成本高，但将不同的抗干扰技术结合起来综合利用将会对无线通信系统抗干扰技术的抗干扰性有很大的提高，无论是在通信的质量方面还是在对抗外界各种不确定的干扰因素上。虽然采用混合抗干扰技术在短期内会增加设备成本以及各种管理、人工成本，但从长期来看混合技术的分摊成本会较低，同时也较为经济。

3.4互调干扰

互调干扰有三类：接收机互调干扰、发射机互调干扰、外部效应引起的互调干扰等。（1）接收机互调干扰：其主要产生于在接收机的前端电路，当在同一时间有两个或两个以上接收频率偏离的干扰信号一同进入接收机时，因为变频器和高频放大器存在的非线性，使得接收机在调制时产生互调频率，然后互调频率对接收机频带内造成的干扰。（2）发射机互调干扰：其产生干扰的主要原因是因RF共用器件或者其他信道的发射信号耦合至本机或发射机末端，在功放电路中相互调制后的发射信号产生出新的频率组合，这个频率组合同有用的无线信号一同发射传播出去，从而对通信接收端形成干扰。（3）外部效应引起的互调干扰：其产生的主要原因是在发射端的传输电路中，通常会出现在传输过程中异种金属接触导致非线性的干扰，也有的是因为天线或者反馈线接头等出现不良的接触，在强射频电场中，因为检波的作用产生出互调干扰。另一方面，气象环境的恶劣变化也会产生不同程度的干扰，这种外部效应引起的互调干扰特性比较复杂。

3.5同频干扰

当无线通信设备发出的有用信号的载频与无用信号的载频一致时，会对接收机在接收同频道有用信号产生干扰，这种干扰统称为同频干扰。同频干扰会导致信号稳定性差，出现掉线等。针对频点，在某个小区内不断的使之分裂为微小区，这时同频干扰就会加大，因为对于同一个频点必须要有一定的距离才能复用。降低和解决同频干扰的主要措施有：降低接收机灵敏度；降低发射机功率；更换工作频率；为降低对同频保护度要求，相邻发射台的载频采用2/3行频（10KHz）偏置；降低天线高度或增益等等。

4.无线通信抗干扰性能的分析

4.1多径衰落信道中二维扩频信号的极限性能

在极端恶劣的环境下，为避免通信质量过差，扩频信号得到了广泛应用。从本质上看，扩频信号属于抗干扰承载体的一种，从理论上看，将其应用到恶劣环境下的通信系统中，可起到一定的抗干扰作用。为判断多径衰落信道中二维扩频信号的极限性能，通过建立系统模型的方法，对其性能进行了分析，并通过仿真的方法，使其在抗干扰方面的效果得到了展示：（1）系统模型的建立：在无线通信系统中，发射机、接收机、信道是三大主要构成部分，系统模型的建立，需全面涵盖上述几部分内容，对此，分别针对发射机、接收机、信道建立了相应的系统模型。（2）性能分析：分别对处理增益以及处理增益上限进行了分析。考虑充分散射多径衰落信道中，二维扩频的BPSK调制信号，采用联合相干非相干检测算法，完成了处理增益分析的过程。在此基础上，考虑接收矩阵R对整数个相干区域的划分功能，对处理增益上限进行了分析。（3）仿真：调制方式为BPSK、信号宽带及符号长度设置为可变，子载波宽度为1KHz、负指数分布参数tm=5×10-6。将最大多普勒频移设置为了10Hz和100Hz。将信噪比设置为了10dB、20dB。完成仿真后发现，处理增益存在上限，判断原因如下：在多径衰落信道中，采用联合相干非相干检测的方法，对处理增益进行分析，在检测时候，容易产生噪声的二次项，在信噪比恒定时，如信号宽带增大，信道估计值受造成的影响也会逐渐增大。

4.2跳时扩频通信

跳时扩频通信（TimeHopSpreadSpectrum，THSS）这种抗干扰技术的原理与跳频基本相同，但不同之处便是在发送信号时，会在时间轴出现跳变。首先，跳时扩频通信抗干扰技术会将时间轴分为多个小时片，并将多个时片共同组成跳时帧，信号发生便会占用一个时片，但对每一帧的占用时片所排列的序号不同，其主要是由扩频序列码进行控制，并最终达到跳时的目的。跳时通信可依据其实现原理视为时分调制的主要形式，通常的时分调制差异作为跳时不在每一帧中固定选用的某时片进行信号发送，而是主要根据扩频序列码的排列规律，并在时片上形成规律性的跳变动作。同时是利用窄于帧长的时片进行信号的发送，因此，便实现信号扩频的目的。跳时扩频抗干扰技术能够通过合理利用时间的形式，对附近干

扰机的信号干扰进行合理分配、躲避，对每一帧的划分时片数量增加，便会加宽信号的拓展频带。而系统进行工作的时间占据空比数值较小，因为跳时通信中的扩频序列码周期较长，便很难被破解。通信方处于接收端时，可利用正确的扩频序列码对信号的每一帧中的相应时片开始解码，并保持与发送信号的同步状态，便能对信号进行正确解调。因此，利用跳时扩频抗干扰技术过程中，要保持同步才能确保正常通信。同时，由于较为简单的跳时扩频系统抗干扰性较低，并不能单独利用，便要将其与其他扩频方式结合使用，才能达到最佳的抗干扰效果。

结束语

无线通信技术有它自身独特的优点，它所拥有的方便性、可移动性是不可替代的。在今后很长一段时间内，无线通信技术将在所有信息传输模式中呈现执牛耳的地位，在信息化高速发展的当下，各种智能化的产品和服务的异军突起，这都为无线通信技术的发展提供了广阔的空间，同时对无线通信系统的抗干扰技术提出了更高的要求。相信经过人们的不断努力，无线通信系统的抗干扰技术将会得到提高和完善。

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