基于相位扰动的无线通信信号抗干扰自动控制研究

基于相位扰动的无线通信信号抗干扰自动控制研究

王远

天津七一二移动通信有限公司 天津 300000

摘要：随着通信技术的迅速发展，它们在人们的日常生活中变得越来越广泛。利用无线通信技术有助于克服时间和空间的限制，不仅提高了生产力，而且还提高了我国的经济稳定。本文基于改进对无线通信抗扰技术的研究和分析，从而提高通信系统的复原力，使信息在传输其他信号时受到保护。本文主要分析基于相位扰动的无线通信信号抗干扰自动控制研究。

关键词：相位扰动；无线通信；信号抗干扰；自动控制；相位调制器

引言

通信是社会进步的标志，它从人们生产活动中产生，随着科技的进步而发展。现阶段，人们对通信质量的需求逐渐提高，各类通信方式也陆续出现。无线通信凭借传输速度快、损耗低等优势在通信领域占据重要地位。其中，无线光通信属于新型通信方式，具有灵敏度高、通信设备先进、造价低、施工简单等特点，并在各类型场景下广泛使用，已经成为未来无线通信发展的主要方向。但是，通信系统在复杂的电磁环境下，容易受到多种噪声影响，使信号受到干扰，当通信环境恶劣时，信号会出现衰减现象。

1、无线通信信道构建与统计特征分析

信道是发送端与接收端信号传输的媒介，也是通信系统的重要组成之一。无线信道的传输特性较为复杂，要想获得理想的信号抗干扰控制效果，建立信道模型，分析其特性是必要前提。信道建模，无线通信信道的传输特征受到建筑、地形等多方面影响，再加上收发两端和散射体形成的相对运动产生的多普勒效应，这些均造成了信道的衰落性。针对衰落尺度不同，信道特征分类情况如图１所示。如果只以传输媒介定义信道太过狭义，为便于问题分析，采用广义信道概念，例如调制信道等。在此次研究过程中只研究无线信道，结合上述信道衰落特征，

图１无线通信信道衰落特征分类

2、相位控制器设计

基于相位扰动现象，设计一种相位控制器实现信号抗干扰自控控制。此控制器的反馈环路包括可调谐光延迟线、拉伸器、PID控制器和偏置器等设备。当信道受到环境干扰时，反馈环路中出现附加相位差，这时放大器输出值等于零，可将其视为较短时间内的直流电压信号。该信号通过控制器后，变换为0-5V的电压信号后传输到拉伸器。拉伸器使电压信号发生形变，调节光路长度，改善相位扰动，消除干扰。针对所有模块的详细说明如下：（１）可调谐光延迟线相位调制系统中每个设备的尾纤长度和跳线长度均不同，所以需要通过光延迟线调节光纤。该器件工作原理简单，相当于长度可任意变换的光纤，具备调节范围大、精度高的优势。（２）拉伸器针对信道环境造成光纤尺寸的变化需通过拉伸器解决。其工作原理是利用电信号促使压电陶瓷发生形变，使光纤出现细小变化，实现对光纤链路的调节。（３）PID控制器在机械控制领域中，比例积分微分（PID）控制器使用最为广泛。与其他控制器相比，其复杂度低、稳定性高，且方便调节。特别是针对难以精准控制的目标时，PID控制器是最好的解决方法。再结合实际需求，将控制器中的某些功能关闭，即可实现某部分的单独控制，例如PD、PI控制。（４）偏置器的内部呈现“Ｔ”形结构，主要任务是为调制器添加偏置信号。器件内部包括电感与电容元件，能够达到信号分离目的。

3、无线通信信号抗干扰自动控制

3.1自动更换频率表

目标检测通信系统实现阻塞干扰后，可用频率点很少，振荡频率通信系统已经处于工作过载水平，通信能力不能继续提高，通信状态反应不佳。为了应付这种紧急情况，自动更换频率表可以改善通信系统的运行环境，减轻对该系统的压力。该技术的主要工作原理是以可用频率资源为基础，如果频率表受到严重干扰，不能正常工作，通信双方将自动切换到另一个新频率表继续或完成通信。严格说来，该技术是自适应频率技术的另一个扩展，首先要考虑开关频率表的局限性，全面了解系统运行限制，保证开关时间和信息传输的同步。

3.2将跳频的速率进行改变

检测目标方获得并解密跳频图案后，智能与干扰方对抗，缩短跳频停留时间，加快跳频速度。一般来说，在调幅速度变化的几种情况下，如果跳频速度高于目标部分的干扰速度，跟踪干扰技术可以有效实现；如果此时频率调制速度稳定，表示跳频安全。频率调制频率与干扰能力直接相关。跳频频率越高干扰能力越高，反之亦然。如果跳频低于安全跳频，干扰在点跳频通信系统中尤为明显。有效执行跳频战术战略可以在防止干扰和监测通信方面发挥非常关键的作用。该方法的主要工作原理是随机改变跳频点停留时间，但呈现在表面的这种变化有一定的伪装，检测目标部位对跳频图案进行解密时，实际上可以提高其解密难度，达到目标。

3.3虚拟智能天线技术与MIMO信号技术

近年来，在无线通信技术研究中，许多专家和研究人员都关注虚拟智能天线技术和MIMO技术，这是现代信号通信领域的重要突破，理论上证明可以有效提高无线通信系统的容量和性能。虚拟智能控制技术可以有效地提高频谱利用率，如图2所示。MIMO无线信号通信技术应用的核心是在发射端使用多个发射天线发送多种通信信号，在接收端进行信号接收。该技术可以有效地提高无线通信系统的容量和性能，综合利用时空编码和OFDM等技术，同步通信系统的时间、空间和频率分集，有效地提高空间和频域外的抗干扰能力。但是，作为正在研究的技术，MIMO技术在无线抗干扰工作中也面临着时空编码、功率分配和信号检测等实质性问题。MIMO技术将在当前802.11n无线网络技术的实际应用过程中使用。在实际应用中，MIMO技术在信号传输过程中设置多个天线，这种设置方法大大提高了无线通信系统的稳定性和基本容量。

3.4频谱扩展抗干扰技术及其性能

在自适应天线技术、升级领域，自适应天线可以说是相对现代的天线技术。应用模式随时间变化，总数非常大，根据效果，可以锁定和跟踪不同类型的信号，最大限度地减少干扰信号。此外，在干扰空间方向不同的情况下，应使用自适应天线技术，并相应地调整设备，以最小化干扰信号的衰减。主要在接收端和通信端设置多天线多输入多输出技术。在无线通信环上使用多个天线可以在接收端同时发送和接收同时发送的信号。该信号以分布式状态存在于不同的载波信号中，因此当特定频率的信号被干扰时，可以使用不同的频率区域来执行信号性能恢复。总体而言，该技术目前是无线通信抗干扰领域的重点研究对象。采用该技术，通信更新技术可以有效提高信号传输速度，合理缩短信号传输时间。采用该技术可以减少信号在空气中的曝光时间，同时减少信号干扰。特别是，首先要存储信息，实现瞬时信号传输和超高速传输，基于高输出脉冲提高抗干扰能力。在一些应用中，无用信号和有用信号的载波频率具有相似的特性，在一个信道上接收有用信号的过程中，由接收器引起的干扰会导致一个频率的干扰。解决问题的方法有多种。在实际应用中，为了从实际应用中合理避免干扰信号的干扰，必须调整发射信号的动态频率、速度等。

结束语

无线通信系统由于易受各类噪声干扰，限制了其进一步发展。在通信过程中，如果可以有效控制干扰信号，则能降低干扰对通信的影响。为此，本次研究设计了一种相位调制器，通过对相位的合理调节，抑制相位扰动现象，实现通信抗干扰自动控制。分析实验结果，可以得到如下结论：（１）该控制方法可以精准地识别出无线通信中的干扰信号，提高无线通信质量。（２）该方法在通信距离不断增加的情况下，能够有效降低传输误码率。（３）该研究只重点分析了相位调制，针对接收端的解调难免会出现幅度失配，在后续研究中，需引入修正算法，不断完善控制方法的功能。

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