無線電干擾檢測技術應用與研究

新疆機場（集團）烏魯木齊分公司網絡信息部 張 勇

無線電干擾檢測技術應用與研究

新疆機場（集團）烏魯木齊分公司網絡信息部 張 勇

【摘要】無線電通信能夠將需要發(fā)送的文字、圖像、聲音、視頻等多媒體信號調制為電信號，使用無線電磁波從源地址發(fā)送到目標地址。無線電通信利用電磁波傳輸信號，容易受到其他信號的干擾，造成數據傳輸不穩(wěn)定，甚至破壞傳輸數據的完整性和一致性。隨著通信傳輸環(huán)境的日益復雜，干擾信號越來越多，為了能夠保證無線電通信質量，論文詳細地分析了無線電干擾原理及分類，探討了當前較為先進的干擾檢測技術，識別干擾源，進而為解除干擾提供信息。

【關鍵詞】無線電；同頻干擾；鄰頻干擾；干擾檢測

1.引言

無線電通信可以利用電磁波實現文本、圖像、視頻等多媒體資源的傳輸，其最大的優(yōu)勢就是利用無線電波的波動傳遞信息，可以在高山、河流、湖泊等不利于有線通信線路鋪設的地域組網通信，網絡拓撲結構部署較為簡單，信息交流方便快捷，可以利用反射、繞射、折射和散射等方法進行通信［1］。無線通信在為人們帶來便捷的同時，由于其采用無線介質傳輸數據信息，因此容易受到其他電磁信號的干擾，破壞數據傳輸的完整性［2］。干擾檢測可以識別干擾源，進而對無線通信受到的干擾進行分類，提出干擾抑制或解除方法［3］。

2.無線電干擾原理及分類

無線電干擾已經成為通信傳輸的共性問題，一般情況下，無線電的頻段范圍分布于9KHz-3000GHz，無線電干擾信號是指對有用信號造成破壞的無用信號或電磁騷擾信號［4］。無線電干擾對無線電通信系統(tǒng)造成的影響非常嚴重，會造成無線電通信系統(tǒng)的傳輸信號丟失、遭到破壞，導致無線電通信系統(tǒng)的性能下降。無線電干擾可以按照不同的分類原則進行劃分，比如可以按照傳導形式劃分為輻射干擾或產導干擾；按照干擾源的性質可以劃分為認為干擾或自然干擾，自然干擾多為太陽干擾、天電干擾或宇宙干擾，這些干擾源是不可控制的，人為干擾多源于無線電發(fā)射或接手設備等人工裝置，可以別劃分為無線電設備干擾或非無線電設備干擾，無線電人為干擾是可以控制的［5］。在工作中，筆者遇到的無線電干擾事件也時有發(fā)生，比如：2001年初，庫車機場塔臺的甚高頻電臺里面時常有不明來歷的聲音干擾，當地無線電管理委員會的人員帶著測量設備與筆者一起查找到了原因：當地的一個廣播電臺由于設備老化、故障，其雜波的頻率與我們的工作頻率接近，又由于該廣播電臺功率很大（1000KW），所以其信號幅度較大，最終無線電管理部門告知他們讓其整改。本文著重介紹同頻干擾或鄰頻干擾。

（1）同頻干擾。無線電通信過程中，同頻干擾是指由其它信號源發(fā)送出來的、與有用無線頻率相同的、以同樣的傳輸模式進入收信機頻帶的干擾。同頻干擾信號與有用信號在傳輸中被同時放大、檢波，按照不同的形成原因可以產生不同的后果，又被細分為多個同頻干擾類型。如果兩個同頻信號出現載頻差時，將會造成通信信號形成差拍干擾；如果兩個同頻信號存在相位差時，將會造成通信信號失真，形成失真干擾。同頻干擾信號強度越大，接收機輸出的信噪比就會越小，如果同頻干擾信號強度達到一定程度時，接收機會產生阻塞干擾，阻塞干擾形成的主要原因時同頻復用保擴距離太小，目前許多電臺的違章者私自使用無線頻率發(fā)射信號，這些頻段通常是與合法電臺相同的頻率，因此復用距離太小將會對合法電臺造成同頻干擾；無線電管理部分在分配頻率時，相鄰地域的無線電發(fā)射頻率相同時可以也可能造成同頻干擾。

（2）鄰頻干擾。無線電通信系統(tǒng)的收信機頻帶內或附近的信號經過變頻之后落入到頻帶內部產生的干擾被稱為鄰頻干擾。這種干擾情況將會造成收信機信噪比嚴重下降，通信系統(tǒng)的靈敏度也會大大的降低，并且較強的干擾信號也會造成收信機產生阻塞干擾。鄰頻干擾產生的主要原因是無線電發(fā)射設備技術指標沒有嚴格依據指標而造成的，發(fā)射機的頻率穩(wěn)定程度太差、電信號調制度過大，此時將會造成發(fā)射頻譜非常寬，同樣可以對其他頻帶造成嚴重的干擾。

3.無線電干擾檢測技術

無線電通信傳輸過程中，干擾是一個非常重要的問題，其一直伴隨著無線電的應用發(fā)展而存在，也是許多通信學者致力于解決的問題。干擾檢測的主要目的是能夠識別、發(fā)現和追蹤干擾源，無線電干擾檢測可以針對無線通信發(fā)包成功率、信噪比、載波監(jiān)聽時間和比特錯誤率等無線通信參數，通過分析參數可以判斷當前的無線電通信是否處于異常狀態(tài)，進而可以檢測到是否存在干擾源。無線電干擾檢測能夠有效的為干擾清除提供支撐，也是干擾解除和抑制的基本工作。無線電干擾檢測與識別的主要流程包括五個關鍵步驟，分別是無線電傳輸信號采樣、無線電干擾信號存在性檢查、無線電干擾頻譜分析、無線電干擾分類、無線電干擾抑制或解除等，詳細的干擾信號檢測和解除流程如圖1所示。

圖1 無線電干擾檢測與解除流程

經過多年的應用和改進，干擾檢測已經誕生了許多技術，詳細描述如下：

（1）基于CSMA/CA的無線電干擾檢測技術。該干擾檢測技術可以利用無線電干擾信號對接收端的信號強度存在的影響進行檢測，充分考慮和利用接收信號影響強度、發(fā)包成功率、載波監(jiān)聽時間等進行分析，構建一個功能強大的干擾檢測模型，能夠識別持續(xù)的干擾信號類型。

（2）基于RSS的無線電干擾檢測技術?；赗SS的無線電干擾檢測技術可以根據無線通信發(fā)送包的成功率、誤碼率分析是否存在干擾，這一種檢測技術比較簡單，實現也比較方便，可以在低速率、容量小的無線通信環(huán)境中應用。

（3）基于多指標的無線電干擾檢測技術。多指標無線電檢測技術可以綜合使用發(fā)包成功率、誤包率（Bad Packet Ratio）和能量消耗量等指標分析干擾場景，并且設計了兩個檢測系統(tǒng)，分別是基礎檢測系統(tǒng)和高級檢測系統(tǒng)?；A檢測系統(tǒng)通過觀察多指標的異常變化程度檢測干擾；高級檢測系統(tǒng)可以允許智能化配置檢測參數，并且可以綁定無線通信網絡結構中的相鄰節(jié)點，聯合檢測干擾存在情況，高級檢測需要額外發(fā)送協(xié)作網絡包，因此占用了網絡帶寬資源。

（4）基于芯片錯誤率的無線電干擾檢測。該技術可以采取芯片錯誤率作為無線電通信干擾檢測指標，這種情況可以檢測無線電設備自身的干擾情況，適用于自檢測過程。

（5）基于機器學習的無線電干擾檢測。該技術可以在無線電通信網絡中部署多個監(jiān)測器，可以采集無線電通信的相關數據，并且將這些數據輸入到機器學習算法中，比如BP神經網絡模型、支

持向量機、K均值、貝葉斯理論等，這些機器學習算法可以發(fā)現數據中異常情況，能夠及時的、自動化的檢測出異常信號。

4.結束語

無線電承載的業(yè)務越來越多，頻譜資源越來越少，因此容易造成同頻干擾、鄰頻干擾，不利于無線數據發(fā)射、傳輸和接收，導致數據信號遭受破壞。無線干擾檢測技術經過多年的研究和改進，已經引入了許多先進的檢測技術，比如BP神經網絡、支持向量機等，并且引入許多多指標綜合、CSMA/CA、RSS等檢測方法，更好地滿足無線電干擾信號檢測。

參考文獻

［1］張金帆，郭鍵鋒，黃恒，等.高壓輸電線路電磁輻射無線電干擾值的檢測與評價［J］.四川環(huán)境，2015，34（2）∶125-129.

［2］王大偉.無線電干擾信號網絡化監(jiān)測與定位技術方案研究［D］.北京交通大學，2013∶1-6.

［3］明國東.解析共生頻譜關聯分析在無線電干擾檢測中的運用［J］.山東工業(yè)技術，2015，17（6）∶173-173.

［4］張小飛.基于無線電監(jiān)測技術的認知無線電頻譜檢測研究［J］.通信技術，2008，41（7）∶53-56.

［5］于淑君，劉律.無線電設備檢測在電力生產中的應用［J］.中國無線電，2009，16（8）∶60-60.