無線通信抗干擾技術(shù)及性能的探究

李官敏

【摘要】 在無線電通信系統(tǒng)當(dāng)中衰落及干擾是影響其性能的關(guān)鍵因素，本文嘗試通過對(duì)二維擴(kuò)頻信號(hào)在高斯白噪聲和多徑衰落干擾下的極限性能進(jìn)行尋找，然后對(duì)LTE之上通信鏈路出現(xiàn)的干擾進(jìn)行分析，并提出了采用多核并行處理的有效措施。

【關(guān)鍵詞】 無線通信 干擾技術(shù) 并行 通信鏈路

近些年來無線通信已經(jīng)和人們的生活密不可分，但是由于發(fā)射功率、信號(hào)傳播距離、接受信號(hào)端較弱、信道環(huán)境差等問題，非常容易導(dǎo)致無線通信受到人為性或者是自然的干擾，而當(dāng)通信處于極端性的條件之下的時(shí)候，擴(kuò)頻技術(shù)往往會(huì)被看作是一種可以有效抵抗干擾的技術(shù)，其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)截獲概率的降低，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)通信距離的有效提高。

一、無線通信抗干擾性能的分析及驗(yàn)證

1.1無線通信抗干擾性能的分析

在無線通信當(dāng)中誤碼率是有效衡量通信系統(tǒng)性能的一個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)，所以利用特點(diǎn)的抗干擾技術(shù)對(duì)誤碼率進(jìn)行分析及對(duì)比，在當(dāng)前屬于一種有效進(jìn)行抗干擾技術(shù)性能進(jìn)行分析的手段，從理論上來講，誤碼率一般可以分為四大步驟，第一個(gè)步驟是在無線通信鏈路當(dāng)中建立起發(fā)射機(jī)及接收機(jī)的模型；第二個(gè)步驟是建立起信道模型；第三個(gè)步驟是進(jìn)行信道模型隨機(jī)分布函數(shù)的獲?。蛔詈笠粋€(gè)步驟是通過接收信號(hào)的理論性表達(dá)，對(duì)誤碼率的表達(dá)式進(jìn)行分析。

利用計(jì)算機(jī)仿真軟件對(duì)通信的實(shí)際情況進(jìn)行模擬，然后對(duì)抗干擾性能進(jìn)行分析，其抗干擾性能性能的驗(yàn)證主要可采用擴(kuò)頻及MIMO兩種方式進(jìn)行。擴(kuò)頻信號(hào)主要是通過對(duì)增益進(jìn)行處理，然后做到對(duì)干擾的對(duì)抗。在最新的研究研究資料當(dāng)中顯示：在現(xiàn)有的DSSS窄帶當(dāng)中進(jìn)行通信干擾抑制的眾多方法當(dāng)中，針對(duì)時(shí)域的處理技術(shù)相對(duì)是較為有效的。在對(duì)部分頻帶干擾的考慮下，對(duì)于BFSK信號(hào)出現(xiàn)的快速調(diào)頻，分集合并的接收機(jī)是較為合適的一種選擇。實(shí)際上當(dāng)通信條件較為惡劣的時(shí)候，擴(kuò)頻信號(hào)抗干擾的能是較好的，但是當(dāng)存在干擾的時(shí)候，擴(kuò)頻信號(hào)對(duì)增益處理的效果就會(huì)降低。在MIMO系統(tǒng)當(dāng)中假設(shè)干擾為隨機(jī)噪聲，那么反饋到通信發(fā)射端的信息就是完美的；另外通過對(duì)STC-OFDM系統(tǒng)當(dāng)中正交頻進(jìn)行同頻干擾，利用波速成形，當(dāng)期望信號(hào)處于不理想狀態(tài)的時(shí)候面就會(huì)使得同頻干擾受到影響。

1.2無線通信抗干擾性能的驗(yàn)證

從上述分析可知，當(dāng)無線通信傳播處于較為復(fù)雜場(chǎng)景當(dāng)中的時(shí)候，上面所分析的兩種方法對(duì)于其性能的評(píng)估有著一定的據(jù)現(xiàn)象，而這時(shí)候設(shè)計(jì)出一種能夠有效抗干擾性能驗(yàn)證的測(cè)試平臺(tái)則是非常重要的，通常來說測(cè)試平臺(tái)組成為圖1所示。在上面的組成圖當(dāng)中，無線信道能夠在實(shí)際的場(chǎng)景當(dāng)也可以在平臺(tái)當(dāng)中進(jìn)行模擬評(píng)價(jià)。在當(dāng)前的所存在的平臺(tái)當(dāng)中一般都是對(duì)通信干擾技術(shù)的算法及性能盡心驗(yàn)證的，但實(shí)際上當(dāng)通信處于較為惡劣環(huán)境當(dāng)中的時(shí)候，平臺(tái)構(gòu)建的難度系數(shù)就會(huì)加大，而針對(duì)設(shè)備所進(jìn)行的驗(yàn)證則需要好味較大的時(shí)間和經(jīng)歷，故對(duì)于無線通信抗干擾技術(shù)性能的驗(yàn)證來說，一中能夠?qū)Νh(huán)境進(jìn)行有效模擬同時(shí)還可以對(duì)誤碼率性能實(shí)現(xiàn)有效驗(yàn)證的平臺(tái)構(gòu)建是非常重要的。

二、多核并行抗干擾處理技術(shù)

1、多核并行抗干擾處理技術(shù)的構(gòu)建。當(dāng)前無線通信速率在提高的同時(shí)，單處理芯片的性能已經(jīng)無法滿足高速信號(hào)處理的需求，故需要對(duì)處理器當(dāng)中的核數(shù)量進(jìn)行增加。面對(duì)這種對(duì)多核處理器的需求，傳統(tǒng)串行解擾和加擾的方法已經(jīng)不再適用，所以我們應(yīng)該建立起并行的擾碼方法，首先把串行的高速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行方式的低速信號(hào)，然后采用擾碼生成器實(shí)現(xiàn)多個(gè)并行相位的生成，在輸入并行信號(hào)的同時(shí)做到對(duì)擾碼的有效處理。在并行擾碼FPGA結(jié)構(gòu)當(dāng)中，各路并行的擾碼所輸出的路徑都是由同一個(gè)觸發(fā)器、同一個(gè)異或門共同構(gòu)成的，其結(jié)構(gòu)對(duì)于高速信號(hào)處理有非常強(qiáng)的適應(yīng)性，在保證輸出路勁不變的條件下，還可以將結(jié)存器使用數(shù)量減少，但是該結(jié)構(gòu)弊端是運(yùn)算量較大。所以筆者認(rèn)為應(yīng)該建立起一種可以以稀疏矩陣為基礎(chǔ)的多核并行的抗干擾方法，這種技術(shù)能夠通過稀疏性的矩陣實(shí)現(xiàn)運(yùn)算，然后產(chǎn)生出并行的偽隨機(jī)碼，得到多核并行解擾和加擾的目的。

2、多核并行抗干擾處理技術(shù)性能分析。由于該技術(shù)的解擾及加擾的元算全部來自并行擾碼生成器，所以利用相應(yīng)的公式采用普通矩陣或者是稀疏矩陣的方法進(jìn)行運(yùn)算，然后在于原來的為優(yōu)化之前的運(yùn)算量進(jìn)行對(duì)比，就會(huì)發(fā)現(xiàn)稀疏性的矩陣多核并行抗干擾處理技術(shù)運(yùn)算量較少了一個(gè)數(shù)量級(jí)。

總結(jié)：本文以稀疏矩陣為基礎(chǔ)建立起了一種能夠進(jìn)行多核并行解擾和加擾的元算方法，這種技術(shù)方法對(duì)于以寬帶信號(hào)進(jìn)行加擾的時(shí)候?qū)τ诜?hào)的處理效率是非常高的，并且在運(yùn)算上來看還做到了運(yùn)算量的減少。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]和欣，張曉林. 音頻及部分頻帶干擾下多音調(diào)制直接序列擴(kuò)頻的抗干擾性能.通信學(xué)報(bào)， 2010， 31（8）： 75-83.

[2]李鈺， 顧宇杰. STC-OFDM系統(tǒng)中基于擴(kuò)展貝葉斯濾波的魯棒共信道干擾抑制算法研究. 電子與信息學(xué)報(bào)， 2008， 30（8）： 1791-1795.