無(wú)線通信抗干擾技術(shù)性能研究

趙亮 王坦 房永昌 張禎東

摘 要：隨著國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)以及信息技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)線通信技術(shù)也發(fā)展迅猛，如何抵抗無(wú)線通信的干擾已成為移動(dòng)通信領(lǐng)域需要解決的技術(shù)難題。文章對(duì)現(xiàn)階段開發(fā)無(wú)線通信的抗干擾技術(shù)必要性進(jìn)行分析，對(duì)新開發(fā)的無(wú)線通信抗干擾技術(shù)及其性能進(jìn)行研究，并憧憬其未來(lái)發(fā)展的前景，希望為未來(lái)無(wú)線通信技術(shù)的有序發(fā)展提供重要的啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：無(wú)線通信;抗干擾技術(shù);性能;前景

0 引言

當(dāng)前，隨著無(wú)線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)線通信不斷擴(kuò)大其應(yīng)用的領(lǐng)域，它在人們的日常生活以及軍事戰(zhàn)爭(zhēng)等領(lǐng)域均十分重要，但是化解無(wú)線通信當(dāng)中的干擾問(wèn)題卻是全球研究的重點(diǎn)。據(jù)一些資料顯示，當(dāng)前，國(guó)內(nèi)以及國(guó)外的一些科研機(jī)構(gòu)正在研究新型的無(wú)線通信技術(shù)以及對(duì)付無(wú)線通信技術(shù)的干擾對(duì)策，其中一些研究已經(jīng)取得了一定進(jìn)展。

1 現(xiàn)階段開發(fā)無(wú)線通信抗干擾技術(shù)的必要性

在通信環(huán)節(jié)，無(wú)線通信中的抗干擾一般情況下，都是使用反抗體技術(shù)控制電磁的方向，并用于提高通信環(huán)節(jié)中信號(hào)的留存能力[1]。但是伴隨現(xiàn)代技術(shù)的更迭，傳統(tǒng)的抗無(wú)線通信干擾的方法已滯后于現(xiàn)代通信技術(shù)的需求，并對(duì)無(wú)線通信技術(shù)以及信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展起到阻礙作用。在這種環(huán)境下，提高通信質(zhì)量的方法也越來(lái)越受到關(guān)注，國(guó)內(nèi)外研究將重點(diǎn)放在了研發(fā)無(wú)線通信抗干擾技術(shù)上，并對(duì)此投入大量的資金、人才以及技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的重大突破。

2 無(wú)線通信抗干擾技術(shù)的研究現(xiàn)狀

2.1 無(wú)線傳播的環(huán)境

其一，無(wú)線通信信號(hào)具有比較復(fù)雜的傳播路徑，面對(duì)地理?xiàng)l件的多樣化，在信號(hào)經(jīng)過(guò)山丘、城市摩天大樓、山脈的過(guò)程中，路徑損失不可避免地會(huì)發(fā)生。通過(guò)接收器接收無(wú)線信號(hào)，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的信道失真并疊加各種干擾，從而對(duì)線通信造成信號(hào)質(zhì)量上的影響[2]。

其二，在無(wú)線通信的信道內(nèi)使用設(shè)備開放性很高。由于該操作狀態(tài)，無(wú)線通信系統(tǒng)與無(wú)線通信設(shè)備可實(shí)現(xiàn)共存。如果在此行為基礎(chǔ)上，提高干擾或者是衰落的強(qiáng)度，則無(wú)線接收器側(cè)通信路徑的期望值比干擾信號(hào)的期望值要高，所以信號(hào)的接收中抗干擾能力不足，受到路徑損耗以及多徑衰落的影響，接收到的信號(hào)本身較弱，兩者的組合導(dǎo)致較弱的信號(hào)接收情況發(fā)生。

2.2 同信道干擾抑制

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)召開了預(yù)算績(jī)效管理以及監(jiān)督會(huì)議，衛(wèi)生局、教育局、財(cái)政局以及城市管理局對(duì)此做了工作報(bào)告，并參觀了同頻干擾抑制的項(xiàng)目，就存在的通信信號(hào)問(wèn)題以及不足提出糾正意見(jiàn)，將同信道干擾抑制的預(yù)算執(zhí)行管理納入政府評(píng)估范圍，并組織一個(gè)特殊的班級(jí)來(lái)負(fù)責(zé)這項(xiàng)任務(wù)。這需要完善相應(yīng)的制度，建立同信道干擾抑制的平臺(tái)運(yùn)行機(jī)制，組建自評(píng)估報(bào)告的評(píng)估機(jī)制，以及動(dòng)態(tài)化的項(xiàng)目管理機(jī)制。

2.3 抗干擾技術(shù)性能測(cè)量

在進(jìn)行特定的測(cè)量時(shí)，有必要首先認(rèn)識(shí)其原理，然后直接獲取系統(tǒng)性能的公式以及算法，并且基于此測(cè)量結(jié)果是高度準(zhǔn)確的，具有普遍意義。分析復(fù)雜的場(chǎng)景時(shí)，約束條件很多，可以使用計(jì)算機(jī)執(zhí)行有效的分析。這樣不僅成本低廉，而且分析環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)化，可以盡可能接近現(xiàn)實(shí)的通信場(chǎng)景，然而特定的仿真時(shí)間太長(zhǎng)，隨機(jī)過(guò)程無(wú)法強(qiáng)調(diào)實(shí)際場(chǎng)景。

3 無(wú)線通信中應(yīng)用的抗干擾新技術(shù)及其性能

3.1 頻譜擴(kuò)展干擾技術(shù)及其性能

3.1.1 ?FH跳頻技術(shù)

FH跳頻技術(shù)在實(shí)際中，可以應(yīng)用跳頻載波頻率很好地實(shí)現(xiàn)頻譜地?cái)U(kuò)展[3]。到目前為止，該技術(shù)已經(jīng)比較成熟并且具有相對(duì)強(qiáng)的獨(dú)特抗干擾特性，這使其廣泛地應(yīng)用在當(dāng)今無(wú)線通信的許多領(lǐng)域。另外，在先進(jìn)技術(shù)的推動(dòng)下，調(diào)頻技術(shù)的不斷發(fā)展實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)調(diào)頻技術(shù)的開發(fā)以及應(yīng)用，其應(yīng)用原理反映了無(wú)線通信中干擾頻率的特征。實(shí)時(shí)監(jiān)視自適應(yīng)狀態(tài)可調(diào)整載波頻率以及發(fā)射功率，以使通信信號(hào)不受干擾頻率的影響。

3.1.2 ?DS直接序列擴(kuò)頻

這項(xiàng)技術(shù)最適合在廣泛較寬的頻帶內(nèi)進(jìn)行無(wú)線通信，并且可以有效地?cái)U(kuò)展有用的信號(hào)，不斷降低功率譜相應(yīng)的密度。在應(yīng)用實(shí)踐中，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：攔截的機(jī)會(huì)低，隱藏性好，可以實(shí)現(xiàn)頻帶的碼分多址，對(duì)多徑干擾的抵抗力較強(qiáng)。

3.1.3 ?TH跳時(shí)技術(shù)

對(duì)于某些應(yīng)用，該技術(shù)與調(diào)頻技術(shù)有一些相似之處，只是它可以實(shí)現(xiàn)及時(shí)的傳輸跳頻。應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，有必要在早期將時(shí)間劃分為多個(gè)時(shí)間片，以控制用于特定傳輸信號(hào)的時(shí)間片。對(duì)于它的實(shí)際應(yīng)用，信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間片比較窄，且此應(yīng)用方法允許擴(kuò)展信號(hào)頻譜以有效地防止干擾。與跳頻技術(shù)相比，TH跳頻技術(shù)具有較弱的抗干擾能力和獨(dú)立應(yīng)用性能[4]。所以，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用過(guò)程中，有必要結(jié)合其他技術(shù)來(lái)提高抗干擾能力。

3.2 頻譜擴(kuò)展抗干擾技術(shù)及其性能

3.2.1 自適應(yīng)天線技術(shù)

在現(xiàn)代化領(lǐng)域，自適應(yīng)天線可以說(shuō)是當(dāng)前較為前沿的天線技術(shù)[5]。應(yīng)用程序的模式可以隨時(shí)間變化，總數(shù)很大，并且可以根據(jù)效果鎖定并跟蹤各類信號(hào)，進(jìn)而最大限度地減少干擾信號(hào)。此外，如果干擾空間的方向不同，則應(yīng)使用自適應(yīng)天線技術(shù)，進(jìn)而單元振奮并作相應(yīng)的調(diào)整，以使干擾信號(hào)衰減最大化。

3.2.2 多輸入多輸出技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)主要是在接收側(cè)以及通信側(cè)安裝多個(gè)天線。通過(guò)在無(wú)線通信環(huán)節(jié)中使用多個(gè)天線，可以同時(shí)發(fā)送傳輸?shù)男盘?hào)，并且可以在接收側(cè)同步進(jìn)行接收。由于該信號(hào)以分布狀態(tài)存在于不同的載波信號(hào)上，所以，當(dāng)有特定頻率的信號(hào)受到干擾時(shí)，則可以利用其他頻域?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的性能恢復(fù)。整體而言，該技術(shù)目前是抗無(wú)線通信干擾方面的重點(diǎn)研究對(duì)象。

3.2.3 通信碎發(fā)技術(shù)

通過(guò)應(yīng)用該技術(shù)，可以有效地加快信號(hào)傳輸速度，并且可以合理地縮短信號(hào)的傳輸時(shí)間[6]。應(yīng)用該技術(shù)，可以有效減少空氣中信號(hào)暴露的時(shí)間，同時(shí)減少信號(hào)受干擾的現(xiàn)象。具體來(lái)說(shuō)，必須首先保存信息，實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)信號(hào)傳輸以及超高速傳輸，并在高輸出脈沖的基礎(chǔ)上實(shí)施抗干擾對(duì)能力的提升。

3.2.4 分級(jí)技術(shù)

在某些應(yīng)用中，無(wú)用信號(hào)以及有用信號(hào)的載波頻率具有一些相似的性能，在同一信道上接收有用信號(hào)的過(guò)程中，由接收機(jī)引起的干擾促使同頻干擾。在解決問(wèn)題時(shí)，有多種應(yīng)用方法。更常見(jiàn)的方法包括使發(fā)射器以及接收器的功率不敏感，對(duì)工作頻率進(jìn)行更換，增加或減小天線相應(yīng)的高度，相鄰發(fā)射器要對(duì)傳輸頻率的2/3（約為10 kHz）進(jìn)行偏置。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，需要對(duì)發(fā)射信號(hào)的動(dòng)態(tài)頻率、速率等實(shí)施自適應(yīng)調(diào)整，以在實(shí)際應(yīng)用中以主動(dòng)狀態(tài)合理地避免干擾信號(hào)的阻撓。

4 結(jié)語(yǔ)

簡(jiǎn)而言之，無(wú)線通信技術(shù)是當(dāng)前全球研究的重要問(wèn)題，而在未來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，無(wú)線通信的抗干擾技術(shù)將處于重要的地位。國(guó)內(nèi)仍在不斷地對(duì)無(wú)線通信的抗干擾技術(shù)進(jìn)行研究，現(xiàn)階段仍存在諸多的難題。將來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)將確保無(wú)線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效率以及高質(zhì)量的傳輸，以適應(yīng)當(dāng)前對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)的市場(chǎng)需求。

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（編輯 何 琳）