簡析無線通信抗干擾技術(shù)

檀　杉（國家新聞出版廣電總局五五四臺,鄭州　450100）

簡析無線通信抗干擾技術(shù)

檀杉
（國家新聞出版廣電總局五五四臺,鄭州450100）

為了無線通信的安全性，必須完善各種抗干擾技術(shù)。本文介紹了當(dāng)今無線通信中常見的幾種抗干擾技術(shù)，然后分別對每種抗干擾技術(shù)的工作原理、性能和應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行簡單的分析。

無線通信；抗干擾技術(shù)；擴(kuò)頻技術(shù)；非擴(kuò)頻技術(shù)

0　引言

無線通信的傳輸形式是電磁波，在傳播中過程電磁波會受到各種各樣的干擾，使得信息在傳輸?shù)倪^程中發(fā)生錯誤，甚至信息丟失。因此抗干擾技術(shù)的發(fā)展成為無線通信是否進(jìn)步的一個重要因素。根據(jù)信號的時域、頻域和空間域的表述，可以把無線電通信抗干擾分為兩類：擴(kuò)展頻譜類和非擴(kuò)展頻譜類。

1　擴(kuò)頻技術(shù)

1.1跳頻技術(shù)（FH）

跳頻技術(shù)是利用碼序列的原理進(jìn)行多頻鍵控的一種通信方式，其工作原理是利用載波頻率在多個頻率點(diǎn)上做偽隨機(jī)跳變，來解決在某一頻段上的干擾信號?！疤l”的核心是在頻譜上隨機(jī)選擇不同的帶寬，讓信號通過跳變來實(shí)現(xiàn)其隨機(jī)性，在接收方與發(fā)送方達(dá)成一致的傳輸跳變規(guī)律后，在接收端通過解調(diào)技術(shù)把接收的跳頻信號還原成原始信息。系統(tǒng)中的控制器包括跳頻圖形產(chǎn)生、信號同步、自適應(yīng)等功能；頻率合成器是合成頻率；數(shù)據(jù)終端是對數(shù)據(jù)進(jìn)行查錯、糾錯。

依據(jù)香濃公式來，可計(jì)算出系統(tǒng)的抗干擾性，香濃公式為：

C=B*log2(1+S/N)(bit/s)

其中B代表碼元速率，S/N代表信噪比。當(dāng)B增加時，可以不需要較高的信噪比就能保持和以前相同的傳輸速率。

跳頻技術(shù)具有頻譜利用率高、低干擾、抗截獲、抗多徑、高速等優(yōu)點(diǎn)。但是跳頻系統(tǒng)也存在著一些不足，譬如抗多頻干擾弱、信號隱蔽性差和跟蹤式干擾能力較弱等。跳頻技術(shù)主要應(yīng)用在通信保密、軍事雷達(dá)和民用通信等領(lǐng)域上。

1.2跳時技術(shù)（TH）

與跳頻相似，跳時技術(shù)其實(shí)是偽碼序進(jìn)行的時移鍵控?！疤鴷r”是發(fā)射信號在時間軸上進(jìn)行隨機(jī)跳變。首先把時間軸劃分成為若干個時片，利用擴(kuò)頻碼選定特定時片進(jìn)行發(fā)射信號，而信號發(fā)送的時片比較窄，從而擴(kuò)展了信號頻譜。

跳時技術(shù)的唯一優(yōu)點(diǎn)是減少了占空比，但是從抑制干擾的角度來看，跳時技術(shù)的抗干擾力太弱，與其他抗干擾技術(shù)相結(jié)合后，抗干擾效果更理想。

1.3直接序列擴(kuò)頻技術(shù)（DS）

DS的工作原理：在發(fā)送端把高碼率的擴(kuò)頻碼序通過調(diào)制來擴(kuò)展信號的頻譜，擴(kuò)頻信號到達(dá)接收端后用相同的擴(kuò)頻碼序進(jìn)行解調(diào)，還原為原始信號。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是信號隱藏性好，抗多徑干擾性強(qiáng)，截獲概率低，碼分多址易實(shí)現(xiàn)。

直接序列擴(kuò)頻通信是美軍軍事上重要的保密通信技術(shù)。現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于在衛(wèi)星通信、微波通信、數(shù)字蜂窩通信CDMA、計(jì)算機(jī)無線網(wǎng)絡(luò)及軍用電臺等許多領(lǐng)域。但是應(yīng)用直接序列擴(kuò)頻時一般要采取混合方式，同時還需通過采用交織編碼和糾錯編碼技術(shù)來增加擴(kuò)頻碼碼長。

1.4混合技術(shù)

混合技術(shù)是對于多種抗干擾技術(shù)的組合，針對無線通信系統(tǒng)的實(shí)際情況，來分析其干擾因素，通過結(jié)合不同的抗干擾技術(shù)，從而使系統(tǒng)達(dá)到最佳的抗干擾性能。比如為了達(dá)到最大擴(kuò)頻比例，可以同時使用時間跳變技術(shù)和跳頻技術(shù)（DS/FH），實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻技術(shù)的最大化；為了加寬中心頻率的頻帶范圍，可以使用跳頻技術(shù)和直接序列擴(kuò)頻技術(shù)（FH/DS）。隨著混合技術(shù)在無線通信中的快速發(fā)展，一大部分無線系統(tǒng)開始嘗試著結(jié)合多種的抗干擾技術(shù)來實(shí)現(xiàn)最佳的干擾性能。但是，這樣的混合技術(shù)往往會使系統(tǒng)的復(fù)雜性提高，不易維護(hù)。

2　非擴(kuò)頻技術(shù)

2.1智能天線

智能天線又稱自適應(yīng)天線列陣，其原理是將無線電信號形成空間定向波束，向某個特定的方向發(fā)送，它的主波束直接對準(zhǔn)接收端，充分達(dá)到信號的高利用率，并能夠抑制干擾信號。智能天線系統(tǒng)的核心是智能算法，能夠鎖定和跟蹤不同種類的信號，使干擾動態(tài)抑制到最低值。智能天線具有抗衰落性、抗干擾性能強(qiáng)，能夠擴(kuò)大無線通信系統(tǒng)的容量等優(yōu)勢。

最初的智能天線技術(shù)主要應(yīng)用于雷達(dá)和聲吶等軍事抗干擾通信，但伴隨著移動通信和數(shù)字信號處理技術(shù)的快速發(fā)展，智能天線技術(shù)開始應(yīng)用于更復(fù)雜環(huán)境的電波傳播。

2.2MIMO技術(shù)

MIMO即多輸入多輸出技術(shù)，是利用多個天線在發(fā)射端獨(dú)自發(fā)送信號，同時在接收端用多個天線接收，并對其進(jìn)行一定的疊加后恢復(fù)原信號。利用M IMO技術(shù)可以降低系統(tǒng)的誤碼率，同時提高信道的容量和信道的可靠性。而系統(tǒng)容量C是通信系統(tǒng)的一個重要性能指標(biāo)，C公式為：

C=[m in(M,N)]Blog2(ρ/2)

式中ρ表示接受SNR(信噪比)，M表示接收天線數(shù)目，N表示發(fā)射天線數(shù)目。從系統(tǒng)容量公式可以得出：帶寬和功率一定的情況下，同時增加M和N的數(shù)量，可以提高無線信道的系統(tǒng)容量。根據(jù)香濃公式，如果信道容量增加，即碼元速率增加，則SNR增大，系統(tǒng)的抗干擾能力就得到了提升。

現(xiàn)今無線局域網(wǎng)技術(shù)802.11n中就采用了MIMO技術(shù)。隨著移動通信系統(tǒng)的快速擴(kuò)展，MIMO技術(shù)被加入第3GPP的標(biāo)準(zhǔn)中。

2.3通信猝發(fā)技術(shù)

通信猝發(fā)技術(shù)的原理是先把速率正常的信息進(jìn)行儲存,然后以幾十倍到一百倍的速率猝發(fā),猝發(fā)信號到達(dá)接收機(jī)后恢復(fù)到正常速率。通信速率增大，空閑時間變少，敵方干擾偵收的幾率就變小了，破譯難度增大，在接收端接收的信號也減少了被欺騙或冒充的機(jī)率。且通信猝發(fā)技術(shù)具短暫性和隨機(jī)性,使得信息截獲概率減小,是現(xiàn)如今使用比較普遍的抗干擾方法。通信猝發(fā)技術(shù)主要應(yīng)用于軍事通信抗干擾等領(lǐng)域。

2.4交織和糾錯編碼

交織編碼是在移動通信下用于改善通信信號的衰落特性。其工作原理是系統(tǒng)打散數(shù)字信號傳輸?shù)耐话l(fā)錯誤，利用糾錯編碼對信號中的隨機(jī)錯誤進(jìn)行糾正，從而改善移動通信的傳輸特性。糾錯編碼又稱信道編碼，是對干擾造成的錯誤進(jìn)行糾錯，糾錯編碼和數(shù)字技術(shù)能夠使系統(tǒng)的抗干擾性能、可靠性和有效性增強(qiáng)。交織和糾錯編碼主要應(yīng)用于跳頻系統(tǒng)等設(shè)備。

3　結(jié)束語

現(xiàn)如今通信技術(shù)在迅猛發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部和外部的干擾在不斷的變化，單個的抗干擾技術(shù)已經(jīng)無法抑制和對抗各類干擾信號，只有不斷地優(yōu)化成熟的抗干擾技術(shù)，并結(jié)合多種抗干擾技術(shù)，才能夠?yàn)闊o線通信網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造一個安全、通暢、可靠的環(huán)境。

[1]魏晨曦.通信抗干擾的技術(shù)與發(fā)展方向[J].軍事通信術(shù),2001(06).

[2]羅暉.通信系統(tǒng)中抗干擾技術(shù)的研究[J].科技廣場,2005(05).

[3]李莉.無線通信抗干擾技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].科技傳播,2010(20).

[4]曾一凡,李暉.擴(kuò)頻通信原理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005．