無線通信抗干擾技術(shù)及趨勢

1、無線通信抗干擾技術(shù)及趨勢 【摘要】本文主要研究了在時域、頻域、空域范圍內(nèi)的幾種典型的抗干擾技術(shù)，介紹了抗干擾的新技術(shù)并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討。 【關(guān)鍵詞】無線通信;抗干擾 一、引言 無線通信技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，隨之而來的是干擾也越來越嚴(yán)重，這是因為無線通信信道是開放的，在特定的空間范圍內(nèi)，所有的無線設(shè)備均可以使用無線信道發(fā)射無線電信號，從而產(chǎn)生頻率上、空間上、時間上、功率上的沖突，進(jìn)而產(chǎn)生相互間的干擾。干擾的類型又分為無意干擾和惡意干擾，其中的惡意干擾對通信可靠性、安全性又構(gòu)成了很大的威脅，因此，研究抗干擾技術(shù)對于安全可靠的無線電通信具有十分重要的意義。 二、現(xiàn)有無線通信抗干擾技術(shù) 隨著科學(xué)

2、技術(shù)的迅猛發(fā)展，無線通信技術(shù)的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，因此開放空間的電磁環(huán)境日趨復(fù)雜，迫使無線通信抗干擾技術(shù)也要持續(xù)地發(fā)展。無線通信抗干擾技術(shù)大致可以分為時域、頻域和空域抗干擾。2.1時域無線通信抗干擾。無線通信信號在時間范疇上不再遵循原有的先后順序，而是發(fā)生特定的變化，形成了時域范圍內(nèi)的抗干擾技術(shù)。主要包括有跳時通信、猝發(fā)通信、交織糾錯編碼等抗干擾技術(shù)。跳時通信就是將時間軸分成許多個簡短的時間片段，再用擴(kuò)頻碼對發(fā)射信號時片進(jìn)行控制，利用碼序完成時移鍵控。在信息進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中，控制信號在分好的時間片段上進(jìn)行跳動。由于信號發(fā)送時片很窄，所以需要擴(kuò)展信號頻譜。無線信號在空間暴露的時間越長，信號被搜索

3、、被截獲和被干擾的概率就越高。通信猝發(fā)技術(shù)就是通過加快通信速度，減少信號存在的時間，使得信號被檢測到的概率大大降低，從而極大的增加信號被干擾的難度。猝發(fā)通信需要先存儲信息，然后在極短暫的時間內(nèi)高速發(fā)送信息，它可以使用抗干擾的高功率脈沖，因為信號在空間存在的時間很短，所以信息被截獲、被干擾的概率很低。交織糾錯編碼技術(shù)實際上是把載有信息的比特流順序按照一定的規(guī)律在時間軸上交錯打亂，目的是把一個較長的突發(fā)差錯離散成隨機(jī)差錯，再用糾正隨機(jī)差錯的編碼技術(shù)消除隨機(jī)差錯。交織深度越大，則離散度越大，抗突發(fā)差錯能力也就越強(qiáng)。但是交織深度越大，交織編碼處理時間就越長，從而造成數(shù)據(jù)傳輸延時增大。因此，交織編碼是以

4、信息流的比特位時間交錯換取抗突發(fā)干擾能力的。2.2頻域無線通信抗干擾。將無線通信信號在頻域范圍內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)展或壓縮，也就是將頻帶展寬或縮窄，形成了頻域抗干擾技術(shù)，主要包括有跳頻通信、直擴(kuò)、超窄帶抗干擾技術(shù)。跳頻技術(shù)就是發(fā)信和收信頻率按照一定的速度，在一定的頻率圖譜中遵照偽隨機(jī)序列的方式進(jìn)行跳變。這種頻率上的跳變存在著頻率點和時間點的不確定性，因此使得惡意干擾者在未掌握跳變頻率圖譜的情況下，無法和通信頻率保持一致，因此這種技術(shù)具有抗搜索、抗干擾、抗截獲能力強(qiáng)的特點。衡量跳頻系統(tǒng)抗干擾能力的指標(biāo)有：跳頻頻率點的數(shù)量、跳頻碼的周期、跳頻帶寬和跳頻速率等。選取的頻率點越多、跳頻碼的周期越長、跳頻帶寬越大、

5、跳速越快，使得惡意干擾者越難跟蹤掌握載波頻率的變化規(guī)律，從而提高抗干擾能力。直接序列擴(kuò)頻簡稱為直擴(kuò)（DS），就是使用高速率的偽隨機(jī)序列擴(kuò)頻碼在發(fā)射端擴(kuò)展信號的頻譜，在接收端使用相同的偽隨機(jī)序列碼進(jìn)行解擴(kuò)，把展寬的擴(kuò)頻信號還原成原來的信號。這種技術(shù)將信息信號在很寬的頻帶上擴(kuò)展，降低了單位頻帶內(nèi)的功率，也就是降低了信號的功率譜密度，使信息信號淹沒在噪聲中。由于隱蔽性好，因此增大了抗截獲和抗干擾的能力。超窄帶技術(shù)就是將使用很窄的帶寬傳送信號，這樣就會把信號能量聚集在很窄的頻帶里，因此當(dāng)數(shù)據(jù)速率相同時，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。2.3空域無線通信抗干擾。利用無線通信信號在空間的傳播特性，通過調(diào)整極化方式、

6、主瓣方向，應(yīng)用分集技術(shù)，可以實現(xiàn)空域范疇內(nèi)的抗干擾。這種技術(shù)主要包括有自適應(yīng)天線調(diào)零技術(shù)和分集技術(shù)。自適應(yīng)天線調(diào)零技術(shù)是指采用智能化的控制算法實現(xiàn)對天線的定向波技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)天線自動調(diào)零和方向跟蹤。該技術(shù)將天線的主瓣指向特定的用戶方向，后瓣和旁瓣指向非特定用戶方向，將干擾信號的來波方向調(diào)零抑制。該技術(shù)需要將天線的波束盡量變窄，從而能實現(xiàn)對非特定用戶方向的信號進(jìn)行抑制，降低干擾信號能量，相對提高特定用戶信號能量。這種能有效抑制干擾信號并使有用信號增強(qiáng)的技術(shù)可以實現(xiàn)較高的抗干擾性能。無線信號在傳輸過程中，有一個多徑效應(yīng)，對于接收端來說，多徑效應(yīng)會造成一定的干擾。分集技術(shù)巧妙地利用了多徑信號能

7、量，提高了信號傳輸?shù)目煽啃?。分集技術(shù)就是通過多個信道接收承載信息的通信信號，并將接收到的信號分離成不相關(guān)（獨立的）多路信號，然后將這些信號的能量按一定規(guī)則合并起來，使接收的有用信號能量最大。對數(shù)字系統(tǒng)來說，使接收端的誤碼率最小；對模擬系統(tǒng)而言，提高接收端的信噪比。分集技術(shù)可以分為空間分集、頻率分集、極化分集、角度分集、時間分集等方式。 三、無線通信抗干擾新技術(shù) 隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，一些新的抗干擾技術(shù)也逐漸付諸研究與實踐，主要有多輸入多輸出技術(shù)、時間反轉(zhuǎn)技術(shù)、軟件無線電技術(shù)等。3.1多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)。多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)是指在發(fā)射端使用多個發(fā)射天線發(fā)射信號，在接收端使

8、用多個接收天線接收信號，在發(fā)射天線和接收天線的兩端之間形成多個并行傳輸信道，需要傳送的信息被分散在多個載波信號上。在傳輸過程中，如果某個載波上的信號受到了干擾，可以利用其它載波的正常信號對其進(jìn)行恢復(fù)。多輸入多輸出技術(shù)能夠增加通信空間信道，增強(qiáng)信道的傳輸能力，具備較強(qiáng)的通信抗干擾能力。和傳統(tǒng)的單輸入單輸出信道相比，多輸入多輸出信道在很大程度上增加了通信容量并提高了傳輸速率，對于提高無線通信系統(tǒng)的性能有很大的作用，從而在速度域上實現(xiàn)抗干擾的作用。3.2時間反轉(zhuǎn)技術(shù)。時間反轉(zhuǎn)技術(shù)使用光學(xué)中的相位共軛法，頻域中的相點，將時間反轉(zhuǎn)為無源時間反轉(zhuǎn)和有源時間反轉(zhuǎn)。其工作過程是在基站接收端估計信道沖激響應(yīng)，然

9、后將得到的信道沖激響應(yīng)的時間反轉(zhuǎn)的共軛形式作為預(yù)處理器的傳輸函數(shù)，利用不同用戶間的信道沖激響應(yīng)的不相關(guān)或弱相關(guān)性來削弱干擾信號的強(qiáng)度。3.3軟件無線電技術(shù)。軟件無線電技術(shù)是構(gòu)建一個開放的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的硬件平臺，其工作頻段、數(shù)據(jù)格式、通信協(xié)議等功能全部應(yīng)用軟件來實現(xiàn)。這種技術(shù)可以使無線通信擺脫傳統(tǒng)的基于點對點組網(wǎng)的限制，通過采用分組無線電通信協(xié)議，可以組成包括柵格網(wǎng)在內(nèi)向任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無線電網(wǎng)絡(luò)，從而提高通信抗干擾能力。 四、無線通信抗干擾技術(shù)發(fā)展趨勢 4.1綜合使用多種抗干擾技術(shù)。每種抗干擾技術(shù)都有自己的長處，同時又有短板，各種技術(shù)的融合使用，可以發(fā)揮各自的長處，提高抗干擾的綜合能力。綜合抗干擾技術(shù)可以綜合使用頻率域、空間域、時間域、功率域、速度域內(nèi)的各種技術(shù)，提高抗各種干擾的能力。4.2網(wǎng)絡(luò)化、智能化組網(wǎng)技術(shù)。這項技術(shù)實時探測感知信道的傳輸狀況，分析信息在信道中遭受的干擾程度，不斷調(diào)整信道和通信系統(tǒng)，避免使用遭受干擾嚴(yán)重的通信信道，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)級的抗干擾能力。 五、結(jié)束語 隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，電磁環(huán)境越來越復(fù)雜。無線通信抗干擾技術(shù)作為一項綜合性、復(fù)雜性的技術(shù)，只有不斷地研究和發(fā)展，實現(xiàn)各種技術(shù)間的融合，才能更好地保護(hù)信息傳輸過程中的安全性和完整性，才能促進(jìn)通信事業(yè)的健康發(fā)展。 參考文獻(xiàn) 1張邦寧等.通信抗干擾技