無線通信抗干擾技術及趨勢

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【摘要】本文主要研究了在時域、頻域、空域范圍內的幾種典型的抗干擾技術，介紹了抗干擾的新技術并對其發(fā)展趨勢進行了探討。

【關鍵詞】無線通信;抗干擾

一、引言

無線通信技術的應用越來越廣泛，隨之而來的是干擾也越來越嚴重，這是因為無線通信信道是開放的，在特定的空間范圍內，所有的無線設備均可以使用無線信道發(fā)射無線電信號，從而產生頻率上、空間上、時間上、功率上的沖突，進而產生相互間的干擾。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、安全性又構成了很大的威脅，因此，研究抗干擾技術對于安全可靠的無線電通信具有十分重要的意義。

二、現有無線通信抗干擾技術

隨著科學技術的迅猛發(fā)展，無線通信技術的應用范圍也不斷擴大，因此開放空間的電磁環(huán)境日趨復雜，迫使無線通信抗干擾技術也要持續(xù)地發(fā)展。無線通信抗干擾技術大致可以分為時域、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，形成了時域范圍內的抗干擾技術。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。跳時通信就是將時間軸分成許多個簡短的時間片段，再用擴頻碼對發(fā)射信號時片進行控制，利用碼序完成時移鍵控。在信息進行傳輸的過程中，控制信號在分好的時間片段上進行跳動。由于信號發(fā)送時片很窄，所以需要擴展信號頻譜。無線信號在空間暴露的時間越長，信號被搜索、被截獲和被干擾的概率就越高。通信猝發(fā)技術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)差錯離散成隨機差錯，再用糾正隨機差錯的編碼技術消除隨機差錯。交織深度越大，則離散度越大，抗突發(fā)差錯能力也就越強。但是交織深度越大，交織編碼處理時間就越長，從而造成數據傳輸延時增大。因此，交織編碼是以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進行擴展或壓縮，也就是將頻帶展寬或縮窄，形成了頻域抗干擾技術，主要包括有跳頻通信、直擴、超窄帶抗干擾技術。跳頻技術就是發(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序列的方式進行跳變。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，因此這種技術具有抗搜索、抗干擾、抗截獲能力強的特點。衡量跳頻系統抗干擾能力的指標有：跳頻頻率點的數量、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、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。直接序列擴頻簡稱為直擴（DS），就是使用高速率的偽隨機序列擴頻碼在發(fā)射端擴展信號的頻譜，在接收端使用相同的偽隨機序列碼進行解擴，把展寬的擴頻信號還原成原來的信號。這種技術將信息信號在很寬的頻帶上擴展，降低了單位頻帶內的功率，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，因此當數據速率相同時，具有很強的抗干擾能力。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，通過調整極化方式、主瓣方向，應用分集技術，可以實現空域范疇內的抗干擾。這種技術主要包括有自適應天線調零技術和分集技術。自適應天線調零技術是指采用智能化的控制算法實現對天線的定向波技術，該技術能夠實現天線自動調零和方向跟蹤。該技術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零抑制。該技術需要將天線的波束盡量變窄，從而能實現對非特定用戶方向的信號進行抑制，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的技術可以實現較高的抗干擾性能。無線信號在傳輸過程中，有一個多徑效應，對于接收端來說，多徑效應會造成一定的干擾。分集技術巧妙地利用了多徑信號能量，提高了信號傳輸的可靠性。分集技術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（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。對數字系統來說，使接收端的誤碼率最小；對模擬系統而言，提高接收端的信噪比。分集技術可以分為空間分集、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

隨著無線通信技術的快速發(fā)展，一些新的抗干擾技術也逐漸付諸研究與實踐，主要有多輸入多輸出技術、時間反轉技術、軟件無線電技術等。3.1多輸入多輸出（MIMO）技術。多輸入多輸出（MIMO）技術是指在發(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行恢復。多輸入多輸出技術能夠增加通信空間信道，增強信道的傳輸能力，具備較強的通信抗干擾能力。和傳統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的性能有很大的作用，從而在速度域上實現抗干擾的作用。3.2時間反轉技術。時間反轉技術使用光學中的相位共軛法，頻域中的相點，將時間反轉為無源時間反轉和有源時間反轉。其工作過程是在基站接收端估計信道沖激響應，然后將得到的信道沖激響應的時間反轉的共軛形式作為預處理器的傳輸函數，利用不同用戶間的信道沖激響應的不相關或弱相關性來削弱干擾信號的強度。3.3軟件無線電技術。軟件無線電技術是構建一個開放的標準化和模塊化的硬件平臺，其工作頻段、數據格式、通信協議等功能全部應用軟件來實現。這種技術可以使無線通信擺脫傳統的基于點對點組網的限制，通過采用分組無線電通信協議，可以組成包括柵格網在內向任意拓撲結構的無線電網絡，從而提高通信抗干擾能力。

四、無線通信抗干擾技術發(fā)展趨勢

4.1綜合使用多種抗干擾技術。每種抗干擾技術都有自己的長處，同時又有短板，各種技術的融合使用，可以發(fā)揮各自的長處，提高抗干擾的綜合能力。綜合抗干擾技術可以綜合使用頻率域、空間域、時間域、功率域、速度域內的各種技術，提高抗各種干擾的能力。4.2網絡化、智能化組網技術。這項技術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，不斷調整信道和通信系統，避免使用遭受干擾嚴重的通信信道，可以實現網絡級的抗干擾能力。

五、結束語

隨著無線通信技術的快速發(fā)展和應用范圍的不斷擴大，電磁環(huán)境越來越復雜。無線通信抗干擾技術作為一項綜合性、復雜性的技術，只有不斷地研究和發(fā)展，實現各種技術間的融合，才能更好地保護信息傳輸過程中的安全性和完整性，才能促進通信事業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻

[1]張邦寧等.通信抗干擾技術[D].機械工業(yè)出版社,2006

[2]茍彥新.無線電抗截獲抗干擾通信[D].西安電子科技大學出版社,2010

[3]馬萬志.無線通信抗干擾技術性能研究[D].電子科技大學,2012

作者:吳慶偉 單位:山西大同92325部隊