無線通信抗干擾技術(shù)性能研究

計(jì)惠玲

摘 要：衰落和干擾是制約無線通信系統(tǒng)性能的主要因素，本文分析了無線傳播環(huán)境的復(fù)雜、互調(diào)干擾產(chǎn)生及采取的措施，針對干擾特性總結(jié)出一種無線通信抗干擾的性能試驗(yàn)措施，并對極端通信條件下同頻干擾抑制技術(shù)進(jìn)行初步研究，對豐富和完善已有的抗干擾技術(shù)具有現(xiàn)實(shí)的理論和實(shí)用意義。

關(guān)鍵詞：無線通信；互調(diào)干擾；同頻干擾；抗干擾

1 抗干擾技術(shù)的研究背景

伴隨著無線通信應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，無線通信技術(shù)已經(jīng)融入到我們生活，然而通信條件卻受到各種因素的影響，有些地區(qū)的通信條件甚至可以用極端惡劣來形容，其中最常見的干擾有互調(diào)干擾、同頻干擾，對于通信工作者來說如何根據(jù)這些干擾所產(chǎn)生的機(jī)理，來采取有效的抗干擾措施，進(jìn)而提高通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，增強(qiáng)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率，提高抑制提高抑制信道干擾的能力，同時增大了系統(tǒng)容量這是通信中的重要課題。

2 無線通信抗干擾技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1 當(dāng)前無線通信網(wǎng)絡(luò)傳播環(huán)境

目前無線通信傳播環(huán)境非常復(fù)雜，原因有以下幾點(diǎn)：

第一，無線通信信號的傳播路徑復(fù)雜。不僅有視距傳播中的路徑損耗，而且傳播過程中要面臨著復(fù)雜的地理環(huán)境，比如城市高層建筑群、山地、丘陵等等所以就會導(dǎo)致接收端在接收無線信號時，往往是經(jīng)過可信道畸變的信號，并且疊加了各種的干擾，造成通信信號質(zhì)量下降。第二，無線通信通道是對范圍內(nèi)的所有無線設(shè)備開放的，這就使的各種無線通信系統(tǒng)和無線通信設(shè)備共存其中。如果衰落或干擾強(qiáng)度很高，無線信號達(dá)到接收端時可能存在兩種狀態(tài)：（1）通信鏈路中的干擾信號相對于期望信號很大，使得接收信號相對于干擾很微弱。（2）由于路徑損耗和多徑衰落，接收信號本身已經(jīng)非常微弱。

2.2 互調(diào)干擾

2.2.1 互調(diào)干擾類型

互調(diào)干擾是指幾個不同頻率的信號通過非線性電路時，會產(chǎn)生與有用信號頻率相同或相近的頻率組合，而對通信系統(tǒng)構(gòu)成的一種干擾，常見的互調(diào)干擾有，發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾、接收機(jī)互調(diào)干擾、外部效應(yīng)引起的互調(diào)干擾。

（1）發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾。發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾是指由于其他信道的發(fā)射信號或RF共用器件耦合到發(fā)射機(jī)末級與本機(jī)，發(fā)射信號在功放電路中相互調(diào)制而產(chǎn)生新的頻率組合，隨同有用信號一起發(fā)射出去，對接收機(jī)形成干擾。

（2）接收機(jī)互調(diào)干擾。在接收機(jī)的前端電路中，同時兩個偏離接收頻率的干擾信號同時侵入接收機(jī)時，由于高頻放大器和變頻器的非線性，使其調(diào)制而產(chǎn)生互調(diào)頻率，互調(diào)頻率落入接收機(jī)頻帶內(nèi)造成的干擾。

（3）外部效應(yīng)引起的互調(diào)干擾。在發(fā)射端的傳輸電路中，常常會因?yàn)榉答伨€接頭、天線等接點(diǎn)的接觸效果不好，或者在傳輸過程中異種金屬的接觸導(dǎo)致非線性的干擾，在強(qiáng)射頻電場中起到檢波的作用從而產(chǎn)生互調(diào)干擾。由外部效應(yīng)引起的互調(diào)干擾特性比較復(fù)雜，可能會因?yàn)闅夂虻淖兓a(chǎn)生的干擾程度也不盡相同。

解決互調(diào)干擾的方法很多，傳統(tǒng)的解決方法是試探法。試探法是先給定幾種方案，然后用無線端口的響應(yīng)情況從而測出互調(diào)干擾的量級，再通過測量實(shí)際的數(shù)據(jù)給子系統(tǒng)給予一定補(bǔ)償或者通過降低天線間耦合度方面進(jìn)行完善，主要是通過改變天線的布局來實(shí)現(xiàn)。

2.2.2 減少發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾采取的措施

（1）加強(qiáng)發(fā)射機(jī)和天線饋線的匹配度。（2）在發(fā)射機(jī)和天線之間，可通過插入單向隔離器或者是單向隔離器與腔體濾波期的組合器件降低干擾。（3）完善發(fā)射機(jī)末級功放的性能，提高發(fā)射機(jī)線性動態(tài)范圍。（4）在規(guī)劃和建設(shè)設(shè)計(jì)臺站時，應(yīng)根據(jù)互調(diào)干擾的程度選用無三階互調(diào)工作頻率組。

2.2.3 減少接收機(jī)互調(diào)干擾采取的措施

（1）接收機(jī)輸入回路應(yīng)有良好的選擇性，如采用多級調(diào)諧回路，以減少進(jìn)入高效的強(qiáng)干擾。（2）高放和混頻器宜采用具有平方律特性的器件，如結(jié)型場效應(yīng)管。（3）接收機(jī)前端加入衰減器，降低干擾信號電平。

2.2.4 減少外部效應(yīng)引起的互調(diào)干擾

在施工和平日檢修過程中，應(yīng)重點(diǎn)注意插件的接觸性，特別是發(fā)信機(jī)的高頻濾波器、射頻避雷器、天線等關(guān)鍵器件的接觸性，注意檢查系統(tǒng)外的異種金屬的干擾產(chǎn)生非線性干擾，注意保護(hù)設(shè)備的玩好性，暴露室外的設(shè)備應(yīng)涂防銹涂料。

2.3 同頻干擾

凡是無用信號的載頻與有用信號的載頻相同，并對接收同頻道有用的信號的接收機(jī)造成干擾的都稱為同頻干擾。協(xié)調(diào)解決同頻干擾的方法也有多種，常用的有降低發(fā)射機(jī)功率、接收機(jī)靈敏度，降低天線高度或增益，更換工作頻率，相鄰發(fā)射臺的載頻采用2/3行頻（10KHz）偏置，可降低對同頻保護(hù)度要求等等。

3 無線通信系統(tǒng)抗干擾技術(shù)概述

在對無線通信系統(tǒng)抗干擾技術(shù)研究的過程中，其中最重要的問題就是如何衡量算法或系統(tǒng)的性能。一般情況下衡量算法性能的方法有以下三種：①首先進(jìn)行理論分析，從而獲得算法和系統(tǒng)性能的理論表達(dá)式。此方法的優(yōu)點(diǎn)是，結(jié)果是通過理論分析得來的，準(zhǔn)確率高，而且具有普遍意義。缺點(diǎn)是約束條件比較多，在復(fù)雜環(huán)境下不適用。②通過計(jì)算機(jī)仿真軟件進(jìn)行仿真分析。優(yōu)點(diǎn)是操作起來簡單實(shí)用，能過模擬實(shí)際的通信環(huán)境，也可以降低成本，缺點(diǎn)是仿真時間長，仿真過程中隨機(jī)過程的場景模型不能很好的重現(xiàn)實(shí)際場景。③通過測試床或者實(shí)現(xiàn)硬件平臺，從而測得實(shí)際的數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。優(yōu)點(diǎn)大大降低時間，統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)量大，能過很好的重現(xiàn)實(shí)際通信場景，結(jié)果直觀。缺點(diǎn)成本高，測試周期比較長。一般結(jié)合算法或系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段的驗(yàn)證。

4 抗干擾技術(shù)的多核并行處理方法的系統(tǒng)模型建立

考慮基于稀疏矩陣的多核并行擾碼無線收發(fā)信機(jī)，圖1給出了其通信鏈路。發(fā)射機(jī)對比特流b（i）進(jìn)行基于稀疏矩陣的多核并行加擾，具體步驟為：首先對輸入信號進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，并將N路信號分別送入對應(yīng)序號的處理器核；在單個處理器核內(nèi)，對輸入信號進(jìn)行加擾處理；然后將N路并行擾碼輸出并串轉(zhuǎn)換得到d（i）。d（i）經(jīng)過調(diào)制，產(chǎn)生發(fā)射信號s（t）。發(fā)射信號經(jīng)過無線信道到達(dá)接收機(jī)。接收機(jī)對接收信號r（t）進(jìn)行信道均衡，得到發(fā)射信號s（t）的估計(jì)值s（t）%；然后解調(diào)得到比特流d（i）的估計(jì)值d%（i）；最后經(jīng)過基于稀疏矩陣的多核并行解擾恢復(fù)出比特流b（i）的估計(jì)值b%（i）。

5 結(jié)束語

如今通信技術(shù)在迅猛發(fā)展，同樣通信環(huán)境也在日益嚴(yán)峻，通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部和外部的干擾在不斷的變化，研究人員只有不斷創(chuàng)新技術(shù)水平采用先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，才能夠使得無線通信網(wǎng)絡(luò)的安全通暢可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]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.

[2]楊際祥，譚國真，等.多核軟件的幾個關(guān)鍵問題及其研究進(jìn)展[J].電子學(xué)報，1990.

[3]沈嘉，索士強(qiáng)，等.3GPP長期演進(jìn)（LTE）技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第一版）[M].北京：人民郵電出版社，2008.