無(wú)線通信中的抗干擾技術(shù)研究

楊振雷　張柏霖

【摘要】 電磁波信號(hào)具有能夠在自由的空間中傳播的特性，而無(wú)線通信技術(shù)就是利用電磁波信號(hào)的這種特性進(jìn)行信息交換的。對(duì)于現(xiàn)代的無(wú)線通信而言，傳播的電磁環(huán)境相當(dāng)苛刻，無(wú)線通信系統(tǒng)隨時(shí)都面臨著各種各樣的干擾。因此對(duì)于無(wú)線通信中的抗干擾技術(shù)的研究，就顯得尤為迫切。本文主要介紹四種典型的抗干擾技術(shù)，然后綜合分析發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】 無(wú)線通信技術(shù) 抗干擾技術(shù) MIMO

一、無(wú)線通信技術(shù)以及抗干擾技術(shù)的發(fā)展背景

眾所周知，電磁波信號(hào)具有能夠在自由的空間中傳播的特性，而無(wú)線通信技術(shù)就是利用電磁波信號(hào)的這種特性進(jìn)行信息交換的。而最近信息通訊領(lǐng)域中發(fā)展最快的就是無(wú)線通信技術(shù)。

對(duì)于現(xiàn)代的無(wú)線通信而言，傳播的電磁環(huán)境相當(dāng)苛刻，無(wú)線通信系統(tǒng)隨時(shí)都面臨著各種各樣的干擾。這些干擾有些是自然界產(chǎn)生的干擾，但是還有一部分是人為的干擾。對(duì)于人為干擾，又可以分為無(wú)意干擾和敵意干擾兩種。所謂敵意干擾，就是指某些組織或者個(gè)人為了干擾特定的信號(hào)，釋放出某種頻率和帶寬的干擾信號(hào)，對(duì)特定的無(wú)線通信進(jìn)行干擾，使得對(duì)方的通信信號(hào)不能夠正常地接收和發(fā)送。因此對(duì)于無(wú)線通信中的抗干擾技術(shù)的研究，就顯得尤為迫切。

二、典型的抗干擾技術(shù)

典型的抗干擾技術(shù)有擴(kuò)頻技術(shù)、跳頻技術(shù)（FH）、多入多出技術(shù)（MIMO）以及混合技術(shù)。下面就對(duì)這四種技術(shù)進(jìn)行一一介紹：（1）擴(kuò)頻技術(shù)。在擴(kuò)頻技術(shù)中，應(yīng)用最廣的是直接序列擴(kuò)頻（DS-Direct Scquency）技術(shù)。直接序列擴(kuò)頻技術(shù)能夠?qū)⑼ㄐ判盘?hào)的功率密度譜降到很低，因?yàn)檫@種技術(shù)把有用的信號(hào)在很寬的頻帶上擴(kuò)展，進(jìn)而單位頻帶內(nèi)的功率就會(huì)降低。這種抗干擾技術(shù)可以在熱噪聲和信道噪聲的情況下，使用比較低的信號(hào)的功率譜通信，使得地方不容易發(fā)現(xiàn)我方的有用信號(hào)，隱蔽性好、敵方截取率低，同時(shí)能夠抵抗很多干擾[1]。直接序列擴(kuò)頻技術(shù)在微波通信和衛(wèi)星通信等領(lǐng)域結(jié)合了CDMA多址技術(shù)，得到了廣泛的應(yīng)用。為了增加直擴(kuò)系統(tǒng)的處理增益，通常采取M元擴(kuò)頻方法。M元擴(kuò)頻又被稱為軟擴(kuò)頻，是指將基帶信號(hào)的K個(gè)比特分成一組，這就會(huì)形成一個(gè)K位的地址信號(hào)。一共就有2K地址，每個(gè)地址都會(huì)有一個(gè)偽隨機(jī)碼。（2）跳頻技術(shù)（FH）。跳頻技術(shù)在民間無(wú)線通信中具有非常廣泛的應(yīng)用。跳頻技術(shù)是超短波通信設(shè)備的主要抗干擾技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，同時(shí)這種技術(shù)也十分成熟。跳頻通信的核心是采用了按一定的規(guī)律和速度來(lái)回跳變的無(wú)線電發(fā)信頻率技術(shù)。與固定不變的無(wú)線電發(fā)信頻率傳統(tǒng)技術(shù)相比，跳頻技術(shù)利用多頻率頻移鍵控進(jìn)行碼序列選擇從而使載波頻率不斷跳變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展的功能[2]。（3）多入多出技術(shù)（MIMO）。多入多出技術(shù)引起科學(xué)家們的廣泛關(guān)注和研究興趣，正在成為通信領(lǐng)域中一項(xiàng)非常重要的抗干擾技術(shù)。多入多出技術(shù)，顧名思義，就是指有多個(gè)發(fā)射端和多個(gè)接收端。即有多個(gè)接收天線作為接收端接收無(wú)線信號(hào)，有多個(gè)發(fā)送天線作為發(fā)送端發(fā)送無(wú)線信號(hào)。實(shí)踐證明，這種技術(shù)能夠極大地?cái)U(kuò)充無(wú)線通信系統(tǒng)的容量以及性能。同時(shí)將多入多出技術(shù)與時(shí)空編碼、OFDM等抗干擾技術(shù)相結(jié)合，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)頻率分集、空間分集和時(shí)間分集。這些抗干擾技術(shù)的結(jié)合，能夠使得無(wú)線通信在頻域、空域和時(shí)域上實(shí)現(xiàn)抗干擾[3]。（4）混合技術(shù)。所謂混合技術(shù)，就是將不同的無(wú)線通信的抗干擾技術(shù)混合起來(lái)使用達(dá)到抗干擾目的的方法，比如非常常用的DS/FH混合技術(shù)。使用混合技術(shù)，比采用單一的跳頻技術(shù)或者單一的擴(kuò)頻技術(shù)要復(fù)雜許多。但是將不同的無(wú)線通信抗干擾技術(shù)混合起來(lái)使用，將會(huì)使無(wú)線通信抗干擾的性能得到非常大的提升。比如DS/FH系統(tǒng)，對(duì)于無(wú)線信號(hào)的增益能力就不僅僅是DS和FH的信號(hào)增益的簡(jiǎn)單相加，同時(shí)DS/FH系統(tǒng)具有比單獨(dú)采用DS或FH的無(wú)線通信系統(tǒng)更好的跳頻效果和更寬的頻譜擴(kuò)展。但是缺點(diǎn)就是采用了混合技術(shù)的無(wú)線通信系統(tǒng)的復(fù)雜度非常大，增加了設(shè)計(jì)和構(gòu)建成本。

三、綜合抗干擾技術(shù)

在將來(lái)的無(wú)線通信領(lǐng)域，不僅依靠單一的通信設(shè)備完成各種抗干擾的能力，在整個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)中更需要實(shí)現(xiàn)綜合抗干擾。綜合抗干擾能力要求無(wú)線通信設(shè)備能夠在各種綜合干擾和復(fù)雜的環(huán)境下，迅速恢復(fù)和傳遞有用可靠信息，實(shí)現(xiàn)通訊方法的對(duì)話。

四、總結(jié)

本文主要介紹了四種典型的無(wú)線通信中的抗干擾技術(shù)：擴(kuò)頻技術(shù)、跳頻技術(shù)（FH）、多入多出技術(shù)（MIMO）以及混合技術(shù)。對(duì)于現(xiàn)代的抗干擾技術(shù)，更是趨向于發(fā)展多元化以及綜合抗干擾能力。隨著無(wú)線通信系統(tǒng)的傳播環(huán)境越來(lái)越苛刻，信號(hào)越來(lái)越容易受到各種干擾，有效的抗干擾技術(shù)是十分必要的，我們還必須對(duì)其抗干擾技術(shù)進(jìn)行深入的研究[4]。endprint