無線通信中的抗干擾技術研究

楊振雷　張柏霖

【摘要】 電磁波信號具有能夠在自由的空間中傳播的特性，而無線通信技術就是利用電磁波信號的這種特性進行信息交換的。對于現代的無線通信而言，傳播的電磁環境相當苛刻，無線通信系統隨時都面臨著各種各樣的干擾。因此對于無線通信中的抗干擾技術的研究，就顯得尤為迫切。本文主要介紹四種典型的抗干擾技術，然后綜合分析發展趨勢。

【關鍵詞】 無線通信技術 抗干擾技術 MIMO

一、無線通信技術以及抗干擾技術的發展背景

眾所周知，電磁波信號具有能夠在自由的空間中傳播的特性，而無線通信技術就是利用電磁波信號的這種特性進行信息交換的。而最近信息通訊領域中發展最快的就是無線通信技術。

對于現代的無線通信而言，傳播的電磁環境相當苛刻，無線通信系統隨時都面臨著各種各樣的干擾。這些干擾有些是自然界產生的干擾，但是還有一部分是人為的干擾。對于人為干擾，又可以分為無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人為了干擾特定的信號，釋放出某種頻率和帶寬的干擾信號，對特定的無線通信進行干擾，使得對方的通信信號不能夠正常地接收和發送。因此對于無線通信中的抗干擾技術的研究，就顯得尤為迫切。

二、典型的抗干擾技術

典型的抗干擾技術有擴頻技術、跳頻技術（FH）、多入多出技術（MIMO）以及混合技術。下面就對這四種技術進行一一介紹：（1）擴頻技術。在擴頻技術中，應用最廣的是直接序列擴頻（DS-Direct Scquency）技術。直接序列擴頻技術能夠將通信信號的功率密度譜降到很低，因為這種技術把有用的信號在很寬的頻帶上擴展，進而單位頻帶內的功率就會降低。這種抗干擾技術可以在熱噪聲和信道噪聲的情況下，使用比較低的信號的功率譜通信，使得地方不容易發現我方的有用信號，隱蔽性好、敵方截取率低，同時能夠抵抗很多干擾[1]。直接序列擴頻技術在微波通信和衛星通信等領域結合了CDMA多址技術，得到了廣泛的應用。為了增加直擴系統的處理增益，通常采取M元擴頻方法。M元擴頻又被稱為軟擴頻，是指將基帶信號的K個比特分成一組，這就會形成一個K位的地址信號。一共就有2K地址，每個地址都會有一個偽隨機碼。（2）跳頻技術（FH）。跳頻技術在民間無線通信中具有非常廣泛的應用。跳頻技術是超短波通信設備的主要抗干擾技術，抗干擾能力強，同時這種技術也十分成熟。跳頻通信的核心是采用了按一定的規律和速度來回跳變的無線電發信頻率技術。與固定不變的無線電發信頻率傳統技術相比，跳頻技術利用多頻率頻移鍵控進行碼序列選擇從而使載波頻率不斷跳變，進而實現頻譜擴展的功能[2]。（3）多入多出技術（MIMO）。多入多出技術引起科學家們的廣泛關注和研究興趣，正在成為通信領域中一項非常重要的抗干擾技術。多入多出技術，顧名思義，就是指有多個發射端和多個接收端。即有多個接收天線作為接收端接收無線信號，有多個發送天線作為發送端發送無線信號。實踐證明，這種技術能夠極大地擴充無線通信系統的容量以及性能。同時將多入多出技術與時空編碼、OFDM等抗干擾技術相結合，可以同時實現頻率分集、空間分集和時間分集。這些抗干擾技術的結合，能夠使得無線通信在頻域、空域和時域上實現抗干擾[3]。（4）混合技術。所謂混合技術，就是將不同的無線通信的抗干擾技術混合起來使用達到抗干擾目的的方法，比如非常常用的DS/FH混合技術。使用混合技術，比采用單一的跳頻技術或者單一的擴頻技術要復雜許多。但是將不同的無線通信抗干擾技術混合起來使用，將會使無線通信抗干擾的性能得到非常大的提升。比如DS/FH系統，對于無線信號的增益能力就不僅僅是DS和FH的信號增益的簡單相加，同時DS/FH系統具有比單獨采用DS或FH的無線通信系統更好的跳頻效果和更寬的頻譜擴展。但是缺點就是采用了混合技術的無線通信系統的復雜度非常大，增加了設計和構建成本。

三、綜合抗干擾技術

在將來的無線通信領域，不僅依靠單一的通信設備完成各種抗干擾的能力，在整個無線通信系統中更需要實現綜合抗干擾。綜合抗干擾能力要求無線通信設備能夠在各種綜合干擾和復雜的環境下，迅速恢復和傳遞有用可靠信息，實現通訊方法的對話。

四、總結

本文主要介紹了四種典型的無線通信中的抗干擾技術：擴頻技術、跳頻技術（FH）、多入多出技術（MIMO）以及混合技術。對于現代的抗干擾技術，更是趨向于發展多元化以及綜合抗干擾能力。隨著無線通信系統的傳播環境越來越苛刻，信號越來越容易受到各種干擾，有效的抗干擾技術是十分必要的，我們還必須對其抗干擾技術進行深入的研究[4]。endprint