簡析無線通信抗干擾技術

檀　杉（國家新聞出版廣電總局五五四臺,鄭州　450100）

簡析無線通信抗干擾技術

檀杉
（國家新聞出版廣電總局五五四臺,鄭州450100）

為了無線通信的安全性，必須完善各種抗干擾技術。本文介紹了當今無線通信中常見的幾種抗干擾技術，然后分別對每種抗干擾技術的工作原理、性能和應用領域進行簡單的分析。

無線通信；抗干擾技術；擴頻技術；非擴頻技術

0　引言

無線通信的傳輸形式是電磁波，在傳播中過程電磁波會受到各種各樣的干擾，使得信息在傳輸的過程中發生錯誤，甚至信息丟失。因此抗干擾技術的發展成為無線通信是否進步的一個重要因素。根據信號的時域、頻域和空間域的表述，可以把無線電通信抗干擾分為兩類：擴展頻譜類和非擴展頻譜類。

1　擴頻技術

1.1跳頻技術（FH）

跳頻技術是利用碼序列的原理進行多頻鍵控的一種通信方式，其工作原理是利用載波頻率在多個頻率點上做偽隨機跳變，來解決在某一頻段上的干擾信號。“跳頻”的核心是在頻譜上隨機選擇不同的帶寬，讓信號通過跳變來實現其隨機性，在接收方與發送方達成一致的傳輸跳變規律后，在接收端通過解調技術把接收的跳頻信號還原成原始信息。系統中的控制器包括跳頻圖形產生、信號同步、自適應等功能；頻率合成器是合成頻率；數據終端是對數據進行查錯、糾錯。

依據香濃公式來，可計算出系統的抗干擾性，香濃公式為：

C=B*log2(1+S/N)(bit/s)

其中B代表碼元速率，S/N代表信噪比。當B增加時，可以不需要較高的信噪比就能保持和以前相同的傳輸速率。

跳頻技術具有頻譜利用率高、低干擾、抗截獲、抗多徑、高速等優點。但是跳頻系統也存在著一些不足，譬如抗多頻干擾弱、信號隱蔽性差和跟蹤式干擾能力較弱等。跳頻技術主要應用在通信保密、軍事雷達和民用通信等領域上。

1.2跳時技術（TH）

與跳頻相似，跳時技術其實是偽碼序進行的時移鍵控。“跳時”是發射信號在時間軸上進行隨機跳變。首先把時間軸劃分成為若干個時片，利用擴頻碼選定特定時片進行發射信號，而信號發送的時片比較窄，從而擴展了信號頻譜。

跳時技術的唯一優點是減少了占空比，但是從抑制干擾的角度來看，跳時技術的抗干擾力太弱，與其他抗干擾技術相結合后，抗干擾效果更理想。

1.3直接序列擴頻技術（DS）

DS的工作原理：在發送端把高碼率的擴頻碼序通過調制來擴展信號的頻譜，擴頻信號到達接收端后用相同的擴頻碼序進行解調，還原為原始信號。該技術的優點是信號隱藏性好，抗多徑干擾性強，截獲概率低，碼分多址易實現。

直接序列擴頻通信是美軍軍事上重要的保密通信技術。現在被廣泛應用于在衛星通信、微波通信、數字蜂窩通信CDMA、計算機無線網絡及軍用電臺等許多領域。但是應用直接序列擴頻時一般要采取混合方式，同時還需通過采用交織編碼和糾錯編碼技術來增加擴頻碼碼長。

1.4混合技術

混合技術是對于多種抗干擾技術的組合，針對無線通信系統的實際情況，來分析其干擾因素，通過結合不同的抗干擾技術，從而使系統達到最佳的抗干擾性能。比如為了達到最大擴頻比例，可以同時使用時間跳變技術和跳頻技術（DS/FH），實現擴頻技術的最大化；為了加寬中心頻率的頻帶范圍，可以使用跳頻技術和直接序列擴頻技術（FH/DS）。隨著混合技術在無線通信中的快速發展，一大部分無線系統開始嘗試著結合多種的抗干擾技術來實現最佳的干擾性能。但是，這樣的混合技術往往會使系統的復雜性提高，不易維護。

2　非擴頻技術

2.1智能天線

智能天線又稱自適應天線列陣，其原理是將無線電信號形成空間定向波束，向某個特定的方向發送，它的主波束直接對準接收端，充分達到信號的高利用率，并能夠抑制干擾信號。智能天線系統的核心是智能算法，能夠鎖定和跟蹤不同種類的信號，使干擾動態抑制到最低值。智能天線具有抗衰落性、抗干擾性能強，能夠擴大無線通信系統的容量等優勢。

最初的智能天線技術主要應用于雷達和聲吶等軍事抗干擾通信，但伴隨著移動通信和數字信號處理技術的快速發展，智能天線技術開始應用于更復雜環境的電波傳播。

2.2MIMO技術

MIMO即多輸入多輸出技術，是利用多個天線在發射端獨自發送信號，同時在接收端用多個天線接收，并對其進行一定的疊加后恢復原信號。利用M IMO技術可以降低系統的誤碼率，同時提高信道的容量和信道的可靠性。而系統容量C是通信系統的一個重要性能指標，C公式為：

C=[m in(M,N)]Blog2(ρ/2)

式中ρ表示接受SNR(信噪比)，M表示接收天線數目，N表示發射天線數目。從系統容量公式可以得出：帶寬和功率一定的情況下，同時增加M和N的數量，可以提高無線信道的系統容量。根據香濃公式，如果信道容量增加，即碼元速率增加，則SNR增大，系統的抗干擾能力就得到了提升。

現今無線局域網技術802.11n中就采用了MIMO技術。隨著移動通信系統的快速擴展，MIMO技術被加入第3GPP的標準中。

2.3通信猝發技術

通信猝發技術的原理是先把速率正常的信息進行儲存,然后以幾十倍到一百倍的速率猝發,猝發信號到達接收機后恢復到正常速率。通信速率增大，空閑時間變少，敵方干擾偵收的幾率就變小了，破譯難度增大，在接收端接收的信號也減少了被欺騙或冒充的機率。且通信猝發技術具短暫性和隨機性,使得信息截獲概率減小,是現如今使用比較普遍的抗干擾方法。通信猝發技術主要應用于軍事通信抗干擾等領域。

2.4交織和糾錯編碼

交織編碼是在移動通信下用于改善通信信號的衰落特性。其工作原理是系統打散數字信號傳輸的突發錯誤，利用糾錯編碼對信號中的隨機錯誤進行糾正，從而改善移動通信的傳輸特性。糾錯編碼又稱信道編碼，是對干擾造成的錯誤進行糾錯，糾錯編碼和數字技術能夠使系統的抗干擾性能、可靠性和有效性增強。交織和糾錯編碼主要應用于跳頻系統等設備。

3　結束語

現如今通信技術在迅猛發展，通信網絡內部和外部的干擾在不斷的變化，單個的抗干擾技術已經無法抑制和對抗各類干擾信號，只有不斷地優化成熟的抗干擾技術，并結合多種抗干擾技術，才能夠為無線通信網絡創造一個安全、通暢、可靠的環境。

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