復(fù)雜電磁環(huán)境下的通信抗干擾技術(shù)研究

亓 芳 陳 琛

(1.中國(guó)人民解放軍空軍空降兵學(xué)院，廣西 桂林 541003；2.中國(guó)人民解放軍94686部隊(duì)65分隊(duì)，中國(guó) 上海 202178)

0 引言

在如今的無線電通信的環(huán)境當(dāng)中，隨著各種相關(guān)電子設(shè)備的增加，導(dǎo)致無線通信所處的通信開始復(fù)雜起來，主要的是因?yàn)闊o線通信很容易受到外界干擾的緣故，因此無線通信抗干擾技術(shù)真正發(fā)展起來。對(duì)無線通信造成干擾的原因主要分為自然原因和人為原因，人為原因通常是指敵對(duì)國(guó)所進(jìn)行的蓄意電磁的干擾，這種電磁的干擾通常會(huì)使得敵國(guó)的無線通信受到一定的影響，甚至有可能會(huì)出現(xiàn)終端無信號(hào)的情況出現(xiàn)。對(duì)于無線通信的干擾具有多種干擾類型，來自外界的干擾通常只有在一些特定的頻帶上以及特定調(diào)制方式上來進(jìn)行，這樣才會(huì)真正產(chǎn)生有效的干擾影響。

1 基于復(fù)雜電磁環(huán)境下的通信抗干擾技術(shù)主要類型

1.1 跳頻抗干擾技術(shù)

這項(xiàng)抗干擾技術(shù)應(yīng)用起來比較早，而且抗干擾的效果也比較突出，因此主要應(yīng)用在民用無線的通信方面以及毫米波段、微波的無線通信抗干擾當(dāng)中。這項(xiàng)技術(shù)具體的內(nèi)容是指將無線電頻率實(shí)現(xiàn)其按照特定的規(guī)律和頻率進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，和一些固定不斷的無線通信相比較，所采用的調(diào)頻技術(shù)通常更容易促使無線通信實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展頻譜的目的[1]。而同時(shí)，頻率進(jìn)行跳轉(zhuǎn)的速度也直接關(guān)系到無線通信的抗干擾能力。一般在這種情況下，頻率進(jìn)行跳轉(zhuǎn)的速度越高，那么其抗干擾的性能也就更好，而頻率進(jìn)行跳轉(zhuǎn)的蘇菲降低的化，那么其表現(xiàn)出現(xiàn)的性能也相對(duì)較差。而且調(diào)頻技術(shù)在獲得頻譜的時(shí)，會(huì)更進(jìn)一步的加強(qiáng)其抗干擾的能力，而且越寬的調(diào)頻帶寬也將收獲更好的抗干擾的性能。所以，使用調(diào)頻技術(shù)能夠有效的提升在通信抗干擾方面的能力，同時(shí)在調(diào)頻的速度以及擴(kuò)展調(diào)頻的帶寬方面也會(huì)隨之提升。因此跳頻技術(shù)有著更好的抗干擾的能力，而且也可以根據(jù)其具體的通信環(huán)境來對(duì)跳頻的速度進(jìn)行優(yōu)化的選擇。

1.2 擴(kuò)頻抗干擾技術(shù)

擴(kuò)頻技術(shù)的主要核心在于通過對(duì)無線通信的頻譜進(jìn)行拓展，以實(shí)現(xiàn)將一些有用的信息隱藏在無線通信的頻譜當(dāng)中，這就充分的發(fā)揮了其抗干擾以及保密的功能。是一種較為典型的CDMA通信的模式。而且，在目前的擴(kuò)頻技術(shù)當(dāng)中，使用序列的方式最為常見的，也即是通過對(duì)通信頻譜進(jìn)行拓展的方式來將傳輸?shù)男畔⒂兄^低功率譜的密譜，采用此種方式一般都有著較強(qiáng)的電磁抗干擾能力，同時(shí)也會(huì)對(duì)信號(hào)的保密性進(jìn)行有效的增強(qiáng)。所以這項(xiàng)技術(shù)一般都應(yīng)用在以衛(wèi)星通信場(chǎng)景以及一些蜂窩的通信場(chǎng)景當(dāng)中[2]。

1.3 智能天線抗干擾技術(shù)

無線通信的發(fā)展促使人們對(duì)于數(shù)據(jù)以及流量的需求也越來越高，在這種需求的背景下，智能天線技術(shù)開始受到人們的廣泛關(guān)注和推崇。智能天線技術(shù)主要是指采用智能化的控制算法來實(shí)現(xiàn)對(duì)天線的定向波技術(shù)，而且在這個(gè)過程當(dāng)中，其中的主瓣也必須指向一些特定方面的用戶，而后瓣則指向一些非特定的用戶，這樣才能既保證特定用戶具有較好的通信質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)于那些非特定的用戶也能起到較小的干擾作用，同時(shí)還能有效的對(duì)電磁污染的問題進(jìn)行緩解。智能天線系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)來自不同的方位的信息進(jìn)行抑制，通常在物理的層面容易形成一個(gè)較為完整的天線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而促使天線段的信號(hào)獲得較大幅度的提升，因此也就獲得了較高的抗干擾的性能。不過，智能天線技術(shù)當(dāng)中依然存在較多的問題急需解決，比如在智能天線當(dāng)中的物理天線方面的設(shè)計(jì)就是較為顯著的問題。所以，為實(shí)現(xiàn)智能天線的抗干擾性能，通常都需要促使天線的波束盡量變窄，從而能夠?qū)σ恍┓翘囟ǖ挠脩暨M(jìn)行抑制，不過，相應(yīng)的，如果天線的波束變窄后，就需要更多的天線單元來完成其所制定好的覆蓋范圍，所以智能天線的復(fù)雜設(shè)計(jì)程度也會(huì)相應(yīng)的提升。不但如此，在智能天線當(dāng)中的單元相互之間的結(jié)合也需要進(jìn)行一定的考慮。不過，智能天線技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)無法滿足人們對(duì)于大量數(shù)據(jù)的傳輸，所以就需要將MIMO技術(shù)引入到智能的天線技術(shù)當(dāng)中去。

1.4 混合抗干擾技術(shù)

在無線抗干擾技術(shù)的真正實(shí)現(xiàn)過程當(dāng)中，通常是需要將各種不同的技術(shù)來進(jìn)行混合使用，從而獲得比較強(qiáng)的抗干擾能力。就比如將序列和調(diào)頻技術(shù)兩者混合在一起，在一般的情況之下，使用混合技術(shù)的抗干擾能力通常要比使用單一抗干擾技術(shù)的能力要強(qiáng)得多。這主要是因?yàn)槊恳环N的抗干擾技術(shù)都有著其自身的弊端以及所適用的條件等，所以通常都會(huì)使用多種不同的抗干擾技術(shù)混合在一起進(jìn)行相互彌補(bǔ)各個(gè)技術(shù)之間存在的缺陷問題，從而實(shí)現(xiàn)有效的抗干擾能力。不過，在將各種不同的抗干擾技術(shù)進(jìn)行混合使用的過程中，通常存在著比較多的技術(shù)難題需要解決，而且也將導(dǎo)致抗干擾設(shè)備所具有的復(fù)雜程度大大提升。還有一種是直接序列和跳頻技術(shù)兩者相混合，這采用的是兩者的混合技術(shù)來進(jìn)行的抗干擾實(shí)踐，其真正獲得的信號(hào)處理不僅僅是二者之和那么簡(jiǎn)單，同時(shí)還附帶著更加寬闊的頻譜，這對(duì)于跳頻技術(shù)來說也有一定的增強(qiáng)效果，不過，唯一的缺點(diǎn)就是對(duì)其所進(jìn)行的投入成本比較大，很容易導(dǎo)致抗干擾設(shè)備所具有的復(fù)雜程度再次提升。

2 時(shí)間反轉(zhuǎn)技術(shù)的應(yīng)用

為了提升無線通信的抗干擾性，通常會(huì)采用多種抗干擾技術(shù)混合在一起進(jìn)行抗干擾的作用，這種混合的抗干擾方式通常設(shè)計(jì)成本都比較高，而且也極大的增加了系統(tǒng)方面的復(fù)雜程度。不過，隨著無線通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，時(shí)間反轉(zhuǎn)技術(shù)開始被推出，這種技術(shù)具有明顯的實(shí)現(xiàn)空間信息道匹配的能力。時(shí)間反轉(zhuǎn)技術(shù)有著較為突出的無線通信抗干擾的性能，這種干擾能力主要能夠?qū)Υa間進(jìn)行串?dāng)_，是一種多址和共道技術(shù)的綜合[3]。而且，這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程也較為簡(jiǎn)單。充分的的利用了信道狀態(tài)的信息，將一些光學(xué)當(dāng)中的相位共軛的理論同時(shí)應(yīng)用到無線的通信抗干擾當(dāng)中，從而真正的實(shí)現(xiàn)并提高無線通信抗干擾能力的目的。不過，一般時(shí)間反轉(zhuǎn)技術(shù)被劃分為有源以及無源這兩種類型，有源主要是在進(jìn)行發(fā)轉(zhuǎn)的過程當(dāng)中實(shí)現(xiàn)同時(shí)收發(fā)。而無源則是對(duì)接收功能的實(shí)現(xiàn)，因此，目前無源形式的時(shí)間反轉(zhuǎn)技術(shù)使用得較為廣泛。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在復(fù)雜電磁環(huán)境下的無線通信，其所具有的抗干擾技術(shù)和能力開始不斷的提升。而在具體的抗干擾技術(shù)的選擇過程當(dāng)中，也仍然需要針對(duì)其技術(shù)、成本以及性能等一系列復(fù)雜的程度來進(jìn)行綜合性的考慮，從而促使其獲得最佳的抗干擾的性能。

[1]高穎,張政,王鳳華,郭淑霞.復(fù)雜電磁環(huán)境建模與可視化研究綜述[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué),2014(09).

[2]李雪華.抗干擾技術(shù)分析[J].無線電工程,2011(05).

[3]趙鵬,劉殿飛,喬利軍.淺談跳頻通信技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].無線互聯(lián)科技,2012(10).