無線電干擾檢測技術(shù)應(yīng)用與研究

新疆機(jī)場（集團(tuán)）烏魯木齊分公司網(wǎng)絡(luò)信息部 張 勇

無線電干擾檢測技術(shù)應(yīng)用與研究

新疆機(jī)場（集團(tuán)）烏魯木齊分公司網(wǎng)絡(luò)信息部 張 勇

【摘要】無線電通信能夠?qū)⑿枰l(fā)送的文字、圖像、聲音、視頻等多媒體信號(hào)調(diào)制為電信號(hào)，使用無線電磁波從源地址發(fā)送到目標(biāo)地址。無線電通信利用電磁波傳輸信號(hào)，容易受到其他信號(hào)的干擾，造成數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定，甚至破壞傳輸數(shù)據(jù)的完整性和一致性。隨著通信傳輸環(huán)境的日益復(fù)雜，干擾信號(hào)越來越多，為了能夠保證無線電通信質(zhì)量，論文詳細(xì)地分析了無線電干擾原理及分類，探討了當(dāng)前較為先進(jìn)的干擾檢測技術(shù)，識(shí)別干擾源，進(jìn)而為解除干擾提供信息。

【關(guān)鍵詞】無線電；同頻干擾；鄰頻干擾；干擾檢測

1.引言

無線電通信可以利用電磁波實(shí)現(xiàn)文本、圖像、視頻等多媒體資源的傳輸，其最大的優(yōu)勢就是利用無線電波的波動(dòng)傳遞信息，可以在高山、河流、湖泊等不利于有線通信線路鋪設(shè)的地域組網(wǎng)通信，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)部署較為簡單，信息交流方便快捷，可以利用反射、繞射、折射和散射等方法進(jìn)行通信［1］。無線通信在為人們帶來便捷的同時(shí)，由于其采用無線介質(zhì)傳輸數(shù)據(jù)信息，因此容易受到其他電磁信號(hào)的干擾，破壞數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾裕?］。干擾檢測可以識(shí)別干擾源，進(jìn)而對無線通信受到的干擾進(jìn)行分類，提出干擾抑制或解除方法［3］。

2.無線電干擾原理及分類

無線電干擾已經(jīng)成為通信傳輸?shù)墓残詥栴}，一般情況下，無線電的頻段范圍分布于9KHz-3000GHz，無線電干擾信號(hào)是指對有用信號(hào)造成破壞的無用信號(hào)或電磁騷擾信號(hào)［4］。無線電干擾對無線電通信系統(tǒng)造成的影響非常嚴(yán)重，會(huì)造成無線電通信系統(tǒng)的傳輸信號(hào)丟失、遭到破壞，導(dǎo)致無線電通信系統(tǒng)的性能下降。無線電干擾可以按照不同的分類原則進(jìn)行劃分，比如可以按照傳導(dǎo)形式劃分為輻射干擾或產(chǎn)導(dǎo)干擾；按照干擾源的性質(zhì)可以劃分為認(rèn)為干擾或自然干擾，自然干擾多為太陽干擾、天電干擾或宇宙干擾，這些干擾源是不可控制的，人為干擾多源于無線電發(fā)射或接手設(shè)備等人工裝置，可以別劃分為無線電設(shè)備干擾或非無線電設(shè)備干擾，無線電人為干擾是可以控制的［5］。在工作中，筆者遇到的無線電干擾事件也時(shí)有發(fā)生，比如：2001年初，庫車機(jī)場塔臺(tái)的甚高頻電臺(tái)里面時(shí)常有不明來歷的聲音干擾，當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理委員會(huì)的人員帶著測量設(shè)備與筆者一起查找到了原因：當(dāng)?shù)氐囊粋€(gè)廣播電臺(tái)由于設(shè)備老化、故障，其雜波的頻率與我們的工作頻率接近，又由于該廣播電臺(tái)功率很大（1000KW），所以其信號(hào)幅度較大，最終無線電管理部門告知他們讓其整改。本文著重介紹同頻干擾或鄰頻干擾。

（1）同頻干擾。無線電通信過程中，同頻干擾是指由其它信號(hào)源發(fā)送出來的、與有用無線頻率相同的、以同樣的傳輸模式進(jìn)入收信機(jī)頻帶的干擾。同頻干擾信號(hào)與有用信號(hào)在傳輸中被同時(shí)放大、檢波，按照不同的形成原因可以產(chǎn)生不同的后果，又被細(xì)分為多個(gè)同頻干擾類型。如果兩個(gè)同頻信號(hào)出現(xiàn)載頻差時(shí)，將會(huì)造成通信信號(hào)形成差拍干擾；如果兩個(gè)同頻信號(hào)存在相位差時(shí)，將會(huì)造成通信信號(hào)失真，形成失真干擾。同頻干擾信號(hào)強(qiáng)度越大，接收機(jī)輸出的信噪比就會(huì)越小，如果同頻干擾信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到一定程度時(shí)，接收機(jī)會(huì)產(chǎn)生阻塞干擾，阻塞干擾形成的主要原因時(shí)同頻復(fù)用保擴(kuò)距離太小，目前許多電臺(tái)的違章者私自使用無線頻率發(fā)射信號(hào)，這些頻段通常是與合法電臺(tái)相同的頻率，因此復(fù)用距離太小將會(huì)對合法電臺(tái)造成同頻干擾；無線電管理部分在分配頻率時(shí)，相鄰地域的無線電發(fā)射頻率相同時(shí)可以也可能造成同頻干擾。

（2）鄰頻干擾。無線電通信系統(tǒng)的收信機(jī)頻帶內(nèi)或附近的信號(hào)經(jīng)過變頻之后落入到頻帶內(nèi)部產(chǎn)生的干擾被稱為鄰頻干擾。這種干擾情況將會(huì)造成收信機(jī)信噪比嚴(yán)重下降，通信系統(tǒng)的靈敏度也會(huì)大大的降低，并且較強(qiáng)的干擾信號(hào)也會(huì)造成收信機(jī)產(chǎn)生阻塞干擾。鄰頻干擾產(chǎn)生的主要原因是無線電發(fā)射設(shè)備技術(shù)指標(biāo)沒有嚴(yán)格依據(jù)指標(biāo)而造成的，發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定程度太差、電信號(hào)調(diào)制度過大，此時(shí)將會(huì)造成發(fā)射頻譜非常寬，同樣可以對其他頻帶造成嚴(yán)重的干擾。

3.無線電干擾檢測技術(shù)

無線電通信傳輸過程中，干擾是一個(gè)非常重要的問題，其一直伴隨著無線電的應(yīng)用發(fā)展而存在，也是許多通信學(xué)者致力于解決的問題。干擾檢測的主要目的是能夠識(shí)別、發(fā)現(xiàn)和追蹤干擾源，無線電干擾檢測可以針對無線通信發(fā)包成功率、信噪比、載波監(jiān)聽時(shí)間和比特錯(cuò)誤率等無線通信參數(shù)，通過分析參數(shù)可以判斷當(dāng)前的無線電通信是否處于異常狀態(tài)，進(jìn)而可以檢測到是否存在干擾源。無線電干擾檢測能夠有效的為干擾清除提供支撐，也是干擾解除和抑制的基本工作。無線電干擾檢測與識(shí)別的主要流程包括五個(gè)關(guān)鍵步驟，分別是無線電傳輸信號(hào)采樣、無線電干擾信號(hào)存在性檢查、無線電干擾頻譜分析、無線電干擾分類、無線電干擾抑制或解除等，詳細(xì)的干擾信號(hào)檢測和解除流程如圖1所示。

圖1 無線電干擾檢測與解除流程

經(jīng)過多年的應(yīng)用和改進(jìn)，干擾檢測已經(jīng)誕生了許多技術(shù)，詳細(xì)描述如下：

（1）基于CSMA/CA的無線電干擾檢測技術(shù)。該干擾檢測技術(shù)可以利用無線電干擾信號(hào)對接收端的信號(hào)強(qiáng)度存在的影響進(jìn)行檢測，充分考慮和利用接收信號(hào)影響強(qiáng)度、發(fā)包成功率、載波監(jiān)聽時(shí)間等進(jìn)行分析，構(gòu)建一個(gè)功能強(qiáng)大的干擾檢測模型，能夠識(shí)別持續(xù)的干擾信號(hào)類型。

（2）基于RSS的無線電干擾檢測技術(shù)。基于RSS的無線電干擾檢測技術(shù)可以根據(jù)無線通信發(fā)送包的成功率、誤碼率分析是否存在干擾，這一種檢測技術(shù)比較簡單，實(shí)現(xiàn)也比較方便，可以在低速率、容量小的無線通信環(huán)境中應(yīng)用。

（3）基于多指標(biāo)的無線電干擾檢測技術(shù)。多指標(biāo)無線電檢測技術(shù)可以綜合使用發(fā)包成功率、誤包率（Bad Packet Ratio）和能量消耗量等指標(biāo)分析干擾場景，并且設(shè)計(jì)了兩個(gè)檢測系統(tǒng)，分別是基礎(chǔ)檢測系統(tǒng)和高級(jí)檢測系統(tǒng)。基礎(chǔ)檢測系統(tǒng)通過觀察多指標(biāo)的異常變化程度檢測干擾；高級(jí)檢測系統(tǒng)可以允許智能化配置檢測參數(shù)，并且可以綁定無線通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的相鄰節(jié)點(diǎn)，聯(lián)合檢測干擾存在情況，高級(jí)檢測需要額外發(fā)送協(xié)作網(wǎng)絡(luò)包，因此占用了網(wǎng)絡(luò)帶寬資源。

（4）基于芯片錯(cuò)誤率的無線電干擾檢測。該技術(shù)可以采取芯片錯(cuò)誤率作為無線電通信干擾檢測指標(biāo)，這種情況可以檢測無線電設(shè)備自身的干擾情況，適用于自檢測過程。

（5）基于機(jī)器學(xué)習(xí)的無線電干擾檢測。該技術(shù)可以在無線電通信網(wǎng)絡(luò)中部署多個(gè)監(jiān)測器，可以采集無線電通信的相關(guān)數(shù)據(jù)，并且將這些數(shù)據(jù)輸入到機(jī)器學(xué)習(xí)算法中，比如BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、支

持向量機(jī)、K均值、貝葉斯理論等，這些機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中異常情況，能夠及時(shí)的、自動(dòng)化的檢測出異常信號(hào)。

4.結(jié)束語

無線電承載的業(yè)務(wù)越來越多，頻譜資源越來越少，因此容易造成同頻干擾、鄰頻干擾，不利于無線數(shù)據(jù)發(fā)射、傳輸和接收，導(dǎo)致數(shù)據(jù)信號(hào)遭受破壞。無線干擾檢測技術(shù)經(jīng)過多年的研究和改進(jìn)，已經(jīng)引入了許多先進(jìn)的檢測技術(shù)，比如BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等，并且引入許多多指標(biāo)綜合、CSMA/CA、RSS等檢測方法，更好地滿足無線電干擾信號(hào)檢測。

參考文獻(xiàn)

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