基于徑向函數的通信智能抗干擾系統設計

艾散·帕合提，吾斯曼·玉山

（新疆工程學院信息工程學院，新疆烏魯木齊 830023）

隨著信息技術的快速發展，越來越多的智能通信設備涌入我們的生活。移動電話、無線電腦、寬帶等先進的智能通信設備成為人們日常生活的重要部分，與此同時，人們對智能通信設備的要求在不斷提高，這些智能通信設備需要可靠性高、速度快，對外界環境的抗干擾能力強。智能通信設備更強的抗干擾能力能更好地確保人們的通話質量，因此，如何提高智能通信設備的抗干擾能力，是近幾年來科學家們研究的熱門話題之一。評估智能通信設備的抗干擾能力需要很多指標，落實到具體的評估工作時，要綜合考慮各方面因素對通信的影響，不能用好與不好來簡單地評估通信設備的抗干擾能力，對智能通信設備抗干擾能力的評估要細致、全面地分析，以此來保證通信智能抗干擾系統的實用性[1]。

為了達到智能通信抗干擾的需求，在具體的實現當中需要應用調頻、自適應跳頻等抗干擾技術，根據干擾環境的不同來選擇最佳的抗干擾方案[2]。綜上所述，基于徑向函數設計一種新的通信智能抗干擾系統，與傳統的抗干擾系統相比，該系統模仿了人的思維方式，能夠使通信系統的抗干擾能力和準確性更強，應用更廣泛。

1 系統硬件設計

基于徑向函數的通信智能抗干擾系統硬件結構如圖1 所示。

圖1 系統硬件結構

1.1 處理器設計

基于徑向函數的通信智能抗干擾系統的最重要部件是處理器，智能通信抗干擾設備的通信信號與中心處理設備有一定的距離，很難將通信信號發送出去，所以需要對基于徑向函數的通信智能抗干擾系統的處理器作進一步的調整，對其信號進行放大，作轉換處理，得到轉換后的處理結果[3]。智能通信抗干擾系統的信號通常將電壓信號作為頻率信號，該文選用的智能通信抗干擾系統的處理器內部中心件的變換信號采用YUT 信號，它是一種具有高性能的數字信號，電路上的電流需要控制在50 mA 以上，以便能夠循環運行[4]。處理器結構如圖2 所示。

圖2 處理器結構

根據圖2 可知，處理器的外部結構分上下兩部分，上部的結構負責聯系通信智能抗干擾設備，下部結構負責聯系中心緩沖器，時鐘設備的工作時序為I/O 時序，為了提高通信智能抗干擾系統的抗干擾能力，處理器的內部需要設置時鐘來記錄運行當中的時鐘信號，運行過程中的時間要精確到秒，時鐘的核心芯片選用PA576 芯片，連接4 個并聯接口使時鐘的工作狀態達到最佳。處理器的內部結構是保護二極管、時鐘設備、電流、電壓、PA576芯片和YUT信號[5]。時鐘設備如圖3 所示。

圖3 時鐘設備

該文選用的處理器在抗干擾方面能力較強，在通信智能抗干擾系統運轉時，處理器的各個硬件設備處于工作狀態，硬件設備和軟件充分配合使系統的傳輸信號能正常發送，以免出現錯誤。

1.2 顯示器設計

通信智能抗干擾系統的顯示器選用RT-375，其芯片采用目前最先進的NMI645 芯片，不管通信設備的外界環境有多糟糕，這種芯片都可以將系統的抗干擾信號清晰地顯示出來。NMI645 芯片示意圖如圖4 所示。

圖4 NMI645芯片示意圖

顯示器的電壓控制在10 kV，電流為5 mA，具有10 個驅動器和20 個接收器，以此來保證顯示器能高效、穩定運行，顯示器內部電平采用單向電平，防止通信智能抗干擾系統中的交流信號出現重疊。顯示器的供電電壓必須大于5 V，以防影響通信智能抗干擾系統的抗干擾能力，顯示器的內部電平在正常工作時轉動速度要小于650 kbps。

1.3 擴頻器設計

擴頻在傳統模式下是較為成熟的通信抗干擾技術，其應用了CDMA 擴頻方法，在運行中需要較少的整數乘法次數，以整數或負整數的擴頻碼對數據進行擴頻，選用的通信智能抗干擾系統的擴頻器為YUI768擴頻器，其符號速率為259 kbps，碼元速率為350 kbps，同階碼擴頻因子為該階碼的數量，低階碼和其子碼在運行時不能同時使用。擴頻器結構如圖5所示。

圖5 擴頻器結構

擴頻器的碼字速率選擇384 kbps，擴頻因子小于1，擴頻器的子碼要用于控制信道，控制信道包括上行物理信道和下行物理信道，下行物理信道采用qpsk的調制方式，在運行過程中進行串并變換控制變量同時輸入。上行物理信道采用bpsk 調制方式，其比特傳輸速率要大于235 kbps，上行擴頻因子是下行的3 倍，上行擴頻系數選用10和1，這樣可顯示通信智能抗干擾系統的抗干擾系數，可固定擴頻系數。擴頻器電路如圖6 所示。

圖6 擴頻器電路

通信智能抗干擾系統的終端顯示碼信息，通過擴頻碼可判斷其他終端碼、峰值速率隨著抗同頻干擾的能力增強而增加，下行物理信道可由動態分配的時隙來進行，而上行物理信道不存在這樣的約束，可不用判斷碼的問題。

2 系統軟件設計

基于徑向函數的通信智能抗干擾系統的軟件設計[6]主要采用徑向函數的工作原理[7]。徑向函數是一個取值依賴離原點距離的實值函數，這可以被解釋成一個簡單的網絡，在通信智能抗干擾系統中，需要感知頻譜[8]、信道干擾評估[9]、通信智能設備連接等。與傳統的抗干擾技術相比，采用徑向函數的抗干擾系統，其基本結構是在系統的接收端獲得動態頻譜感知能力，將預先設置值作為子載波頻率，這種抗干擾技術是無線電技術與顯示技術的整合，中間信號的傳輸速率介于比特速率與頻譜速率之間，在頻域構造中含有抗干擾的信號波形[10]，再與擴頻器相結合，可將通信智能抗干擾系統的通信信號擴展到整個頻譜段[11]。徑向函數的信號波形如圖7 所示。

圖7 徑向函數的信號波形

通過顯示器的掃描顯示，通信智能設備的頻譜值與原有值進行對比可得出新的頻譜值。通信信號頻率可作為軟件分析中的初值，采用徑向函數的分類策略選取可用頻譜[12]。設置有效輻射功率為376 W，通信速度為100 kbps，在通信設備受到不明干擾時，通信信號的幅度值可忽略不計。

基于徑向函數的通信智能抗干擾系統的工作流程可分為以下幾步：

首先，顯示通信數據，對通信智能抗干擾系統的數據進行初始化操作并記錄，記錄的數據保存在云端數據庫中。通過處理器采集通信信號傳輸過程中的各個數據[13]，除數據外的通信信息可由采集節點傳輸給系統接收端，利用采集的節點控制整個干擾數據[14]，通信智能設備的顯示器通過采集節點的傳輸顯示通信設備發送的抗干擾數據[15]。

圖8 工作流程

然后，整理干擾通信設備正常運行的因素，使用無線網絡處理通信設備的抗干擾性能。通過采樣的各個信息，處理采樣的抗干擾數據，分析通信智能抗干擾設備的抗干擾能力。如果顯示器顯示的抗干擾信號數據在正常范圍內，則說明此通信智能抗干擾系統的抗干擾能力很好，干擾報警系統不會正常運行；如果通信智能抗干擾系統的顯示器顯示的數據超出范圍，則說明抗干擾能力受到了影響[16-19]，報警器會啟動報警。

最后，將通信系統得到的由無線網絡傳遞的干擾信息通過A/D 轉換器轉換，處理器處理得到結果，如果干擾的元素值正常波動，則表示抗干擾系統正常工作，顯示器的顏色為綠色；如果干擾的元素值異常波動，則表示抗干擾系統抗干擾能力下降，顯示器的顏色為紅色。

3 實驗研究

為了研究該文提出的基于徑向函數的通信智能抗干擾系統的有效性，與傳統的基于數據挖據的通信智能抗干擾系統和基于物聯網的通信智能抗干擾系統進行實驗對比。穩定性實驗結果如圖9 所示。

根據圖9 可知，所設計的基于徑向函數的通信智能抗干擾系統穩定性高于傳統系統。這是因為設計系統通過頻譜感知減少干擾波形的變化，在某些干擾情況下，通過徑向函數原理也可改善通信質量，使系統的抗干擾能力得以正常發揮。根據系統波形的復雜度對干擾的影響因子進行分類，從而選擇最佳的抗干擾通信波形或者針對不同因素的干擾進行相應的抵消。顯示器的時鐘顯示不需花費大量時間，該系統在短時間能使抗干擾能力增強，具有很強的實時性，確保了通信數據的準確性，使通話更快速、穩定。

圖9 穩定性實驗結果

4 結束語

智能通信設備在人們的日常生活中扮演著重要角色，人們對通信設備的要求不斷提升，智能通信設備是目前最重要的通信設備之一，設計新的抗干擾技術與方案成為如今的熱點，抗干擾能力影響著通信設備的正常運行，該文基于徑向函數設計的通信智能抗干擾系統具有極強的抗干擾能力，能夠很好地確保通信過程的穩定性。