無線通信抗干擾技術(shù)研究

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摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無線通信技術(shù)不斷進步，使得無線通信技術(shù)在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用范圍不斷擴大，被廣泛應(yīng)用在生活各個領(lǐng)域，利用無線網(wǎng)絡(luò)通信傳輸數(shù)據(jù)和信息已成為現(xiàn)代科技進步的必然趨勢。但是，無線通信技術(shù)滲透于生活的方方面面也隱含著一定風險和隱患。在無線電通信技術(shù)利用電磁波進行信息傳輸?shù)倪^程中，電磁容易受到外界環(huán)境的影響而形成對無線通信的干擾?，F(xiàn)代社會對無線電通信的利用率越來越高，提高無線通信的抗干擾能力就成為時展需要，也是現(xiàn)代科技社會發(fā)展的內(nèi)在需求。筆者將分析無線電通信背景下通信抗干擾技術(shù)的發(fā)展原因，研究社會中典型的通信抗干擾技術(shù)以及現(xiàn)代社會發(fā)展過程中新興的無線電抗干擾技術(shù)，從而探索出多種技術(shù)綜合使用的方法，并預(yù)測它的發(fā)展趨勢，從而能夠有效幫助人們解決生活中無線通信的干擾問題，實現(xiàn)無線通信的網(wǎng)絡(luò)暢通，實現(xiàn)提升接收端的魯棒性。

關(guān)鍵詞：無線通信；抗干擾技術(shù)；發(fā)展趨勢；MIMO

近年來，無線電通信技術(shù)使用范圍不斷擴大，甚至在一些極端環(huán)境中都能得到有效利用，然而在使用用戶不斷增加的狀況下，干擾信息傳輸?shù)氖侄螌映霾桓F，提升無線通信抗干擾能力成為現(xiàn)代社會發(fā)展的必要要求。在當下無線電通訊極易受到電磁環(huán)境干擾的惡劣情況下，提升無線通信技術(shù)抗干擾能力，加強對無線通信技術(shù)的開發(fā)和利用，不僅有利于我國在軍事通訊上的保密工作開展，也對民眾的信息交流提供可靠保障。

1無線通信背景及通信抗干擾技術(shù)發(fā)展原因

現(xiàn)代社會無線電的使用環(huán)境相對脆弱，在不穩(wěn)定環(huán)境中不僅易受各種各樣的自然環(huán)境的干擾，同樣會受到來自人們的惡意破壞等人為干擾。就干擾目的來看，干擾可以分為兩類，一類為無意識干擾，不帶攻擊行為，另一類為帶有敵對因素的人為干擾破壞。這些潛在的破壞干擾因素使得現(xiàn)代無線通信環(huán)境缺乏安全性和可靠性，也使得信息交流過程中的真實性得不到保障?；诖?，對無線通信抗干擾技術(shù)的研究迫在眉睫，成為時展需求。另外，由于無線通信信號的組成部分TFP的三圍空間矢量（功率(ower)域、頻率(Frequency)域以及時間(Time)域），當干擾信號也同時存在在這個空間內(nèi)時，通信信號與TFP空間相互重合，干擾信號就會嚴重干擾到正常無線通信信息傳輸。就目前無線通信中的抗干擾技術(shù)來看，通過加快調(diào)頻速度抵抗外來干擾信號破壞的調(diào)頻技術(shù)成為現(xiàn)代主要的抗干擾技術(shù)，擴頻技術(shù)是對信號傳播時的功率進行調(diào)整以加強抗干擾能力。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，對信息傳播通信提出新的要求，通信系統(tǒng)本身抗干擾能力需要不斷加強，才能在開放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下提升無線通信質(zhì)量和效率。

2典型的無線通信中的抗干擾技術(shù)

在人們熟知的無線通信抗干擾技術(shù)中，典型的抗干擾技術(shù)包含擴頻技術(shù)、跳頻技術(shù)(FHSS)、多入多出技術(shù)（MIMO)和混合技術(shù)，它們在現(xiàn)實生活中對無線通信的抗干擾能力起著重要作用。

2.1擴頻技術(shù)和跳屏技術(shù)（FHSS）

直接序列(DS-DirectSequency)擴頻是用直接的高碼序列在發(fā)端擴展信號頻譜，在收端采取相同擴頻碼序列進行解擴，再將擴展后的擴頻信號轉(zhuǎn)換成原始信息。這樣直接的序列擴頻技術(shù)是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛的擴頻技術(shù)，無論在軍事通信中還是在個人業(yè)務(wù)通信中，其在當今第四代移動通信技術(shù)（4G）的帶動下將會得到更大拓展[1]。從20世紀50年代至今，該技術(shù)已有高達一億的用戶在使用，無疑成為了現(xiàn)代無線通信領(lǐng)域中最有潛力抗干擾技術(shù)。跳頻技術(shù)(Frequency-HoppingSpreadSpectrum)的分析主要集中于其對抗干擾能力和如何對抗周邊地帶干擾及多平干擾等方面，是民用通信中最常見的抗干擾技術(shù)之一。簡單來說，跳頻技術(shù)就是通信中使用的載波頻率因為受到偽隨機變化碼的控制隨機進行跳變。在通信技術(shù)實現(xiàn)方式方面，跳頻是一種碼序進行多頻頻移鍵控的通訊方式，同時也是一種碼控載頻跳變的通信系統(tǒng)。從時域上來看，跳頻信號是一個多頻率的頻移鍵控信號；從頻域上來看,跳頻信號的頻譜是一個在很寬頻帶上以不等間隔隨機跳變的[2]。攜帶信息的載頻不斷隨機跳動，頻率點愈多信號寬帶愈加寬大，抗干擾能力就愈高，性能愈好。跳頻技術(shù)被廣泛應(yīng)用于對通訊安全或者通訊抗干擾能力具有較高要求的無線領(lǐng)域。

2.2多輸入多輸出技術(shù)（MIMO）

多輸入多輸出技術(shù)（MIMO）在科技發(fā)展中具有提升無線通信系統(tǒng)容量和頻譜利用率的作用，成為了現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中必要的關(guān)鍵技術(shù)，也是當前無線通信領(lǐng)域的熱門研究對象。多輸入多輸出技術(shù)（MIMO）在發(fā)射端和接收端分別采用多個天線元的通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)被稱為多輸入多輸出（MIMO）通信系統(tǒng)。從第三代移動通信系統(tǒng)（3G)發(fā)展到如今的第四代通信系統(tǒng)(4G),多輸入多輸出技術(shù)（MIMO）愈發(fā)吸引人們眼球，該技術(shù)具有在受限的無線信號通道中提高數(shù)據(jù)速率、提高系統(tǒng)容量、提高傳輸質(zhì)量的優(yōu)勢[3]。它采取時空編碼，利用分頻的方式，將信息分解在多個載頻中傳輸，不因一個信號受限而受到影響，具有較高的可靠性和抗干擾能力。這項技術(shù)是現(xiàn)代通信技術(shù)中的一大突破點，在實際應(yīng)用中迅速發(fā)展起來，然而該技術(shù)的實際運用中需要涉及OFDM技術(shù)，時空編碼技術(shù)以及分集接收技術(shù)的相互滲透，具有一定復(fù)雜性，現(xiàn)代社會中利用的多輸入多輸出技術(shù)（MIMO)只是其簡單運用方式，它的效率有待提高，利用方式有待突破。

3無線通信中的抗干擾新技術(shù)

3.1超寬帶(UWB)和超窄帶技術(shù)

(UNB)超寬帶(UWB)的歷史較之于擴頻和跳頻技術(shù)的歷史相對短一些，但是仍然可以追溯到一百多年前馬可尼發(fā)明無線電報。而現(xiàn)代意義的超寬帶又被叫作沖激無線電(IR：ImpulseRadio)技術(shù)，長期被用于軍事、災(zāi)害搜救以及雷達定位方面。超寬帶在無線通信上的優(yōu)勢不可忽視，雖然它的信號在時域上所持續(xù)的時間是極短暫的，也正是一種次納秒脈沖，而在頻域上卻又著相當寬的頻域，這就有效突出了超寬帶(UWB)耗能較少，復(fù)雜程度低，安全性能高，定位準等一系列優(yōu)點[4]。相對于超寬帶(UWB)可以為了較好避免信息干擾利用分散的傳輸信號方式在傳輸寬帶上，用于傳輸信息的超窄帶技術(shù)(UNB)仍舊處于發(fā)展初期。超窄帶技術(shù)(UNB)將信號傳輸?shù)念l帶控制在極窄范圍內(nèi)，讓信號相對集中，頻帶之外無需傳輸信號，這也就極大提升了信息抗干擾能力。

3.2虛擬智能天線技術(shù)

虛擬智能天線技術(shù)由波束智能天線和自適應(yīng)陣智能天線組合而成，雖然在一定程度上相對廣泛地用于雷達和軍事領(lǐng)域，但是由于其價格原因沒有得到普遍利用。多個天線相互作用而實現(xiàn)其在某一區(qū)域的信息接收、傳送功能，固定的特有方向讓其在接受信息時的特定性加強，從而減少或者抑制其他方向過來的信息干擾，有效提升信息抗干擾能力。

3.3智能組網(wǎng)技術(shù)

將可用通信資源最大化利用，實現(xiàn)通信系統(tǒng)抗干擾性能是智能組網(wǎng)的主要功能，簡單說就是對通信環(huán)境進行感知，進而分析受干擾的程度，然后調(diào)整結(jié)構(gòu)防止通信信息在傳輸過程中受到干擾，提升本身抗干擾能力。由于智能組網(wǎng)具有該項優(yōu)勢，使得其在社會生活中的利用率不斷提升。

4多技術(shù)的綜合利用和發(fā)展趨勢

單項抗干擾技術(shù)雖然具有一定的抗干擾能力，但是提高通信系統(tǒng)的整體抗干擾能力并非只利用一項技術(shù)可以實現(xiàn)，只有將多項技術(shù)綜合利用，完善和加強通信系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)，才能夠在整體上加強其抗干擾性能。

4.1基于天線和信號處理的綜合抗干擾技術(shù)

現(xiàn)代社會在天線信號接受處理上多使用智能天線技術(shù)，智能天線技術(shù)本身就具有一定抗干擾能力，如智能天線可以固定接受某個方向來的信號，減少外界其他方向信息干擾，實現(xiàn)其抗干擾作用，然而若是在當前基礎(chǔ)上將單一天線換成多天線技術(shù)，并結(jié)合擴頻和跳頻技術(shù)的使用，典型技術(shù)與新技術(shù)相結(jié)合，就可以很好完善抗干擾性能，同時它的抗干擾能力將會有一個新的突破。

4.2無線通信技術(shù)

無線通信技術(shù)在現(xiàn)代社會依舊被廣泛利用必然有它獨特優(yōu)勢，而這些優(yōu)勢就在于在它的性能在使用過程中不斷被完善加強，抗干擾能力也在不斷提升。如擴頻和跳頻技術(shù)，能夠用作關(guān)鍵技術(shù)就是因為其具有良好性能。就其中的跳頻技術(shù)來說，不斷隨機跳動變化頻道，改變以往規(guī)律的跳頻，跳動頻率愈高，被監(jiān)控跟蹤的幾率也就越小，抗干擾能力就越強。因此，將關(guān)鍵典型技術(shù)不斷完善并加以合理利用，也是當前信息通信技術(shù)的提升途徑之一，有效抗干擾技術(shù)的實現(xiàn)離不開關(guān)鍵核心技術(shù)的開發(fā)和使用[5]。

5結(jié)語

通過對無線電通信的分析與探索，可以看出現(xiàn)代社會對無線電通信的應(yīng)用不再拘泥于單一技術(shù)使用，而是在技術(shù)開發(fā)研究的基礎(chǔ)上將多個技術(shù)整合，實現(xiàn)以典型與核心發(fā)展技術(shù)相結(jié)合的多元化綜合技術(shù)，在當下惡劣的電磁環(huán)境中有效提升抗干擾能力，將有限的資源整合利用，不斷開發(fā)與引進新技術(shù)，保證通信系統(tǒng)的真實性和可靠性。在對技術(shù)改進時要看到每個技術(shù)自身的優(yōu)點和劣勢，揚長避短，實現(xiàn)技術(shù)本身的提升。無線電通信在將來的生活中會無處不在，以實現(xiàn)信息的傳輸與接收，這就需要以科技為支撐，不斷加強無線通信技術(shù)抗干擾能力，滿足大眾需求。

參考文獻

[1]丁溯泉,楊知行,潘長勇,等.擴頻技術(shù)歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展[J].電訊技術(shù),2004(6).

[2]郝威,楊露菁.跳頻技術(shù)的發(fā)展及其干擾對策[J].艦船電子對抗,2004(4).

[3]劉曉陽.移動通信中多輸入多輸出技術(shù)的研究[D].濟南:山東大學(xué),2008.

[4]樊祥寧.超寬帶無線通信關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京:東南大學(xué),2005.

[5]於時才,閆文芝,高大鵬,等.無線通信抗干擾新法——實時跳速自適應(yīng)跳頻技術(shù)[J].甘肅科技,2008(16).

作者：胡盛銘 單位：解放軍信息工程大學(xué)指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院