关于无线通信的抗干扰技术

关于无线通信的抗干扰技术

李湛

中海油信息科技有限公司湛江分公司524057

摘要：随着我国通信技术的发展，无线通信系统得到了广泛的应用，无线通信系统通过对于电磁波信息的应用来实现对于信息的传递，但是电磁波信息的传递需要依赖于良好的电磁环境，而当前无线通信系统在进行信息的传递时往往会受到环境中各种因素的干扰，要有效的保证无线通信系统功能的正常发挥。

关键词：无线通信抗干扰技术

引言：在通信领域中，无线通信技术正以惊人的速度发展，特别是个人移动通信蜂窝小区的快速发展，使用户摆脱了有线的控制，使得信号的传输更为方便快捷。但同时，我们也应该看到，在手机通话的过程中，有时候会遇到掉线、信号质量差、杂音出现等现象，这些现象就是无线信号之间相互干扰的结果。在无线通信领域内，现在是新旧系统共存在一个体系中，最新的通信技术和我们最早采用的旧技术是共存的，而且这种状态还会一直存在下去。并且其他的无线信号设备如无线局域网、数字视频广播等信号也会在这个体系中存在。这就是我们经常在无线信号塔上看到多种多样的天线林立，在这个体系中可以说是存在各种各样的无线信号，它们之间很有可能会产生相互干扰，通信的天空也会变得越来越拥挤，那电话掉线、信号质量差、信号之间互相干扰也就很正常了。但是，为了保证无线通信的质量，信号抗干扰技术也应运而生，并在通信领域内起着重要的作用。

一、无线通信抗干扰技术研究现状

1.1当前无线通信网络传播环境

目前无线通信传播环境非常复杂，原因有以下几点：第一，无线通信信号的传播路径复杂。不仅有视距传播中的路径损耗，而且传播过程中要面临着复杂的地理环境，比如城市高层建筑群、山地、丘陵等等所以就会导致接收端在接收无线信号时，往往是经过可信道畸变的信号，并且叠加了各种的干扰，造成通信信号质量下降。第二，无线通信通道是对范围内的所有无线设备开放的，这就使的各种无线通信系统和无线通信设备共存其中。如果衰落或干扰强度很高，无线信号达到接收端时可能存在两种状态：（1）通信链路中的干扰信号相对于期望信号很大，使得接收信号相对于干扰很微弱。（2）由于路径损耗和多径衰落，接收信号本身已经非常微弱。

1.2互调干扰

1.2.1互调干扰类型

互调干扰是指几个不同频率的信号通过非线性电路时，会产生与有用信号频率相同或相近的频率组合，而对通信系统构成的一种干扰，常见的互调干扰有，发射机互调干扰、接收机互调干扰、外部效应引起的互调干扰。

（1）发射机互调干扰。发射机互调干扰是指由于其他信道的发射信号或RF共用器件耦合到发射机末级与本机，发射信号在功放电路中相互调制而产生新的频率组合，随同有用信号一起发射出去，对接收机形成干扰。

（2）接收机互调干扰。在接收机的前端电路中，同时两个偏离接收频率的干扰信号同时侵入接收机时，由于高频放大器和变频器的非线性，使其调制而产生互调频率，互调频率落入接收机频带内造成的干扰。

（3）外部效应引起的互调干扰。在发射端的传输电路中，常常会因为反馈线接头、天线等接点的接触效果不好，或者在传输过程中异种金属的接触导致非线性的干扰，在强射频电场中起到检波的作用从而产生互调干扰。由外部效应引起的互调干扰特性比较复杂，可能会因为气候的变化而产生的干扰程度也不尽相同。

解决互调干扰的方法很多，传统的解决方法是试探法。试探法是先给定几种方案，然后用无线端口的响应情况从而测出互调干扰的量级，再通过测量实际的数据给子系统给予一定补偿或者通过降低天线间耦合度方面进行完善，主要是通过改变天线的布局来实现。

1.2.2减少发射机互调干扰采取的措施

（1）加强发射机和天线馈线的匹配度。（2）在发射机和天线之间，可通过插入单向隔离器或者是单向隔离器与腔体滤波期的组合器件降低干扰。（3）完善发射机末级功放的性能，提高发射机线性动态范围。（4）在规划和建设设计台站时，应根据互调干扰的程度选用无三阶互调工作频率组。

1.2.3减少接收机互调干扰采取的措施

（1）接收机输入回路应有良好的选择性，如采用多级调谐回路，以减少进入高效的强干扰。（2）高放和混频器宜采用具有平方律特性的器件，如结型场效应管。（3）接收机前端加入衰减器，降低干扰信号电平。

1.2.4减少外部效应引起的互调干扰

在施工和平日检修过程中，应重点注意插件的接触性，特别是发信机的高频滤波器、射频避雷器、天线等关键器件的接触性，注意检查系统外的异种金属的干扰产生非线性干扰，注意保护设备的玩好性，暴露室外的设备应涂防锈涂料。

1.3同频干扰

凡是无用信号的载频与有用信号的载频相同，并对接收同频道有用的信号的接收机造成干扰的都称为同频干扰。协调解决同频干扰的方法也有多种，常用的有降低发射机功率、接收机灵敏度，降低天线高度或增益，更换工作频率，相邻发射台的载频采用2/3行频（10KHz）偏置，可降低对同频保护度要求等等。

二、抗干扰信号处理技术

2.1扩频技术

扩频抗干扰的基本原理是降低干扰的功率密度或碰撞概率，但不能完全消除误码。通过扩频技术，可以把信号隐藏在噪声中，采用很宽的频带形成伪噪声通信，这对窄带干扰会有很强的抗干扰能力。

2.2快速跳频

快速跳频是针对中、低速跳频通信系统易受跟踪式干扰而采用的一项技术，它的原理是：移动通信系统以高于信息速率的跳速在很宽的频带上进行频率跳变，比目前的跳速提高100倍以上，它能有效地对抗敌方的跟踪式干扰和转发式干扰，能消除宽带移动中多径效应造成的不利因素，大大提高数据传输时的误码性能，从而提高可通率。

2.3多输入多输出技术

MIMO是近年来在无线传输领域出现的一项新技术，它采用在发射端通过多个发射天线传送信号，在接收端使用多个接收天线接收信号，这种技术可以极大地提高无线通信的性能和容量。由于MIMO技术提供的信道容量大，这就为数据率提供了一个很大的变化范围，因此，在速度域上能实现抗干扰；另外，MIMO技术与OFDM、时空编码相结合，就能实现在时域、频域和空域上的抗干扰，是一项正在深入研究的新技术。

2.4虚拟智能天线技术

虚拟智能天线技术是通过使用同一地理区域或类似的其他通信设备天线之间的相互作用，实现了类似智能天线的功能，提高了天线信号接收端的干扰比和抗干扰性能，一个智能天线能同时抑制来自不同方向的多个敌方干扰，使信号干扰比提高很多。实现智能天线技术的关键是多通道信号处理和多通道信号的交互，智能天线的抗干扰技术不亚于一部抗干扰电台，智能天线技术已发展较为成熟。

2.5软件无线电技术

软件无线电技术是将模块化、标准化的硬件单元以总线或网络的方式连接构成基本平台，并通过网络加载实现各种无线通信功能。它可以实现各种电台互联互通的无线网关，可实现空中转信的多功能空中平台，可进行智能化通信侦察与抗干扰的电子对抗系统。

2.6跳频技术，跳频技术是一种较为成熟的抗干扰技术，它在无线通信系统之中有着十分广泛的应用，而且能够取得较好的抗干扰效果，这种抗干扰技术主要是被应用在民用无线通信技术之中。所谓的跳频技术，实质上就是通过一定速度或者规律来实施回变跳，它属于无线电发信频率技术，但是相比于传统的无线电发信频率技术，跳频技术通过对于多频率移键的控制来实施码序列的选择，最终保证了载波频率持续的跳变，从而使得频谱得以拓展。

2.7智能天线技术。近些年来，我国数字信号处理技术正在不断的完善，智能天线技术就是一种较为先进的无线通信抗干扰技术，该技术主要是通过智能天线来对可能影响无线信号的诸多因素加以限制，利用空间域时刻直接对相应的目标发射无线电磁信号，从而使得其它的干扰因素对于用户无线通信的干扰程度降到最低。智能天线技术只向某一个特定的方向进行无线电信号的发射，智能天线的主波束直接对准了接收端，从而使得有用信号的传输更加高效。

2.8抗干扰技术的未来

由于无线通信的方便、快捷、高效等特性，它必将是21世纪的主流通信方式。随着无线通信技术的发展，无线通信中的抗干扰技术也在迅猛发展。无线通信中的抗干扰技术模式很多，方法也很多，效果也都不错。可以大致总结出抗干扰技术的发展趋势：（1）抗干扰技术呈现出多种技术综合使用的趋势，这是由于无线通信信道复制性所决定的；（2）抗干扰技术出现网络化过程，利用计算机网络抗干扰正在日益崛起；（3）为了满足未来的通信前景，各种新的抗干扰技术正在不断诞生和发展。总之，抗干扰技术向着复杂化、综合化、新型化的方向持续发展是不容置疑的。

三、方案

（1）林业部门肩负着保护森林资源。促进林业经济发展的职责。快速、准确、安全、可靠的无线通信系统则是林业部门完成职责的重要保障手段。近年来，随着全球气候变暖，森林火灾频繁发生，森林防火成为林业部门工作的重中之重，原有的转信台设备存在诸多局限，如覆盖范围有限、无法联网统一指挥、协同作战能力差、系统供电受限等。这些问题已开始成为护林防火工作中无线通讯的瓶颈。为解决护林防火日益增长的通信需求，达到统一指挥的目的，迫切需要建设一套简单实用，性价比高的无线通讯系统。

解决方案思路：

基于最新技术的无线通信系统，为客户提供独特而高效的数字双向无线对讲机解决方案。通过数字中继台的功能，实现多基站的无线互联，将通信系统的覆盖范围扩大，将原来彼此孤立的多个基站互联，用于日常通信。

解决方案特点：

①将多个彼此孤立的中继台通过无线链路彼此互联，不同地点的用户可以通过手台用于日常通信。②构建一个更大更有效的通信系统射频覆盖区，多台中继台可以提供一个连续的射频覆盖范围，多台中继台可以解决大范围、多区域、地形和跨建筑物射频穿透等问题。③在无线互联系统中通过无线调度台，对各同播基站的运行情况进行远程日常管理和监控；调度台可与辖区人员实时通讯，并显示通化人员ID、呼叫时间、所属基站等信息；以及GPS和所有通话的数字录音和查询。

（2）地下综合管廊就是地下城市管道综合走廊，即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通讯、燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体。地下综合管廊的高度一般仅为2-4米，但是长度不一，短的有几公里，长的有几十公里。为了便于地下综合管廊的控制室管理人员进行调度通信，以及内部工作人员进行通信联络，专网无线通信系统在地下综合管廊中是不可缺少的通信调度系统。

解决方案

作为国内领先的无线通信系统解决方案提供商，汉界通信为地下综合管廊内部的指挥调度和通信联络提供一揽子的专网无线通信系统解决方案。无线对讲系统能满足地下综合管廊内部各部门人员之间的移动通信需要，系统能让管廊内维修、值班、巡逻等人员与控制室管理人员之间建立灵活的通信联络，可以通过控制中心的调度台对管廊内工作人员传送信息、通知及命令等，对突发事件及时发送命令和进行人员调度，并且可以通过电话网关与外线电话建立链路。

由于地下综合管廊为狭长型结构，为降低成本和减小传输消耗，较适合采用光缆进行主干信号传输，对于长度仅为几公里的隧道可采用普通光纤直放站，并选用定向天线或泄漏同轴电缆（WDZ-SLYWY-50-12、WDZ-SLYWY-50-22、WDZ-SLYWY-50-42等规格）进行覆盖。

对于长度几公里以上甚至几十公里的地下综合管廊，可采用数字光纤直放站，数字光纤直放站采用数字技术和软件无线电技术，将信号数字化后再进行传输，一台近端机有四个光口，单个光口可以链型连接（串联）8台远端机，四个光口最对可以拖带32台远端机。近、远端机之间的光纤路径长度可超过20KM。

结束语

无线通信的抗干扰技术已经发展到了一定的程度，从发展趋势上看，不再仅仅局限于信号处理上，而是向多元化、综合抗干扰的方向发展。凡事都有利弊，各种无线信号多了起来，而这个空间是一定的，信号之间必然会产生相互干扰，所以，随着无线信号的发展，抗干扰的技术应运而生，它在保障信号的畅通方向起至关重要的作用。

参考文献：

[1]秦绪伟；浅析单片机抗干扰技术2016.5

[2]高同辉；张斌；光电隔离抗干扰技术及应用2013.9

[3]刘辉.无线通信抗干扰技术探讨2014.2