無線通信抗干擾性能研究
時間:2022-02-13 03:05:36
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摘要:隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,以無線通信技術(shù)為核心的網(wǎng)絡(luò)運行模式在信息傳送和溝通中被廣泛應(yīng)用。如今,電磁環(huán)境變得越來越復(fù)雜,給無線通信造成很多不利影響,制約了信息傳送和溝通。只有提高無線通信抗干擾技術(shù),才能加強企業(yè)之間的交流。筆者分析了當(dāng)前無線通信抗干擾的主要技術(shù),并對其中若干抗干擾技術(shù)進(jìn)行了性能分析。
關(guān)鍵詞:無線通信;抗干擾技術(shù);技術(shù)性能
1引言
現(xiàn)階段,在人們?nèi)粘=涣鬟^程中最主要的溝通方式就是信息傳遞。但是,在復(fù)雜電磁環(huán)境的影響下,無線空間中的傳播信號變得非常復(fù)雜,能夠為人們提供的數(shù)據(jù)資源非常少,信號和信號之間存在互相干擾的問題,在一定程度上降低了無線通信的質(zhì)量。對此,就要加大對無線通信抗干擾技術(shù)的研究力度,提高無線通信抗干擾技術(shù)性能,才能確保通信技術(shù)在未來不斷發(fā)展。
2無線通信抗干擾技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
2.1頻域處理抗干擾技術(shù)。2.1.1直接序列擴頻抗干擾技術(shù)。目前,直接序列擴頻抗干擾技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域,該技術(shù)是通過信號頻率的調(diào)整,從而進(jìn)行解碼,保存信號,這樣做能夠減少外界的干擾因素,特別是電磁的干擾[1]。2.1.2跳頻抗干擾技術(shù)。在無線通信抗干擾技術(shù)中,跳頻抗干擾技術(shù)非常關(guān)鍵,其在超短波設(shè)備中使用較多[2]。在使用年限上,跳頻抗干擾技術(shù)的使用時間非常長,符合民用通信的特性,并且因為使用頻率高,在技術(shù)上是很成熟的。無線電信頻技術(shù)是跳頻抗干擾技術(shù)的核心,要遵循指定的規(guī)律應(yīng)用,確保跳頻抗干擾技術(shù)在應(yīng)用過程中的跳變速度不會太快或太慢,不會帶來較大的影響。2.2空間處理抗干擾技術(shù)。2.2.1自適應(yīng)天線技術(shù)。自適應(yīng)天線技術(shù)采用智能化控制算法實現(xiàn)天線的定向波束[3],并且在此過程中其主瓣指向特定用戶,而后瓣則指向非特定用戶,從而在保證特定用戶較好通信質(zhì)量的同時,對非特定用戶產(chǎn)生較低的干擾,而且還可以有效緩解電磁污染問題。2.2.2分集技術(shù)。在傳輸信息過程中,要減輕衰落的影響,通常會采用多種技術(shù),其中一種是合并技術(shù),另外一種是分離技術(shù)[4-5]。對于我國現(xiàn)階段信息的處理方式而言,不論是合并還是分離,在傳播過程中都能夠提高信噪比、分離率,但是在通常情況下我國都是在通信過程中使用分集技術(shù),然后通過與多發(fā)信息干擾進(jìn)行對抗,來發(fā)揮無線通訊抗干擾的作用。2.3時域處理抗干擾技術(shù)。2.3.1跳時技術(shù)。跳時技術(shù)也就是在通信時,對信號發(fā)射的時間軸進(jìn)行跳變,它的作用與跳頻技術(shù)相似。跳時技術(shù)在開始時要劃分時間軸,并且用擴頻碼控制發(fā)射信號[6],并利用排序完整的跳時碼移動按鍵。若聯(lián)合其他抗干擾技術(shù),則能夠?qū)⒖垢蓴_能力發(fā)揮到最大。2.3.2通信猝發(fā)技術(shù)。由于信號長期處于暴露狀態(tài),所以,不同的因素都可能干擾信號,從而促使信息出現(xiàn)突發(fā)性中斷現(xiàn)象。為了保證信號在傳播時更快、更穩(wěn)定,技術(shù)人員研發(fā)通信技術(shù),以達(dá)到在暴露期間降低通信干擾的目的。并且,猝發(fā)技術(shù)也是儲存信息的技術(shù),所以,在高速發(fā)送信息的過程中,它也能夠減少脈沖的干擾,從而降低信息被截獲的概率。2.4新技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。2.4.1多維聯(lián)合抗干擾技術(shù)。多維聯(lián)合抗干擾技術(shù)涵蓋各處理域內(nèi)和域間的切換技術(shù),包括波束切換、信道切換、頻率切換以及多域協(xié)同和多域自適應(yīng)切換等[7]。具體出現(xiàn)的研究趨勢包括頻域-速度域聯(lián)合、頻域-功率域聯(lián)合、非協(xié)同跳頻和消息驅(qū)動的跳頻等。2.4.2認(rèn)知抗干擾認(rèn)知抗干擾技術(shù)是認(rèn)知通信思想在抗干擾通信領(lǐng)域的應(yīng)用,即根據(jù)電磁干擾環(huán)境智能地產(chǎn)生最佳抗干擾方式,大大提高系統(tǒng)的抗干擾能力和頻譜的利用率,實現(xiàn)高效可靠的抗干擾通信。認(rèn)知抗干擾通信技術(shù)通過對復(fù)雜電磁干擾環(huán)境的認(rèn)知,采用學(xué)習(xí)和智能決策方法,實現(xiàn)高效可靠的信息傳輸,是新一代抗干擾通信系統(tǒng)發(fā)展的重要方向[8]。具體出現(xiàn)的研究趨勢包括:基于馬可夫決策流程(MDP)法的認(rèn)知抗干擾、MIMO-CR技術(shù)和基于分布式概率協(xié)議的干擾對消等。無線通信抗干擾技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀如圖1所示。
3無線通信抗干擾技術(shù)性能研究
由相關(guān)研究可知,直接序列擴頻抗干擾技術(shù)由于采用相關(guān)技術(shù),因此,具有抗多徑效應(yīng)的能力,但它不適合用于移動通信環(huán)境,特別是其處理增益常受限于碼片速率和信源的比特率,導(dǎo)致其抗干擾和多址能力受限;跳頻抗干擾技術(shù),由于其載波頻率的跳變起到了頻率分集的作用,從而具有一定的抗多徑效應(yīng)的能力,但其在消除遠(yuǎn)近效應(yīng)方面相對較弱且在慢速跳頻時隱蔽性較差,易被敵方截獲;而對于跳時技術(shù)而言,其無法適應(yīng)快速時變的非平穩(wěn)環(huán)境,也不能單獨使用。因此,在實際工程中,多采用混合式擴頻通信的方式,來削弱干擾對通信系統(tǒng)的影響,如直擴/跳頻技術(shù)或者是直擴/跳頻/跳時技術(shù)等[9]。設(shè)置通信系統(tǒng)參數(shù)為:碼元速率1Mbps,QPSK調(diào)制解調(diào)方式,載頻為2.4GHz,輸出功率為0dBm,通信距離為10km。假設(shè)經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)3G信道SCM,可以分別得到采用不同的無線抗干擾技術(shù)在不同的信噪比之下的系統(tǒng)誤碼率仿真圖(如圖2所示)。由圖2可看出,單純采用直擴技術(shù)的通信系統(tǒng),其性能不如采用混合式擴頻技術(shù)的通信系統(tǒng),另一方面,如果采用跳頻/跳時技術(shù)可以得到相對接近無干擾的理想狀態(tài),但是其計算量較大,功能實現(xiàn)較為復(fù)雜,所以綜合以上考量,實際工程中通常采用性能和復(fù)雜度較為折中的直擴/跳頻技術(shù)作為首選方案,尤其是在民用數(shù)字通信領(lǐng)域,還可采用時分多址、直擴、跳時加跳頻的混合系統(tǒng)來實現(xiàn)多網(wǎng)、多用戶、高質(zhì)量的抗干擾通信[10]。多種擴頻技術(shù)的混合使用,能夠進(jìn)一步提高通信系統(tǒng)的性能,因而其不僅在民用通信中占據(jù)一定地位,而且也為軍事通信中電子對抗技術(shù)的發(fā)展開辟出了一個全新的應(yīng)用領(lǐng)域。
4結(jié)語
綜上所述,隨著無線通信所處的電磁環(huán)境復(fù)雜程度越來越高,抗干擾技術(shù)也需要不斷發(fā)展和提升。未來的技術(shù)發(fā)展趨勢是在開發(fā)研究的基礎(chǔ)上將多個技術(shù)整合,實現(xiàn)典型與核心技術(shù)相結(jié)合的多元化綜合技術(shù)發(fā)展。在具體的抗干擾技術(shù)選擇過程中,還需要綜合考慮技術(shù)性能、復(fù)雜程度等因素,以獲得最佳的抗干擾性能。
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作者:田茹 郭衛(wèi)東 閉宇銘 單位:中國電子科技集團公司電子科學(xué)研究院
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