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无线通信抗干扰性能研究

摘要:随着我国科学技术的不断进步,以无线通信技术为核心的网络运行模式在信息传送和沟通中被广泛应用。如今,电磁环境变得越来越复杂,给无线通信造成很多不利影响,制约了信息传送和沟通。只有提高无线通信抗干扰技术,才能加强企业之间的交流。笔者分析了当前无线通信抗干扰的主要技术,并对其中若干抗干扰技术进行了性能分析。

关键词:无线通信;抗干扰技术;技术性能

1引言

现阶段,在人们日常交流过程中最主要的沟通方式就是信息传递。但是,在复杂电磁环境的影响下,无线空间中的传播信号变得非常复杂,能够为人们提供的数据资源非常少,信号和信号之间存在互相干扰的问题,在一定程度上降低了无线通信的质量。对此,就要加大对无线通信抗干扰技术的研究力度,提高无线通信抗干扰技术性能,才能确保通信技术在未来不断发展。

2无线通信抗干扰技术发展现状

2.1频域处理抗干扰技术。2.1.1直接序列扩频抗干扰技术。目前,直接序列扩频抗干扰技术被广泛应用在各个领域,该技术是通过信号频率的调整,从而进行解码,保存信号,这样做能够减少外界的干扰因素,特别是电磁的干扰[1]。2.1.2跳频抗干扰技术。在无线通信抗干扰技术中,跳频抗干扰技术非常关键,其在超短波设备中使用较多[2]。在使用年限上,跳频抗干扰技术的使用时间非常长,符合民用通信的特性,并且因为使用频率高,在技术上是很成熟的。无线电信频技术是跳频抗干扰技术的核心,要遵循指定的规律应用,确保跳频抗干扰技术在应用过程中的跳变速度不会太快或太慢,不会带来较大的影响。2.2空间处理抗干扰技术。2.2.1自适应天线技术。自适应天线技术采用智能化控制算法实现天线的定向波束[3],并且在此过程中其主瓣指向特定用户,而后瓣则指向非特定用户,从而在保证特定用户较好通信质量的同时,对非特定用户产生较低的干扰,而且还可以有效缓解电磁污染问题。2.2.2分集技术。在传输信息过程中,要减轻衰落的影响,通常会采用多种技术,其中一种是合并技术,另外一种是分离技术[4-5]。对于我国现阶段信息的处理方式而言,不论是合并还是分离,在传播过程中都能够提高信噪比、分离率,但是在通常情况下我国都是在通信过程中使用分集技术,然后通过与多发信息干扰进行对抗,来发挥无线通讯抗干扰的作用。2.3时域处理抗干扰技术。2.3.1跳时技术。跳时技术也就是在通信时,对信号发射的时间轴进行跳变,它的作用与跳频技术相似。跳时技术在开始时要划分时间轴,并且用扩频码控制发射信号[6],并利用排序完整的跳时码移动按键。若联合其他抗干扰技术,则能够将抗干扰能力发挥到最大。2.3.2通信猝发技术。由于信号长期处于暴露状态,所以,不同的因素都可能干扰信号,从而促使信息出现突发性中断现象。为了保证信号在传播时更快、更稳定,技术人员研发通信技术,以达到在暴露期间降低通信干扰的目的。并且,猝发技术也是储存信息的技术,所以,在高速发送信息的过程中,它也能够减少脉冲的干扰,从而降低信息被截获的概率。2.4新技术发展现状。2.4.1多维联合抗干扰技术。多维联合抗干扰技术涵盖各处理域内和域间的切换技术,包括波束切换、信道切换、频率切换以及多域协同和多域自适应切换等[7]。具体出现的研究趋势包括频域-速度域联合、频域-功率域联合、非协同跳频和消息驱动的跳频等。2.4.2认知抗干扰认知抗干扰技术是认知通信思想在抗干扰通信领域的应用,即根据电磁干扰环境智能地产生最佳抗干扰方式,大大提高系统的抗干扰能力和频谱的利用率,实现高效可靠的抗干扰通信。认知抗干扰通信技术通过对复杂电磁干扰环境的认知,采用学习和智能决策方法,实现高效可靠的信息传输,是新一代抗干扰通信系统发展的重要方向[8]。具体出现的研究趋势包括:基于马可夫决策流程(MDP)法的认知抗干扰、MIMO-CR技术和基于分布式概率协议的干扰对消等。无线通信抗干扰技术发展现状如图1所示。

3无线通信抗干扰技术性能研究

由相关研究可知,直接序列扩频抗干扰技术由于采用相关技术,因此,具有抗多径效应的能力,但它不适合用于移动通信环境,特别是其处理增益常受限于码片速率和信源的比特率,导致其抗干扰和多址能力受限;跳频抗干扰技术,由于其载波频率的跳变起到了频率分集的作用,从而具有一定的抗多径效应的能力,但其在消除远近效应方面相对较弱且在慢速跳频时隐蔽性较差,易被敌方截获;而对于跳时技术而言,其无法适应快速时变的非平稳环境,也不能单独使用。因此,在实际工程中,多采用混合式扩频通信的方式,来削弱干扰对通信系统的影响,如直扩/跳频技术或者是直扩/跳频/跳时技术等[9]。设置通信系统参数为:码元速率1Mbps,QPSK调制解调方式,载频为2.4GHz,输出功率为0dBm,通信距离为10km。假设经过标准3G信道SCM,可以分别得到采用不同的无线抗干扰技术在不同的信噪比之下的系统误码率仿真图(如图2所示)。由图2可看出,单纯采用直扩技术的通信系统,其性能不如采用混合式扩频技术的通信系统,另一方面,如果采用跳频/跳时技术可以得到相对接近无干扰的理想状态,但是其计算量较大,功能实现较为复杂,所以综合以上考量,实际工程中通常采用性能和复杂度较为折中的直扩/跳频技术作为首选方案,尤其是在民用数字通信领域,还可采用时分多址、直扩、跳时加跳频的混合系统来实现多网、多用户、高质量的抗干扰通信[10]。多种扩频技术的混合使用,能够进一步提高通信系统的性能,因而其不仅在民用通信中占据一定地位,而且也为军事通信中电子对抗技术的发展开辟出了一个全新的应用领域。

4结语

综上所述,随着无线通信所处的电磁环境复杂程度越来越高,抗干扰技术也需要不断发展和提升。未来的技术发展趋势是在开发研究的基础上将多个技术整合,实现典型与核心技术相结合的多元化综合技术发展。在具体的抗干扰技术选择过程中,还需要综合考虑技术性能、复杂程度等因素,以获得最佳的抗干扰性能。

参考文献

[1]王中,王静,尹洪石.无线通信抗干扰技术性能研究[J].信息系统工程,2014(6):134.

[2]肖占军.无线通信抗干扰技术性能分析[J].通信技术,2015(6):45.

[3]龙德浩,陈志清.适用于相关解扩的扩频码检验方法[J].电讯技术,2012,52(10):1577-1581.

[4]马万治.无线通信抗干扰技术性能研究[D].成都:电子科技大学,2012.

[5]刘晓阳.移动通信中多输入多输出技术的研究[D].济南:山东大学,2008.

[6]征惠玲.国外无线通信抗干扰技术研究进展[J].电讯技术,2014,54(4):524-528.

[7]赵吉生.关于复杂电磁环境下无线通信抗干扰技术的研究[J].电子世界,2014(8):142.

[8]胡盛铭.无线通信抗干扰技术的思考与探索[J].信息与电脑,2016(5):136-137.

[9]杨振雷,张柏霖.无线通信中的抗干扰技术研究[J].中国新通信,2014(1).

[10]刘洋,李燕南,兰关军.浅析无线通信抗干扰技术的新发展[J].中国新通信,2013(8).

作者:田茹 郭卫东 闭宇铭 单位:中国电子科技集团公司电子科学研究院

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