無線通訊系統抗干擾技術研究論文

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無線通訊系統所處的電磁傳播環境比較複雜,受影響的干擾比較多,包括自然干擾和人為干擾,人為干擾又分為無意干擾和敵意干擾兩種。人為干擾中的敵意干擾,主要是在軍事領域,通過各種干擾破壞對方的訊號傳輸,影響對方正常的訊號接收。干擾訊號的有效施放,需要在頻寬、頻率、調製方式等方面滿足干擾要求。

無線通訊系統抗干擾技術研究論文

一、無線通訊系統

無線通訊系統,由干擾訊號檢測模組、收發信機模組、控制模組、計算機模組四個部分組成。無線通訊系統是在干擾通訊的檢測模組,利用濾波器和混頻器,將天線所接受的無線干擾訊號轉換為中頻訊號,通過A/D將中頻訊號變為數字訊號,再將所採集的干擾訊號引數,採用DSP輸入計算機。計算機根據所輸入的干擾訊號引數,採取針對性的抗干擾措施,重新設定資料的傳輸位元速率,改變相應的調製引數,將調整後的資訊傳輸至無線通訊系統。

二、無線通訊系統干擾

無線通訊系統干擾主要有同頻干擾、鄰頻干擾和互調幹擾。同頻干擾是指在無線電磁波傳播環境中,干擾訊號與有用訊號出現在相同的載頻,接收機在接收有用訊號的同時,也受到其他干擾訊號的影響。減少同頻干擾,主要是通過功率控制技術降低干擾訊號的功率。功率控制是基於3G系統的一種技術手段,通過計算移動臺與基站之間發射功率的最小值,對使用者移動裝置發射訊號的功率進行限制,以此減少各個移動臺之間的干擾[1]。鄰頻干擾是指有用訊號與干擾訊號出現的載頻相近,干擾訊號與有用訊號都進入接收機接收訊號的頻帶內,對有用訊號的接收形成一定的干擾。互調幹擾也稱交調幹擾,是指兩種以上頻率的有用訊號,在非線性電路中互相調製,形成新的頻率成分有用訊號數量越多,所形成的新的頻率成分也會越複雜。若所形成的新的頻率成分,處於接收機的頻帶範圍之內,則接收機的正常接收會受到干擾。

三、無線通訊系統抗干擾技術

(一)MIMO技術

MIMO技術也稱多入多出技術,通過天線在訊號發射端完成多個訊號的發射,在訊號接收端對所接收的訊號進行疊加,使其形成完整的有用訊號。系統容量是通訊系統中相對比較重要的一個指標,而MIMO技術的應用實質,就是以系統容量公式為基礎,相對於無線電訊號傳播環境統計模型瑞利衰落通道來說,系統容量公式可表示為:C=[min(M,N)]Blog2(/2)在系統容量公式中,B表示訊號頻寬,表示接受信噪比,min函式為最小數,M,N分別為接收、發射天線的數目。由系統容量公式可知,在確定功率與頻寬的前提下,同時增加發射、接收天線的數目,無線通道的系統容量也會有一定程度的提升。在某種意義上,要提升系統容量,可以通過增加發射、接收的天線數目來實現[2]。在提升無線通道系統容量的同時,有用訊號相應的信噪比也會隨之增加,無線通道本質上的抗干擾性能也有一定提高。

(二)跳頻擴頻技術

跳頻擴頻技術也稱FHSS技術,通過載波頻率,在多個頻率點上形成偽隨機跳變的形式,以此減少某個頻段上的自然、人為干擾。跳頻技術應用的重點是確定偽隨機碼序列,發射方與接收方需要做出一致的偽隨機跳變,保證電磁訊號的'正常發射和接收。夏農定理中的最大傳輸速率公式為:C=Blog2(1+S/N)最大傳輸速率公式中,B表示碼元速率,S/N表示信噪比。要保證同樣的傳輸速率,可在較低的信噪比下,通過增加碼元速率來實現。跳頻擴頻技術如圖所示。

(三)智慧天線技術

智慧天線在無線通訊中的應用,以數字訊號處理技術為基礎,通過設定無線訊號傳送的方向,提高相應的頻譜利用率,增強無線通訊抗干擾能力。智慧天線能夠利用擴頻碼、頻率、時間以及空間域,在不增加系統複雜度的前提下,擴大系統容量。智慧天線中的自適應天線陣列,通過關聯移動使用者,實時瞭解接收端的具體座標,根據座標準確發射無線訊號,在增強接收端訊號強度的同時,提升系統抗干擾性能。

(四)認知無線電技術

頻譜作為無線通訊中的重要資源,也是形成干擾的主要因素之一。認知無線電能夠主動分析實時的頻譜環境,充分利用未被佔用的訊號頻段,以此增加系統容量,提高無線通訊效率。此外,認知無線電技術可以認知和學習自身的頻譜環境,根據以往的錯誤經驗分析當前的頻譜環境,在頻段的使用上有一定的主次性,也體現出一定的智慧性。認知無線電技術通過有效利用頻譜資源,減少了相應的訊號干擾。

(五)混合抗干擾技術

無線通訊中的訊號干擾大多相互作用,需要根據各種無線通訊系統的實際情況,選擇合適的抗干擾技術進行混合利用,最大限度提升無線通訊系統的抗干擾性能。如頻率跳變技術與時間跳變技術、擴頻技術與MIMO技術的結合使用,可以使擴頻比例達到最大值。而這些抗干擾技術的混合使用,會在一定程度上提高無線通訊系統的複雜度,相應的維護難度也比較大。

結語

無線通訊受電磁傳播環境的影響,容易受到各種干擾訊號的影響,隨著無線通訊的進一步發展,相應的抗干擾技術也在不斷改進和創新,系統的抗干擾性能也會隨之日益提升。無線通訊的移動性、高效性和方便性,在通訊方面具有明顯優勢,應用領域將不斷擴大,提升無線通訊系統的抗干擾性能,也會在一定程度上推動無線通訊的進一步發展,逐步實現無線通訊系統的智慧化。