无线通信的抗干扰技术[内容充实]
无线通信中的抗干扰技术
Communications Technology •通信技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 17【关键词】无线通信 抗干扰技术 分析随着时代和科技的进步，我们使用的通信工具发生了很大的变化，推动其变化的原因是通信技术的变化。
以前我们使用的还是像有线电话的有线通信技术，而经历了几十年后我们现在用的手机是用的无线通信技术。
无线通信技术方便了我们的工作和生活，但其发展和使用过程也并不是没有问题的，其还是有自身的缺陷的。
如今我们几乎都在使用手机这种利用无线通信的通信工具，而这种通信是看无线通信中的电磁波来进行传输的，如果在一起使用的无线通信设备较多，那么无线通信就会受到其他信号的干扰，影响无线通信的质量。
为了促进无线通信的发展，要解决好无线通信中的干扰问题，应用抗干扰技术提升信号质量。
1 无线网中存在的干扰类型1.1 杂散干扰类型人类接收到的信号是通过信号发射机来传输的，在其发射的过程中其发射的信号一般都是功率较大的信号，大功率信号也存在弊端。
大功率信号的弊端就是其在发射过程中会产生其他的杂散的信号，而这种信号是会被接收者接收的，一旦被某设备接收了那么设备的通信质量就会被降低。
1.2 互调干扰类型互调干扰，顾名思义就是在接收信号的过程中会受到其他信号的干扰。
互调干扰出现的情况是在两个或者多个干扰信号同时被接收到，这这几种干扰信号的作用下，接收的信号无线通信中的抗干扰技术文/王腾飞 王亚楠和内容质量会下降甚至很差。
1.3 阻塞干扰类型无线通信中的信号是通过放大器来传输的，干扰的信号也是通过放大器来传输的。
在实际工作中放大器的工作是靠放大倍数来指挥执行的，放大倍数的设定是根据放大微弱信号需要的整机增益来设置的，但是干扰信号在用放大器进行传输时，放大器的设定值是超过了范围的，从而放大器对实际的信号的传达放大倍数降低，降低甚至无法正常接收到信号。
无线通信抗干扰技术
空间滤波抗干扰技术实验与案例分析
要点一
空间滤波抗干扰技术原理
要点二
实验与案例分析
空间滤波抗干扰技术是通过利用天线阵列，将来自不同 方向的信号进行分离，以抑制来自特定方向的干扰。
在实验室中，研究人员通过模拟不同方向的干扰，测试 空间滤波抗干扰技术的效果。结果表明，采用合适的天 线阵列配置，能够有效地抑制来自特定方向的干扰。案 例分析还表明，该技术在无线通信的实际应用中，能够 有效地降低来自特定方向的干扰，提高通信质量。
通过将信号扩展到更宽的频带，使其难以被侦听和干扰。
跳频技术
通过在多个频率之间跳变，使得敌方难以锁定目标。
猝发通信
将大量信息集中在短时间内传输，降低被干扰的可能性。
移动通信抗干扰应用
1 2
频偏纠偏技术
对由于干扰引起的频偏进行纠正，确保通信质 量。
联合检测技术
通过联合检测多个用户信号，提高抗干扰性能 。
扩频抗干扰技术实验与案例分析
扩频抗干扰技术原理
扩频抗干扰技术是通过将无线通信信号扩 展到更宽的频带中，以降低信号的干扰密 度，从而降低干扰的影响。
实验与案例分析
在实验室中，研究人员通过采用不同的扩 频方式，测试扩频抗干扰技术的效果。结 果表明，采用合适的扩频方式，能够有效 地降低信号的干扰密度。案例分析还表明 ，该技术在无线通信的实际应用中，能够 有效地抵御密集的同频干扰，提高通信质 量。
指通信系统之间的无意干扰，如设备故障、自然干扰等。
无线通信干扰的危害
01
02
03
通信中断
干扰会导致通信信道质量 下降，甚至通信中断，影 响军事行动和应急救援等 任务的完成。
信息泄露
通信干扰可能会泄露机密 信息，对国家安全和商业 利益造成威胁。
无线通信抗干扰技术研究
无线通信抗干扰技术研究无线通信抗干扰技术，顾名思义，是指在无线通信系统中有效抵御各种干扰的技术手段。
其研究内容主要包括对干扰源进行分析和识别、干扰信号的抑制和消除、通信系统的抗干扰设计等方面。
下面将从干扰源分析、抑制技术和抗干扰设计三个方面对无线通信抗干扰技术的研究进行探讨。
一、干扰源分析无线通信系统的干扰源主要包括自然干扰和人为干扰两大类。
自然干扰主要包括多径衰落、电磁干扰等，而人为干扰则包括同频干扰、异频干扰、邻近频率干扰等。
对于自然干扰，由于其具有一定的随机性，通常采用信道估计和均衡技术进行处理；而对于人为干扰，由于其具有一定的规律性，通常需要采用特定的技术手段进行干扰抑制。
在干扰源分析的基础上，无线通信系统需要对干扰信号进行识别和定位。
具体来说，对于同频干扰、异频干扰等人为干扰，需要通过频谱分析或时域分析等手段对干扰信号进行识别，并确定其干扰特征和干扰程度；而对于自然干扰，需要通过信道估计和多径分析等手段对干扰信号进行定位，以便进行后续的抑制和消除。
二、抑制技术针对不同类型的干扰信号，无线通信系统需要采用不同的抑制技术进行处理。
对于同频干扰和异频干扰，通常采用滤波和信号处理技术进行干扰抑制。
具体来说，可以通过设计合适的滤波器结构实现对干扰信号的抑制，也可以通过改进信号处理算法实现对干扰信号的消除。
对于邻近频率干扰，还可以通过频谱分配和功率控制等手段进行干扰管理。
三、抗干扰设计除了对干扰源的分析和干扰技术的抑制外，无线通信系统还需要进行抗干扰设计，以提高系统的抗干扰能力。
具体来说，抗干扰设计主要包括对系统结构和通信协议的优化，以及对硬件和软件的改进等方面。
在系统结构设计上，可以采用分集、分集和重传等技术来提高系统的抗干扰能力；而在通信协议设计上，可以采用自适应调制和编码技术来提高系统的抗干扰性能。
无线通信抗干扰技术的研究内容涉及干扰源分析、抑制技术和抗干扰设计等方面，其研究目标是提高无线通信系统的抗干扰能力，以满足日益增长的通信需求。
无线通信抗干扰技术分析
无线通信抗干扰技术分析摘要近年来，无线通信技术发展迅速且得到广泛应用，已经涉及了很多领域。
通信网络中的用户变得越来越多，无线空间中的传播信号也就越来越复杂。
信号在其传输过程中会干扰其他信号或者受到其他信号的干扰，严重影响通信质量。
本文研究分析了无线通信的常见的抗干扰技术，并对无线抗干扰技术的发展进行趋势展望。
关键词无线通信；抗干扰技术；趋势1 无线通信各抗干扰技术的主要分析1.1 跳频抗干扰跳频抗干扰技术抗干扰能力强，广泛应用于民用无线通信系统。
跳频抗干扰技术是无线抗干扰的一种形式，通过扩展频谱的方法，根据特定规律、速度来回进行跳变的频率，实现载波频率在多个频率上的伪随机跳变，有效地解决在无线通信中某一频段上的强干扰信号。
相对于传统的无线电发信频率技术，该技术可以使载波频率不断跳变从而扩展频谱。
无线通信载波频率的跳速高低可以非常直接反映出该系统的性能好坏。
载波频率跳速越高，该通信系统的抗干扰性能就越好；相反，载波频率跳速越低，该通信系统的抗干扰性能则会越差。
在频谱上就是将信号通过随机的不同带宽内的跳变来实现随机性，接收方与发送方已经达成了传输跳变的规律，在传输中应用到跳频技术，然后接收方通过发送方的解调技术实现信息的获取。
跳频技术是基于香农公式来计算的抗干扰技术，香农公式为：C=B*log2 （l+S/N）（bit/s）其中C为最大信息传输速率；B为码元速率；S/N为信噪比；这就体现出了信道带宽作用机制。
带宽增大，抗干扰性能变好，带宽减小，抗干扰性能则变差[1]。
1.2 扩频抗干扰技术扩频抗干扰主要是通过有效调整信号功率，对合成噪声进行一种编码、解码操作。
把无线通信设备释放、接收的信号像这样隐藏在波状形的噪声中，从而有效地避免来自外界的电磁干扰。
扩频技术在无线通信中的抗干扰能力的强度如以下公式：Mj=G-[（S/N）out+Ls]其中Mj为抗干扰容；G为处理增益；（S/N）out为信息数据被正确解调而要求的最小输出信噪比；Ls为接收系统的工作损耗。
无线通信中的干扰与抗干扰方法
无线通信中的干扰与抗干扰方法随着无线通信技术的不断发展，人们的生活离不开各种无线通信设备，如手机、无线网络、蓝牙耳机等。
然而，无线通信中的干扰问题也逐渐显现出来。
本文将详细介绍无线通信中的干扰问题以及抗干扰方法，分步骤进行说明。
一、无线通信中的干扰问题：1.1 外部干扰：外部干扰是指无线通信设备受到其他无关设备或信号的干扰，包括电磁辐射、其他频率段的无线信号等。
1.2 内部干扰：内部干扰是指无线通信设备自身产生的干扰，如不同通信设备之间的相互干扰、不同频段的信号相互干扰等。
二、无线通信中的干扰类型：2.1 同频干扰：同频干扰是指在相同频段上的两个信号互相干扰，导致通信质量下降。
例如，在同一频段上通话的两部手机会相互干扰。
2.2 邻频干扰：邻频干扰是指在相邻频段上的两个信号互相干扰，也会导致通信质量下降。
例如，使用相邻频段的两个无线网络之间可能会相互干扰。
2.3 共存干扰：共存干扰是指不同通信系统或设备共同使用同一频段，导致互相干扰，进而影响通信质量。
例如，无线网络在2.4GHz频段上与蓝牙设备共存时会相互干扰。
三、无线通信中的抗干扰方法：3.1 技术手段：3.1.1 协议设计：通过优化协议的设计，降低通信系统之间的干扰。
例如，在邻频干扰情况下，通过合理规划频段的间隔，来降低相邻频段信号之间的干扰。
3.1.2 功率控制：通过合理的功率控制策略，减少同频干扰。
例如，无线通信设备可以根据距离远近、信号强度等因素自动调整发送功率，降低同频干扰的可能性。
3.1.3 频谱分配：通过合理的频谱分配策略，减少共存干扰。
例如，通信系统可以按需分配频段，避免频繁的频谱冲突和共存干扰。
3.1.4 编码技术：采用差分编码、编码违序、交织技术等方式，提高信号的抗干扰能力。
例如，利用纠错编码算法可以在传输过程中对数据进行检测和纠正，提高通信质量。
3.2 设备设计：3.2.1 滤波器设计：通过在无线通信设备中加入滤波器来屏蔽外部干扰。
无线通信抗干扰措施
错峰发送技术
根据信道质量的变化，适 时调整发送时间，避免在 信道质量差的时候发送数 据。
自动重传请求技术
当接收方发现数据传输错 误时，自动请求发送方重 新发送数据，保证数据的 正确性。
空域抗干扰技术
天线分集技术
通过使用多个天线，增加信号 的接收路径，提高信号的可靠
重复传输
对于重要的信息，可以多次发送，以提高信息的可靠性。
基于空域抗干扰技术的无线通信系统设计案例
1 2
空间分隔
通过使用多个天线，将信号分布在不同的空间 方向上，使得干扰信号在某个特定方向上的强 度降低。
空间滤波
通过设计特定的天线阵列，实现特定方向上的 信号增强，同时抑制其他方向上的干扰信号。
3
极化匹配
滤波器设计
根据需要设计特定频率的滤波器，以阻止特定频 率上的干扰信号进入系统。
基于时域抗干扰技术的无线通信系统设计案例
时域扩展
采用脉冲整形技术，将信号在时间上扩展，使得干扰信号在时 间上与有用信号分离，从而避免干扰。
定时调整
根据环境中的干扰情况，动态调整信息的发送和接收时间，以 避免在干扰最强的时间进行通信。
3
频谱扩展
随着可用频谱的减少，无线通信抗干扰技术将 更多地关注如何有效利用和扩展频谱。
无线通信抗干扰技术面临的挑战
复杂环境
01
无线通信环境复杂多变，抗干扰技术需要能够自适应地应对各
种不同的干扰情况。
高动态范围
02
随着无线通信技术的发展，抗干扰技术需要处理的数据量越来
越大，需要具备高动态范围的处理能力。
根据环境中干扰信号的极化特性，选择合适极 化的天线，以减少极化不匹配造成的干扰。
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高等课讲
现场的敌意干扰。指敌方为 电子战需要而施放的干扰。
通信抗干扰主要指对抗敌方 的有意干扰。
阻塞干扰、压制干扰 跟踪干扰、瞄准干扰 窄带干扰、单频干扰 宽带干扰、梳状干扰、 脉冲干扰 升空干扰 智能化干扰
高等课讲
8
通信抗干扰性能
抗干扰性能之一：信号隐蔽性
无线信号的隐蔽性
单位面积天线，在单位带宽 中所能截获的信号功率
宽频带射频收发技术 大功率线性功放 大动态范围接收机前 端 低损耗跳频滤波器 快速捷变频综
高等课讲
24
扩频的某些技术要点
有效性问题
跳频同步
扩频是以频带换取抗干扰能力， 为了实现跳频电台的正常通信，
因而降低了传输的有效性。
必须要求网内电台有相同的跳频
解决方法：采用多进制直扩技术。 图案，准确的时钟信息。这就需 基本原理是利用直扩码的正交性， 要跳频同步。
利用相控阵天线原理，在干扰 源方向形成波束的零点；
利用数字信号处理技术对干扰 信号进行识别和检测；
利用自适应技术自动调整天线 波束的零点指向，使干扰信号 最小；
不足：在零点方向形成盲区， 影响这个区域内用户的正常通 信。
高等课讲
16
直扩系统的干扰容限
模型
Eb/N
Pi
接收机 0
Pj
F
条件：
信息比特率 fb，周期 Tb
无线通信中的干扰与抗干扰技术
无线通信中的干扰与抗干扰技术引言：随着无线通信技术的迅猛发展，无线通信在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。
然而，由于无线通信的特性，各种干扰也在不断出现。
干扰可能会极大地影响通信质量，并给用户带来不便。
因此，了解无线通信中的干扰及其抗干扰技术显得十分重要。
I. 干扰的类型1. 自然干扰- 天气因素影响- 地形地貌限制- 大气层的折射与散射2. 人为干扰- 其他无线设备的干扰- 电磁辐射的干扰- 电源干扰II. 干扰对无线通信的影响1. 通信质量下降2. 数据传输错误率增加3. 通信距离缩短4. 通信速率下降III. 抗干扰技术的分类1. 基于信号处理的技术- 频率选择性技术- 码分多址技术- 时分多址技术- 空分复用技术2. 基于调制解调技术- 抗抖动技术- 补偿失真技术3. 空间分集技术- 均衡技术- 多径衰落技术4. 智能天线技术- 波束赋形技术- 阵列信号处理技术IV. 抗干扰技术的实施步骤1. 识别干扰源- 使用干扰扫描仪逐一扫描频段- 利用无线接收机和频谱分析仪进行干扰特点分析2. 分析干扰特点- 干扰频段、干扰信号类型、干扰强度等3. 选择合适的抗干扰技术- 根据干扰的类型和特点选择相应的抗干扰技术4. 实施抗干扰技术- 进行信号处理或调制解调技术的配置与调整- 部署空间分集或智能天线等技术5. 测试与优化- 对实施后的抗干扰技术进行测试与优化- 监测通信质量，进行必要的调整结论：无线通信中的干扰是不可避免的，但通过合理的抗干扰技术可以有效降低干扰对通信质量的影响。
因此，在实施无线通信系统时，需要充分考虑干扰问题，并采取适当的抗干扰措施，以提高通信质量和用户体验。
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对下列公式进行讨论：
N
PJ
/
PS
1
W fb
N0 Eb
FKTW
/
PS
讨论 单用户，忽略热噪声
PJ
/ PS
W fb
N0 Eb
G Eb / N0
多用户，忽略热噪声
PJ
/
PS
W fb
N0 Eb
1
N
G Eb / N0
1
N
单用户，考虑热噪声
PJ
/
PS
G Eb / N0
FKTW
/
PS，
令：接收机门限电平为Pr 0
b、工作环境。如：单台设备还是多 台设备、有无天线抗干扰措施、干扰 源是否升空等。
c、干扰性质。如：干扰性质、干扰
强度、干扰时间等。
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9
原理
高等课讲
10
通信抗干扰分类
频率域。 采用频率域处理，如；直扩、跳频、跳扩。 时间域。 采用时间域处理，如：瞬时、跳时等。 空间域。 采用空间域处理，如：自适应天线等。 其它数字处理。 如：干扰抵销、纠错编码等
现场的敌意干扰。指敌方为 电子战需要而施放的干扰。
通信抗干扰主要指对抗敌方 的有意干扰。
阻塞干扰、压制干扰 跟踪干扰、瞄准干扰 窄带干扰、单频干扰 宽带干扰、梳状干扰、 脉冲干扰 升空干扰 智能化干扰
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8
通信抗干扰性能
抗干扰性能之一：信号隐蔽性
无线信号的隐蔽性
单位面积天线，在单位带宽 中所能截获的信号功率
高等课讲
11
频率域之一：直接序列扩频
原理框图
fb
信息 比特 发送
G＝fc/fb
扩频增益
扩频
fc
扩频 序列
调制
f0
载波
信息 比特
解调
接收
解扩
载波 同步
扩频 序列 同步
频谱图Βιβλιοθήκη fb fcf0窄带干扰
扩频调制
2fc
信号
干扰
接收解扩
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12
频率域之二：跳频
原理框图
fb
信息 比特
调制
发送
中频 fi
G＝N
6
通信对抗的分类
通信侦察：使用通信侦察设备来探测、搜索、截获敌方 的无线通信信号，对信号进行测量、分析、识别、监视 以及测向和定位，以获取信号频率、电平、调制方式等 技术参数以及电台位置、通信方式、通信特点、网络结 构和属性等情报。
通信干扰：使用通信干扰设备发射专门的干扰信号，破 坏或扰乱敌方的无线通信，是通信对抗的进攻手段。
高等课讲
5
信息战的内容及特点
信息战的内容
特点
电子对抗。如：电磁波 的侦测与隐蔽、通信干 扰与抗干扰、雷达干扰 与抗干扰等。
网络对抗。如：计算机 病毒、软件攻击等。
消息对抗。如：加密与 解密、消息的收集与欺 骗等。
高等课讲
高度的对抗性 极端的机密性 应用的综合性 对实战环境的依赖性 采用新技术的超前性
通信抗干扰：在军事通信设备及系统中采用的通信反侦 察、反干扰措施，是通信对抗的防御手段。本次讲座重 点讨论有关通信抗干扰问题。
高等课讲
7
军事通信的干扰环境
干扰种类
敌意干扰的式样
设备内部的干扰，如：收发 干扰、邻道干扰等。
现场非敌意干扰。如：多径 干扰、多用户干扰、环境噪 声干扰、其它电台的干扰等。
利用相控阵天线原理，在干扰 源方向形成波束的零点；
利用数字信号处理技术对干扰 信号进行识别和检测；
利用自适应技术自动调整天线 波束的零点指向，使干扰信号 最小；
不足：在零点方向形成盲区， 影响这个区域内用户的正常通 信。
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16
直扩系统的干扰容限
模型
Eb/N
Pi
接收机 0
Pj
F
条件：
信息比特率 fb，周期 Tb
信号方式的隐蔽性
双工方式、调制方式、多路 方式、编码方式、同步方式
信号参数的隐蔽性
特别是与抗干扰有关的参数， 如：扩频序列、跳频序列、 同步参数、信令参数等。
抗干扰性能之二：信号鲁棒性
用干扰容限定义
PJ/PS(条件：设备性能、工作环境、 干扰性质）
三个层次的条件，即：
a、设备性能。如：比特差错率、语 音质量、同步及信令性能、网络性能 等，可以定一个门限，在此门限以下 用户不能接受。
扩频用户数 N
各用户的功率相等 Pi(i=1,2,…N)=Ps
扩频带宽 W
干扰功率 Pj，带宽 W 接收机噪声系数 F
公式推导
Eb = Ps*Tb N0 = FkT + Pj/W + (N1)Ps/W
得到： N + Pj/Ps = 1 + W/fb*N0/Eb - FkTW/Ps
高等课讲
17
直扩系统的干扰容限（续）
无线通信工程
姚彦教授 清华大学微波与数字通信国家重点实验室
2001年12月15日
高等课讲
1
第十一讲 无线通信的抗干扰技术
高等课讲
2
内容提要
概述 原理 关键技术 应用前沿 几点结论
高等课讲
3
概述
高等课讲
4
为什么要研究通信抗干扰？
提高全民的国防意识； 了解通信高技术的一个主要领域； 民用与军用的互相转换、互相借鉴、互相 支撑； 为进入军事通信领域提供一些入门知识。
解调
接收
fi
载波 同步
调制
fi
中频 载波
解扩
扩频 序列 同步
变频
f01 f02 ... f0N
跳频 频综
跳频 图案
解跳
f01 f02 ... f0N
增益
G＝ N×fc/ fb
跳频 频综
跳频 图案 同步
高等课讲
14
时间域
瞬时通信 这是潜艇通信常用的方 法。 先进行信息压缩，然后 以很短的时间发送出去。 特点： （1）隐蔽性好； （2）抗干扰能力强； （3）信息速率低； （4）延时大，非实时业务。
这是因为直扩增益一般都小 于滤波器的防护度。
跳频最好再加上纠错编码措 施
某些跳频点碰上干扰，可以 通过纠错消除误码。
载波 跳频
跳频增益
图案
变频
f01 f02 ... f0N
跳频 频综
频谱图
fb fi
f0
窄带干扰
信息 比特 接收
解调
载波 同步
fi
跳频 图案 同步
解跳
f01 f02 ... f0N
跳频 频综
跳频调制
干扰
信号
接收解跳
高等课讲
13
频率域之三：跳扩频
原理框图
跳扩频
fb
信息 比特
扩频
发送
fc
扩频 序列
信息
比特
FKTfb Eb
/
N
，
0
就有：
PJ Eb / N0 1 Pr0
PS G
PS
结论：无论是多用户干扰还 是热噪声干扰都会“吃掉” 一些干扰容限，只有在单用 户及忽略热噪声的情况下， 才可能达到干扰容限的最大 值。
高等课讲
18
抗干扰体制的比较
阻塞干扰
可以是窄带、部分带、梳状 干扰等。
一般跳频优于一般直扩
高等课讲
跳时通信
基本是一个TDM或TDMA 系统； 时隙不用满，按某种跳 时图案在各个时隙上进 行跳时； 有一定的隐蔽性和抗干 扰性； 目前使用不多。
15
空间域
定向天线
自适应调零天线
天线波束越窄，电波隐 蔽性好，抗干扰性也强。
从抗干扰角度，全向天 线不如定向天线。
采用毫米波频段，天线 方向性很好，有利于通 信抗干扰。