常見電子通信中的干擾要素和對策分析

李合菊，胡尊廣

（萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院,271100,山東信宇通信科技有限公司,250101

1 電子通信

電子通信如今已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)，在居民中的使用主要是無線局域網(wǎng)的使用，而軍用、工廠使用、國家相關(guān)通信部門則有著更深層次的使用。一般常見的有藍(lán)牙、WiFi等，所以在對于干擾因素除了要從使用方法與周圍環(huán)境來考慮外，還要注意UCN電纜的自控系統(tǒng)配置情況，也就是網(wǎng)路信號的來源情況，同時(shí)考慮衛(wèi)星的運(yùn)行與信號傳輸問題。所以在電子通信的干擾要素與對策分析中要根據(jù)分析方面來制定相應(yīng)的解決方案。

2 局域網(wǎng)的干擾因素及相關(guān)解決辦法

2.1 路徑損耗

所謂路徑損耗，這是由于現(xiàn)在無線局域網(wǎng)使用的用戶逐漸增多，那么建筑的層層阻擋就會使得信號在傳輸?shù)倪^程中逐漸衰弱，根據(jù)實(shí)際測量，在實(shí)際計(jì)算中，我們通過幾下公式進(jìn)行計(jì)算分析：

上式中：LP 是功率損耗系數(shù)，即表明距離1m處的自由空間路徑損耗；r則表明接收機(jī)與發(fā)射機(jī)之間的距離，r0是參考距離。那么假設(shè)1 m，n是路徑損耗指數(shù)，Wi是墻體的衰減系數(shù)，F(xiàn)j是樓板的衰減系數(shù)，Nw和NF分別是室內(nèi)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的墻壁和樓板的數(shù)目。另外還有國際電信聯(lián)盟推薦的傳播模式：

但是在實(shí)際計(jì)算中，由于無線網(wǎng)在室內(nèi)與室外的情況不一樣，室外遇見的障礙物較少，而室內(nèi)則有受到建筑物布局和使用的建筑材料的影響，而且開關(guān)門也會產(chǎn)生信號干擾，人員走動還能影響信號的強(qiáng)弱，天線的安裝位置與實(shí)際操作方法也有影響。

2.2 接收機(jī)系統(tǒng)干擾

熱噪聲存在于任何在絕對零度以上工作的電路或系統(tǒng)中，這種噪聲可以看成是無數(shù)獨(dú)立的微小電流脈沖的疊加。那么根據(jù)概率論的極限定理，根據(jù)高斯正態(tài)分布。對于負(fù)載電阻為RL，其熱噪聲電流的雙邊譜密度如下面：

在上式中，k=1.380 650 5 × 10-23 J/K，為玻耳茲曼常數(shù)，T 為熱力學(xué)溫度。所以進(jìn)行更深層的計(jì)算可得：

從上式中可以看出，熱噪聲均方差與負(fù)載電阻RL成反比，那么在實(shí)際的接收機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，我們常采用高阻抗前端。由于熱噪聲均方差與接收機(jī)的電帶寬成正比，為降低熱噪聲，所以就需要限制接收機(jī)的帶寬。

無線局域網(wǎng)接收機(jī)一般由天線、放大器、濾波器和混合器等部件組成。總系統(tǒng)的噪聲是這些部件的所有噪聲以某種方式共同作用的結(jié)果。我們假設(shè)每個(gè)部件的噪聲系數(shù)為F，增益為G，內(nèi)在噪聲源的譜密度為（F-1）kT0。如果S（f）是部件的輸入，則電路的輸出為：

那么如果有2個(gè)這樣的部件系統(tǒng)，其噪聲系數(shù)分別為F1和F2，增益分別為G1和G2，輸入的假設(shè)噪聲為N0。此時(shí)第一級輸出和第二級輸入是F1G1N0，第二級輸出為G2[（F2-1）N0+F1G1N0]，則總噪聲系數(shù)為：

那么根據(jù)上式，我們進(jìn)行層層類推，最后可以得到：

2.3 藍(lán)牙無線干擾

如果兩種無線模塊在同一系統(tǒng)或同一地點(diǎn)時(shí)，當(dāng)藍(lán)牙無線和無線局域網(wǎng)共存時(shí)，那么此時(shí)的干擾信號就比較強(qiáng)，甚至?xí)霈F(xiàn)丟失連接的情況。所以在實(shí)際中，我們通過跳頻擴(kuò)頻，即發(fā)射功率為1 mW，數(shù)據(jù)傳輸速率為1 Mb/s，傳輸距離為10 m。那么就使得藍(lán)牙無線和2.4GHz的無線局域網(wǎng)能夠工作于同一個(gè)ISM頻段，從而存在兩者相互干擾的問題。IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)在2.4GHz以上的83.5MHz帶寬中規(guī)定了可用信道，每信道帶寬5MHz，通常是三個(gè)互不重疊的信道。無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)11Mb/s以上，而且一般室內(nèi)可傳輸距離為100m。那么當(dāng)無線局域網(wǎng)工作在11Mb/s的速率以下時(shí)，一個(gè)數(shù)據(jù)包需要約1ms時(shí)間在空中傳播，采用單時(shí)隙的藍(lán)牙連接每個(gè)數(shù)據(jù)包占625s。所以在一次無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸期間，若有兩個(gè)藍(lán)牙數(shù)據(jù)包傳遞，其中任何一個(gè)落在無線局域網(wǎng)占據(jù)的20MHz信道范圍之內(nèi)，就會導(dǎo)致無線局域網(wǎng)信號傳輸失敗。

2.4 同頻干擾

除了上文中藍(lán)牙的同頻干擾，周圍環(huán)境對無線局域網(wǎng)也會產(chǎn)生窄帶干擾和全波段干擾。這就是說在一個(gè)無線網(wǎng)使用的時(shí)候，窄帶信號在不同輸出功率、不同頻譜的頻率寬度等情形下，可能會間歇地打斷發(fā)射的信號。那么要避免窄帶信號的干擾，我們就必須要找到原始干擾源，并移除這些干擾源，正確配置無線局域網(wǎng)設(shè)備的信道，有效地處理窄帶干擾。

全波段干擾是指在任何情況下，干擾覆蓋整個(gè)使用的頻率范圍，就好比老式微波爐等設(shè)備的使用，當(dāng)實(shí)際使用時(shí)，這種都是出于全覆蓋范圍下的設(shè)備。所以處理這種干擾較好的方法就是改變發(fā)射頻率，比如將局域網(wǎng)發(fā)射頻率從2.4 GHz 改為5.8 GHz，又或者是采用擴(kuò)頻技術(shù)，除此之外我們還可以采用移除產(chǎn)生全波段干擾的設(shè)備的方法來處理，從而使得處理后能提供無線局域網(wǎng)較好的吞吐率和延遲特性。

3 補(bǔ)充對策

3.1 藍(lán)牙源距離安放

在實(shí)際的使用中，我們通過對藍(lán)牙無線與802.11bWLAN 的相互干擾進(jìn)行實(shí)際測量，發(fā)現(xiàn)相互干擾與距離有關(guān)。在同一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)兩者近距離（小于2 m）工作時(shí)，相互干擾較嚴(yán)重，分組錯(cuò)誤率高達(dá)99%，系統(tǒng)吞吐量幾乎為0。當(dāng)兩者的距離超過3 m時(shí)，干擾明顯減少，分組錯(cuò)誤率及系統(tǒng)吞吐量基本維持正常水平。

藍(lán)牙無線的典型應(yīng)用是采用藍(lán)牙鼠標(biāo)、鍵盤，在這種場合下用無線局域網(wǎng)的個(gè)人電腦，二者存在相互干擾問題。為了避免藍(lán)牙傳輸干擾，我們可以根據(jù)現(xiàn)場情況動態(tài)選擇信道，也可以通過改變無線局域網(wǎng)每一分組長度，減少數(shù)據(jù)包傳輸期間受干擾，減少數(shù)據(jù)重傳的概率，提高干擾存在時(shí)的吞吐量。

3.2 同頻干擾

由于相同頻率會使得信息傳輸堵塞，那么，要解決這種情況，我們可以采用信息帶寬的100倍，甚至1000倍以上的寬帶信號來傳輸信息，這樣可以提高抗干擾能力。另一方面，接收機(jī)采用頻碼序列進(jìn)行相關(guān)檢測，空中即使有同類信號進(jìn)行干擾，如果不能檢測出有用信號的碼序列，干擾也不明顯。所以在實(shí)際的使用中，我們常可以采用這種方法來解決同頻干擾。

3.3 網(wǎng)絡(luò)偷用

關(guān)于這一方面，當(dāng)一個(gè)固定的局域網(wǎng)再投入使用時(shí)，由于使用人數(shù)過多造成了網(wǎng)速下降，那么為了解決網(wǎng)絡(luò)使用人數(shù)過多，我們可以對使用用戶進(jìn)行認(rèn)證，即排除公布范圍外的人使用，資格認(rèn)證可以減少使用人口，從而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)通暢的目的。那么如何使用資格認(rèn)證，這個(gè)我們可以在創(chuàng)造一個(gè)WiFi時(shí)，進(jìn)行使用范圍控制，同時(shí)設(shè)立密碼，在實(shí)際使用時(shí)，我們可以通過IP檢測，確定是否有不明身份在使用該局域網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)有不明IP戶口時(shí)，我們可以進(jìn)行攔截，從而達(dá)到保護(hù)網(wǎng)速的目的。

3.4 其他注意方面

在實(shí)際的施工中，例如我們需要考慮覆蓋設(shè)計(jì)的方式是采用室內(nèi)覆蓋還是室外覆蓋，網(wǎng)絡(luò)用戶是單獨(dú)建設(shè)還是與移動通信網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)籌建設(shè)等；然后再確定AP點(diǎn)位置和數(shù)量，并進(jìn)行合理的頻率規(guī)劃，規(guī)避頻率干擾，力求干擾降到最小；對于容量、頻率和鏈路是相互關(guān)聯(lián)又相互制約，提高容量增長鏈路將增大干擾。所以我們需要合理調(diào)整好三者之間的關(guān)系，從而使無線傳輸信號能夠達(dá)到比較好的效果。

4 結(jié)束語

鑒于通信在我們生活中的廣泛使用，我們首先要合理使用局域網(wǎng)，使之能夠很好的利于我們的工作，對于其中的干擾因素，我們需要從最初的施工建設(shè)嚴(yán)格把關(guān)，在施工時(shí)考慮每一處應(yīng)該做好的計(jì)劃，同時(shí)考慮到以后發(fā)展，然后，進(jìn)行嚴(yán)密的計(jì)劃，進(jìn)行施工；在使用時(shí)，除了不可改變的地理環(huán)境因素，我們需要增強(qiáng)局域網(wǎng)的安全，避免有其他不良攻擊，從而造成不必要的損失。同時(shí)，國家在法律上需要制定關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)安全的相關(guān)條例，用法律武器保護(hù)我們的上網(wǎng)安全與固有網(wǎng)絡(luò)，希望未來我們能夠享受到更快速的網(wǎng)絡(luò)連接率。

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