干擾在電子通信中產(chǎn)生的原因以及相應(yīng)控制措施研究

張嫻靜

（鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，河南 新鄭 451150）

電子通信技術(shù)在我國(guó)廣泛應(yīng)用于航天航空、生產(chǎn)、科技等方面.在日常生活中，藍(lán)牙、WIFI等都屬于電子通信技術(shù)，生活中離不開(kāi)電子通信技術(shù)，但是由于計(jì)算機(jī)硬件、無(wú)線(xiàn)信息號(hào)等的傳播和使用，也帶來(lái)了眾多的干擾因素.

1 電子通信干擾概述

1.1 電子通信干擾的產(chǎn)生原因以及分類(lèi)

電子通訊干擾按產(chǎn)生的原因可以劃分為有源干擾和無(wú)源干擾兩種形式，有源干擾也稱(chēng)之為積極干擾，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的發(fā)射設(shè)備發(fā)出某種形式的電磁波.無(wú)源干擾，也稱(chēng)之為消極干擾，設(shè)備或元件自身不具備發(fā)射電磁波的功能，如箔條、角反射器、透鏡發(fā)射器、假目標(biāo)、氣溶膠、煙幕等，通過(guò)反射、散射、折射地方電子裝備發(fā)射的電磁波而形成的電子干擾[1].

從干擾產(chǎn)生的作用層面可以將干擾分為壓制性干擾和欺騙性干擾.壓制性干擾是利用同頻大功率使敵方電子系統(tǒng)難以檢測(cè)出有用信號(hào).欺騙性干擾是使敵方電子裝備或操作人員對(duì)所接收的信號(hào)真假難辨，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法正常使用.

1.2 同頻干擾的抑制方法

要解決同頻干擾問(wèn)題，通過(guò)軟件和硬件兩個(gè)方向都可以.硬件方面需要從硬件設(shè)計(jì)的角度，為解決同頻干擾提供方案.

從硬件的角度來(lái)看，想要避免同頻干擾，可以增加可用帶寬，增加帶寬意味著在跳頻的時(shí)候有著更多的選擇，劃分信道之間的距離更大，從而避免相互干擾，同時(shí)也大大降低了軟件設(shè)計(jì)的難度.以wifi為例，由于頻道較宅，導(dǎo)致頻道復(fù)用較為嚴(yán)重，在同一區(qū)域內(nèi)最多只能使用三個(gè)模塊.

在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)無(wú)線(xiàn)模塊帶寬影響較大的因素有LNA輸入阻抗、PA輸出阻抗、濾波器的阻抗以及天線(xiàn)阻抗.前兩者用戶(hù)只能依照原廠給出的參數(shù)去匹配，而天線(xiàn)的阻抗則是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景去挑選對(duì)應(yīng)的型號(hào)，所以濾波器的阻抗匹配才是電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵.

傳輸功率在阻抗匹配時(shí)可以才可以到達(dá)最大，但在實(shí)際設(shè)計(jì)中往往只能達(dá)到某個(gè)頻點(diǎn)的阻抗匹配，這是不符合工程應(yīng)用的.因?yàn)橄啾扔谠谀骋粋€(gè)頻點(diǎn)傳輸功率的最大化，一個(gè)頻段范圍內(nèi)均衡的功率傳輸才是更重要的.信號(hào)輸出不集中于某一個(gè)頻點(diǎn)而是均衡覆蓋一段較寬的頻率范圍不僅能保證模塊在應(yīng)用時(shí)容錯(cuò)率更強(qiáng)，還能保證量產(chǎn)時(shí)的一致性[2].

現(xiàn)在市面上可用于400-500MHz頻率的濾波器有很多，在這里我們挑選出兩種最典型的濾波器：巴特沃斯和切比雪夫，對(duì)比它們的端口阻抗在不同頻率下的變化情況，從而得出該濾波器的使用帶寬，最終選擇在無(wú)線(xiàn)通信中最合適的濾波器.

這里可以清楚地看到在史密斯圓環(huán)中，兩種濾波器不同頻率下的阻抗并不相同，巴特沃斯濾波器伴隨著頻率的增加，阻抗偏離匹配點(diǎn)；而切比雪夫?yàn)V波器因?yàn)橛兄C振電路引起阻抗的突變，所以阻抗會(huì)圍繞在匹配點(diǎn)附近小范圍變化，這就導(dǎo)致切比雪夫?yàn)V波器的可用頻段比巴特沃斯濾波器更多.

LM400T模塊以切比雪夫?yàn)V波拓?fù)錇槟Ｐ驮O(shè)計(jì)了濾波器電路，其信道能夠覆蓋400MHz～525MHz，且輸出功率保持在18dBm以上，足以達(dá)到了信道劃分的要求.

當(dāng)多組模塊同時(shí)工作時(shí)即可劃分出多個(gè)信道，讓不同組的模塊在不同的信道下通信，模塊之間的通信也不會(huì)因?yàn)閯澐中诺垒^多而受到影響，這就達(dá)到了避免同頻干擾的效果[3].

2 電子通信技術(shù)干擾產(chǎn)生的原因

由于配置的原因，導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生，包括硬件故障和軟件故障，故障一旦發(fā)生，配置干擾就成了主要的干擾源頭.大范圍的情況下，可以歸結(jié)為硬件故障配置干擾，如利用網(wǎng)線(xiàn)PING的接入和操作，判斷硬件的故障，在進(jìn)行一系列的操作之后，實(shí)現(xiàn)的是硬件故障的干擾信號(hào)的產(chǎn)生.

藍(lán)牙因素帶來(lái)的干擾因素，主要是由于藍(lán)牙與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)處在一個(gè)范疇內(nèi)，在同一地點(diǎn)或者系統(tǒng)內(nèi)，產(chǎn)生了很大的干擾.干擾頻率較大會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)連接不善個(gè)，局域網(wǎng)周邊的設(shè)備最容易發(fā)生這樣的情況，信號(hào)窄帶，在不同的輸出功率上，發(fā)生不同的頻率寬帶的條件下的沖擊，干擾信號(hào)由此產(chǎn)生，接收的質(zhì)量會(huì)較差.

對(duì)于通信設(shè)備用交流電源來(lái)說(shuō)，交流輸人電源線(xiàn)使用單股敷設(shè)方式.由于交流配電機(jī)房與通信設(shè)備機(jī)房有一定的距離，為其提供的供電線(xiàn)路一般都較長(zhǎng)，又由于交流線(xiàn)道中有開(kāi)關(guān)電源、空調(diào)、照明等各種供電線(xiàn)，所以供電線(xiàn)路之間的三相交流電流不可能平衡[4].

以上情況部會(huì)在通信設(shè)備造成計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)設(shè)備的誤啟動(dòng)和誤關(guān)機(jī).還可能引發(fā)控制信號(hào)的誤動(dòng)作供電端零地之間產(chǎn)生零地電壓?jiǎn)栴}.但兩交流屏的零線(xiàn)沒(méi)有并聯(lián);不過(guò)，若能把零地電壓控制在一定范圍之內(nèi)，單相UPS輸入末接地線(xiàn);若電力機(jī)房為了供電的安全性，兩交流屏并聯(lián)使用，引起硬件故障，燒毀計(jì)算機(jī)接口設(shè)備;就不會(huì)對(duì)通信系統(tǒng)和設(shè)備造成危害，將引起計(jì)算機(jī)串口硬件直接損壞，否則將造成通信設(shè)備損壞，引發(fā)控制信號(hào)的誤動(dòng)作;影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量.零地電壓過(guò)高時(shí)會(huì)引起硬件損壞，一般情況下，零地電壓值不能超過(guò)2V.零地電壓對(duì)通信設(shè)備的影響，主要表現(xiàn)在提高有用信號(hào)、增大有用信號(hào)與干擾的時(shí)頻域重合損耗三部分.

3 降低干擾信號(hào)的措施

3.1 降低干擾信號(hào)

對(duì)于移動(dòng)通信來(lái)說(shuō)，降低輸入擾信比的途徑又可以分為降低干擾信號(hào)、干擾分為網(wǎng)內(nèi)干擾和外干擾，網(wǎng)外干擾除了進(jìn)行掃頻排查外干擾信號(hào)源外，我們對(duì)PTj、GTj、Lj、GRj無(wú)法隨意改變.至于網(wǎng)內(nèi)干擾的控制，各種制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)采取手段基本相同，有以下手段：降低GTj/GRj：使用定向天線(xiàn)對(duì)小區(qū)扇區(qū)化，把旁瓣對(duì)準(zhǔn)不希望覆蓋的區(qū)域，相當(dāng)于降低了干擾/被干擾方向的增益；TDSCDMA和TDD-LTE系統(tǒng)還用到了智能天線(xiàn)（波束賦形），效果更佳.降低PTj：使用功率控制及DTX不連續(xù)發(fā)射等.功率控制是控制網(wǎng)內(nèi)干擾最重要的手段之一，對(duì)于GSM系統(tǒng)，功率控制命令通過(guò)SACCH下發(fā)，控制周期為3個(gè)測(cè)量報(bào)告的時(shí)間，約1.5秒一次.3G和4G的功率控制類(lèi)似，分為開(kāi)環(huán)功控和閉環(huán)功控兩種，簡(jiǎn)單地說(shuō)，開(kāi)環(huán)功控就是無(wú)反饋的功率控制，一般用在初始接入階段，而閉環(huán)功控根據(jù)反饋值的類(lèi)型和反饋單元，又分為內(nèi)環(huán)和外環(huán).不同系統(tǒng)的功率控制速度不一樣，WCDMA的功率控制速度是1500HZ，CDMA2000的功控速度是800HZ，LTE功率控制速度是200HZ.需要說(shuō)明的是，由于遠(yuǎn)近效應(yīng)的存在，上行更容易受干擾，因此移動(dòng)通信中的功率控制主要指上行功控.

3.2 提高有用信號(hào)

提高有用信號(hào)的手段有以下幾種：提高發(fā)射功率PTs發(fā)射功率的提升受限于硬件設(shè)備，而且對(duì)于移動(dòng)通信而言，每個(gè)用戶(hù)不但是己方的信號(hào)源，同時(shí)又是其他用戶(hù)的干擾源，因此單純提高發(fā)射功率在改善了己方的通信效果的同時(shí)，會(huì)增加網(wǎng)內(nèi)其他用戶(hù)的干擾，整體來(lái)看不一定有好處.故，移動(dòng)通信中采用功率控制的手段來(lái)調(diào)整功率，保證每個(gè)用戶(hù)的功率剛剛夠用就行.

分集接收提高接收功率Psi

所謂分集接收，是指接收端對(duì)它收到的多個(gè)互相獨(dú)立（攜帶同一信息）的衰落特性信號(hào)進(jìn)行特定的合并處理，以降低信號(hào)電平起伏的辦法.包括接收和合并處理兩部分.

接收方式常用的有三種：空間分集、極化分集、時(shí)間分集.

空間分集：采用空間上相對(duì)獨(dú)立的多付接收天線(xiàn)來(lái)接收信號(hào)，然后進(jìn)行合并，為保證接收信號(hào)的不相關(guān)性，這就要求天線(xiàn)之間的距離足夠大，這樣做的目的是保證了接收到的多徑信號(hào)的衰落特性不同，接收天線(xiàn)之間的距離至少大于10個(gè)波長(zhǎng).是最常用的一種分集方式.極化分集：采用不同極化方式的多付接收天線(xiàn)來(lái)接收信號(hào)，然后進(jìn)行合并.移動(dòng)通信中常見(jiàn)的為正負(fù)45度極化天線(xiàn).

時(shí)間分集：時(shí)間分集的代表是Rake接收技術(shù).RAKE接收技術(shù)是CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要技術(shù)，可以在時(shí)間上分辨出細(xì)微的多徑信號(hào)，對(duì)這些分辨出來(lái)的多徑信號(hào)分別進(jìn)行加權(quán)調(diào)整、使之復(fù)合成加強(qiáng)的信號(hào).

合并方式有三種：最大比值合并、選擇式合并、等增益合并.最常用的是最大比合并，該方案在接收端只需對(duì)接收信號(hào)做線(xiàn)性處理，簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，在接收端由多個(gè)分集支路，經(jīng)過(guò)相位調(diào)整后，按照適當(dāng)?shù)脑鲆嫦禂?shù)，同相相加，再送入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，合并產(chǎn)生的增益與分集支路數(shù)N成正比.除了早期工程建設(shè)遺留下個(gè)別單極化天線(xiàn)外，所有制式的移動(dòng)通信均使用了極化分集和空間分集，而Rake接收僅用于CDMA系統(tǒng).

3.3 增大Lf/Lp/Lt

這三種方法的原理分別是：

Lf：從頻域?qū)⒏蓴_和有用信號(hào)錯(cuò)開(kāi)，由于民用移動(dòng)通信的頻段不能自主確定，因此限制了此種抗干擾方式的使用.

Lp：在極化方向上跟干擾隔離，但由于移動(dòng)通信中電波在傳播過(guò)程中極化方向頻繁變化，因此無(wú)法用增加Lp的方式來(lái)減少干擾.

Lt：從時(shí)域上隔離干擾，一般用于軍用，比如猝發(fā)傳輸技術(shù)，將數(shù)據(jù)壓縮在一個(gè)突發(fā)脈沖中傳輸，讓敵方來(lái)不及干擾.另外，從某種意義上來(lái)說(shuō)，各系統(tǒng)的多址技術(shù)也算是這類(lèi)抗干擾技術(shù)，比如GSM的時(shí)分多址，其實(shí)就是從時(shí)間上把各用戶(hù)的信號(hào)隔離，避免相互干擾.

4 結(jié)語(yǔ)

為保證通信質(zhì)量,,導(dǎo)致各類(lèi)干擾問(wèn)題,譜帶范圍越寬干擾越嚴(yán)重,應(yīng)用無(wú)線(xiàn)寬帶技術(shù).通信頻譜有限,從影響整個(gè)通信系統(tǒng).必須加大對(duì)通信技術(shù)中心抗干擾技術(shù)研究.在通信系統(tǒng)中，采用現(xiàn)代數(shù)字化移動(dòng)通信高通信速率、高吞吐量等方法，重視基于無(wú)線(xiàn)頻譜開(kāi)放性特點(diǎn),糾正不規(guī)范使用行為,起到很好的抗干擾作用.