擴頻通信的抗干擾能力及其改進

朱青彬

（中華通信系統(tǒng)有限責任公司河北分公司，河北 石家莊 050081）

0 引 言

在無線通信時代如果通信領(lǐng)域的技術(shù)和系統(tǒng)不能夠與時俱進，那么就很容易受到多元因素的影響，抗干擾能力也會大大減弱，傳輸信息將不能夠達到精準、及時、不間斷等效果。本文對擴頻通信中的3種體制進行深度剖析，從其優(yōu)缺點的比較探討了其異同，然后以直頻序列擴頻通信為例提出幾種抗干擾技術(shù)，以達到對擴頻技術(shù)抗干擾能力的提升，并以期促進通信領(lǐng)域的發(fā)展。

1 擴頻通信的發(fā)展現(xiàn)狀剖析

通信領(lǐng)域的干擾因素眾多，諸如大自然因素中的噪音、砂礫，以及一些人為的干擾（工業(yè)運行、臨臺干擾等）[1]。在軍事領(lǐng)域還可能會有敵方的惡意為之。因此，隨著時代的發(fā)展無線通信必然要進行創(chuàng)新、改革，從而應(yīng)對各種新型的環(huán)境與需求。從文獻研究來看，各位學者、專家對于通信抗干擾的相關(guān)研究也是逐年增多。尤其是對于擴頻通信和無擴頻通信的對比研究也更為深入，圖1為普通無擴頻調(diào)制方框圖，從圖1可以看出，擴頻通信與無擴頻通信相比優(yōu)勢明顯，抗干擾能力得到了提升。

圖1 普通無擴頻調(diào)制方框圖

總之，擴頻通信的各種優(yōu)勢在應(yīng)用中凸顯出來，如其隱蔽性、較強的抗干擾能力等，如何進一步提升抗干擾能力已經(jīng)引起了業(yè)界、學界的密切關(guān)注。

2 3種擴頻通信體制抗干擾性能比較

按照類型來分，擴頻通信體制包括3種，分別是直接序列（Dirtect Sequence，DS）擴頻，跳頻（Frequence Hoping，F(xiàn)H）擴頻，跳時（Time Hoping，TH）擴頻，在應(yīng)用過程中需要考慮其特殊性，本文進行了對比分析，為后面的抗干擾能力改進提供借鑒。

2.1 DS擴頻通信體制的優(yōu)缺點

2.1.1 優(yōu)點

擴展頻譜通信是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶寬度遠遠大于所傳信息必須的最小帶寬；頻帶的擴展是通過一個獨立的碼序列來完成，用編碼及調(diào)制的方法來實現(xiàn)的，與所傳信息數(shù)據(jù)沒有關(guān)系，在無線通信系統(tǒng)中普遍使用擴頻通信技術(shù)，其中DS擴頻通信體制的優(yōu)缺點較為明顯，其優(yōu)點如下文所述。

（1）第一，具有較強的抗寬帶干擾能力[2]。該系統(tǒng)通過接收機將輸入的寬帶有用信號的頻譜壓縮成窄帶，經(jīng)過這樣處理的寬帶干擾的頻譜卻并不會受到影響，反而其擴展的范圍更加廣泛，通過大面積的干擾因素排除，其抗干擾能力得到進一步提升，只要處理過程中保障增益不斷提升，那么該系統(tǒng)的抗寬帶干擾的抑制能力就可以進一步增強。

（2）具有較強的隱蔽性和保密性。擴頻通信技術(shù)的隱秘性和保密性是基本的特性，而該體制在這兩方面的特性更強。主要是因為DS擴頻信號屬于寬帶信號，這種信號所需要的功率比較低，同時接收機所工作的環(huán)境也是一種低噪聲的環(huán)境，因此在不影響其作用發(fā)揮的前提下可以實現(xiàn)更好的隱秘性，淹沒在背景噪聲之下恰恰是其保密性的體現(xiàn)。

2.1.2 缺點

DS擴頻通信體制的不足[3]如下所述。

（1）抗窄帶瞄準干擾能力有限。部分頻帶和全頻頻帶的干擾能量集中程度嚴重，因此對于DS系統(tǒng)的危害程度也不一樣，其中部分頻帶的影響力較強。DS系統(tǒng)對頻率與其中心頻率相等的瞄準式單頻或窄帶干擾的抑制能力比對寬帶干擾的抑制能力低3 dB。因此對于單頻和多頻的干擾效果也不一樣，其抑制能力和增益處理有著密切的聯(lián)系，如果處理增益不足，那么功率越大或者是窄帶干擾越強，該系統(tǒng)所受到的損失就越大。

（2）受到遠近因素的影響也比較強烈。如果是多址系統(tǒng)環(huán)境當中，有一些用戶的功率過大，其噪聲會很大，對于信號的干擾程度也很大，那么就很有可能淹沒一些小功率的信號，這就是遠近因素的影響，其對于DS系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)也是一種限制，不僅在速度方面更是在通信質(zhì)量方面。

2.2 FH擴頻通信體制的優(yōu)缺點

2.2.1 優(yōu) 點

該體制的優(yōu)點：一是抗窄帶干擾能力強[3]。跳頻通信是在收發(fā)雙方約定的情況下不斷改變工作頻率而進行的通信。由于工作頻率的改變受偽隨機碼的控制，當信號載頻與單頻或窄帶干擾的頻率不等時，干擾功率再大，對跳頻系統(tǒng)也起不了干擾作用，因此FH系統(tǒng)能有效地抗窄帶干擾。二是快跳頻信號抗跟蹤干擾能力強并具有很好的隱蔽性。一部FH電臺發(fā)射的信號與眾多的背景信號交織在一起，分選和識別都非常困難，因此使得跳頻信號特別是快跳頻信號仍具有較好的隱蔽性。

2.2.2 缺 點

該體制的缺點：（1）跳頻系統(tǒng)抗跟蹤干擾能力差。調(diào)頻信號的活動范圍很大，尤其是面對不同的頻域其占比較高，但是每一次跳動變化都是窄帶信號，這種信號的功率比較強，而且密度也比較高，傳統(tǒng)的檢查系統(tǒng)都可以對其上述變化進行監(jiān)測，而且監(jiān)測效果還比較精準，因此如果一直處于一種慢跳系統(tǒng)，其信號的隱秘性就會逐步降低。（2）跳頻系統(tǒng)抗寬帶噪聲干擾能力差。FH通信是通過載頻跳變來抗干擾的，當寬帶干擾的功率足夠大，使得落入每個跳頻信道的干擾功率接近或大于信號功率時，對分布于整個跳頻帶寬內(nèi)的寬帶干擾，跳頻通信無論載頻跳到哪里，都存在干擾，所以跳頻通信系統(tǒng)很難抑制寬帶干擾，特別是人為產(chǎn)生的梳狀頻譜寬帶阻塞干擾。

2.3 TH擴頻通信體制的優(yōu)缺點

跳時系統(tǒng)的多址能力與網(wǎng)中的各跳時碼的正交性和網(wǎng)的同步方式有關(guān)。要求系統(tǒng)嚴格定時外，還要求跳時碼有很好的正交性，以保證各用戶通信時隙不發(fā)生碰撞。可以說TH系統(tǒng)是通過各跳時信號的時間選擇性避免多址干擾，因而具有時分多址通信的效果，并能很好地克服遠-近效應(yīng)。但TH擴頻體制抗干擾能力脆弱，特別是對同頻的連續(xù)波干擾沒有抑制能力。TH系統(tǒng)的信號是通過固定載頻系統(tǒng)來實現(xiàn)的，因此不同的時間點它的抗干擾能力不同、處理增益也不同，但是由于其固定的載頻也就決定了其抑制通信效果會受到一定的影響。如果只是單純使用，抗干擾性就會受到一定的阻礙，因而現(xiàn)實中單獨使用是不可取的，可以利用其優(yōu)勢然后結(jié)合DS或FH系統(tǒng)共同使用，發(fā)揮合力價值[4]。

3 擴頻系統(tǒng)中抗干擾技術(shù)

擴頻系統(tǒng)面臨的環(huán)境比較復雜，不同的環(huán)境之下其干擾因素不同、干擾效果不同，因此應(yīng)當采取不同的抗干擾技術(shù)予以抵制。本文結(jié)合前文敘述，提出幾種典型的抗干擾技術(shù)，希望對于擴頻通信的干擾能力提升以及改進措施優(yōu)化提供借鑒[5]。

3.1 混合式擴展頻譜系統(tǒng)

擴頻通信的分類有3種：DS擴頻、FH擴頻和TH擴頻[6]。現(xiàn)實中可以利用三者的不同組合方式來提升其干擾能力[7]。例如，DS/FH系統(tǒng)的融合就可以增強過濾效果，從而增強抗干擾能力。因為DS系統(tǒng)的處理增益比較強，從而可以通過接收機對一些干擾因素進行最大程度的過濾，然后FH系統(tǒng)就可以對此進行更好的干擾，因而該系統(tǒng)的躲避干擾信號較強，二者的融合可以實現(xiàn)更好的抗干擾效果。

3.2 自適應(yīng)天線抑制干擾技術(shù)

自適應(yīng)天線系統(tǒng)也是較好的抗干擾技術(shù)之一，這種系統(tǒng)的構(gòu)成分別是信息處理器、多元化的天線結(jié)構(gòu)，然后二者合力發(fā)揮更大的抑制效果[8]。首先，天線工作時，信息處理器就可以按照一定的計算和內(nèi)部處理來修訂和優(yōu)化天線的方向、頻率等，從而幫助它去搜索更強的信號，進而高效地去除干擾，從顯示效果來看，這種抗干擾性可以實現(xiàn)到零的程度[9，10]。

4 結(jié) 論

通過上述分析可以看出，擴頻通信是時代發(fā)展的產(chǎn)物，其抗干擾性能力強，同時擁有較強的抗窄帶干擾、多徑干擾和多址干擾的能力，但是在擴頻增益程度不同時也需要借助于外力對其進行抑制，從而確保抗干擾能力。本文總結(jié)了3種擴頻通信系統(tǒng)的優(yōu)點與缺點，通過對比分析探討了其運用價值，同時也希望它可以在通信領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。