通信工程中的信號處理與干擾抑制技術

［關鍵詞］信號處理；干擾抑制；數字信號處理；自適應濾波；頻譜管理

［中圖分類號］TP181 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0035–03

1通信工程中信號干擾的基本問題

1.1信號干擾的類型與來源

在電信科技領域，信號干擾現象通常源于以下因素：①設備引起的電子噪聲、硬件設計的缺陷及軟件配置的錯誤等內部因素；②外部影響因素則包括外部無線信號干擾、氣候條件影響及地理位置因素，如建筑物和自然環境造成的反射或遮蔽；③鄰近頻道干擾和類似頻道干擾也是導致通訊效果降低的關鍵因素。

1.2干擾對通信系統的影響

信號干擾對通訊設備作用深遠且多變：①干擾因素可能會引起信號衰減，在語音通訊環境中呈現為通訊質量降低，在數據傳輸過程中間可能會造成數據傳輸出錯概率增加；②干擾因素會減少信號傳輸的頻道數量，制約數據傳輸速度，從而影響用戶滿意度。

1.3信號干擾的檢測與評估方法

精準的信號辨識與評價是信號分析的基礎，一般而言，使用頻譜追蹤設備來監測頻譜活動狀態，識別在頻譜區域內非法無線電信號或異常行為，利用連續監控指標，如信號/ 噪聲比和傳輸錯誤率，能夠衡量干擾所導致的即時效果。這些方法不僅有助于識別干擾源，還為后續的干擾抑制策略提供了數據支持。

1.4挑戰與應對策略

面對諸多干擾，通訊技術領域必須采納全方位策略確保信息傳遞的穩定性和可靠性，提高信號編碼的可靠性、運用高級調制解調技術及優化傳輸路徑的品質，都屬于普遍采納的解決手段。采用尖端信號處理技術（如機器學習技術）對信號及其背景噪聲進行剖析和預測，能夠根據需要動態調整設定值，用以適應不斷變化的通信場景。

2信號處理技術的核心應用與發展

2.1數字信號處理的進步

數字信號處理技術在信息傳輸領域擔任基礎角色，采用數字信號處理器，連續數據序列歷經取樣和量化處理步驟過程后變為離散數據序列，從而使得數字化處理與分析機制能夠高效處理這些數據序列。數字信號處理技術運用諸多方法以提升信號處理效率，如快速傅里葉變換，這一技術輔助性地解析信號頻譜特性。

2.2自適應濾波技術的應用

智能濾波算法在無線通訊領域發揮核心作用，利用動態調整濾波器參數運用優化策略信號采集，該技術方法根據輸入給算法的數據與預定的信號差值自動調整參數，進而達到精確信號傳輸的目的。自調諧濾波器在眾多領域普遍使用，如回聲抑制、噪聲降低及信號預估等，其依賴在調整過程中持續自我改進，顯著提高了信號處理的速度、質量及整個系統的無線通信效能，這使得自適應濾波技術成為提高通信質量和系統穩定性的重要工具。

2.3信號編碼與調制技術的發展

在信息傳輸過程中，信號編碼和調制技術起到關鍵作用。信息編碼技術借助提高差錯檢測和糾錯功能，明顯提升信息傳輸的準確性。例如，正交頻分復用傳輸技術把寬帶信號劃分為多個相互獨立的窄帶子信道以傳輸，該技術顯著克服了頻率選擇性衰落和各種干擾問題，從而提高了信號的質量與穩定性。信息調制技術提升也為快速數據傳輸建立了穩固的技術基礎，使網絡聯接更加穩固。

3自適應濾波技術在干擾抑制中的作用

3.1自適應濾波技術的基本原理

自適應濾波技術是通過實時調整濾波器的參數，以適應信號環境的變化并優化性能的一種方法。該技術主要基于最小均方誤差準則，通過最小均方（以下簡稱“LMS”）或遞歸最小二乘（以下簡稱“RLS”）來更新濾波器系數。這些算法通過迭代過程不斷逼近最優解，從而實現對干擾的有效抑制。

3.2干擾抑制中的應用場景

自適應濾波技術在通信系統中起著至關重要的作用，尤其是在各種復雜的干擾環境下。該技術利用優化濾波器設置，顯著減輕信號因反射和折射產生的扭曲，因而提升信號的清晰度與可靠性。在語音交互系統中，智能自適應處理技術主要功能是減少回聲與背景噪聲，這對于保持確保通話質量和交流的無障礙性極其重要。

自適應濾波技術在通信系統中的應用如圖1所示。

3.3技術挑戰與解決方案

雖然自適應濾波算法在降噪領域非常有效，但也遭遇諸多技術難題，如收斂速率、健壯性及計算復雜性。為了應對這些難題，學者們研發出眾多優化方法，如可變步長的LMS算法能夠在維持穩定性的同時提升收斂速度，而子空間跟蹤技術能夠降低計算量，適用于實時信號處理領域。借助技術全方位進步，自適應濾波技術的性能得到顯著提高，更為準確地符合了現代通信標準。

為了具體展示自適應濾波技術在通信系統中的應用效果，表1 列出了使用不同自適應濾波算法對某通信系統干擾的抑制效果。

表1展示了在相同輸入信噪比條件下，不同自適應濾波算法在輸出信噪比和收斂速度方面的性能差異，反映了各算法對干擾抑制的有效性和應用優勢。

4接收機設計優化以提高抗干擾性能

4.1接收機核心設計原則

接收設備開發和實施的主要任務是保證精確捕獲信號和降低噪聲干擾。在常規情況下，借助增強接收設備的敏感度和有針對性的優化來完成，設備探測功能的增強使設備能在弱信號條件下可靠運行，有針對性的優化則保證了信號接收器在多變信號背景中篩選和排除無用信號。另外，接收設備變化范圍，即信號處理能力，同樣需要具有足夠大的范圍，用來匹配不同的信號強度情況。

4.2高性能射頻前端設計

射頻模塊是接收系統的關鍵組件，其設計方案直接影響接收效率。改進的射頻前端架構涉及采用高效放大器和寬頻濾波器，主要任務是以此減少噪聲的干擾，提高信號的接收效率。而高效率濾波器的目標在于降低非相關頻段的信號干擾，如使用高通濾波器能夠顯著減少相鄰頻道干擾信號。

4.3先進的解調技術應用

在研發接收設備的過程中，解碼策略的選擇對信號的恢復及噪聲降低至關重要，應用正交頻分復用技術等先進的調制技術有助于增強接收機的信號解碼效率，并降低符號間干擾。正交頻分復用技術應用把寬廣頻段的信號劃分為多個互相獨立的信道，提升了系統的抗多徑衰落能力和對頻率選擇性衰落的抵抗力。

4.4數字信號處理集成

伴隨著數位化技術的持續進階，數位信號處理技術已然成為當代通訊設備開發核心組件的必要成分。應用尖端數字信號處理方法，接收設備能夠更加高效地實施多種信號處理功能，如清除噪聲干擾、自動調整增益、自適應濾波和糾錯，DSP（數字信號處理器）技術的使用不但提高了信號處理效率和準確度，而且明顯改善了接收設備在各種條件下的性能展現。

5頻譜分析與管理在干擾抑制中的關鍵策略

5.1頻譜分析的基本技術與方法

頻域分析是確定與定量評估信號里的頻率構成手段，運用頻譜分析技術或采用軟件無線電技術，能夠實時跟蹤與評估信號頻譜的實時狀況，這對識別干擾信號的源頭及信號的強度極為關鍵。頻譜解析技術涉及極值探尋，亦融合繁復信號處理步驟，如快速傅氏變換和功率頻譜密度計算過程，旨在準確刻畫信號頻譜細致特性。

5.2頻譜管理的實施策略

高效率的無線電頻譜管理機制可保證無線電頻譜資源實現有效分配與應用，提升信息傳輸效率及其效果，涵蓋實時無線電頻譜使用情況、無線電頻譜協同使用技術及有效分配無線電頻譜。智能頻譜調控策略授權給用戶依據實時頻譜數據靈活挑選匹配的頻譜區段，而共享頻譜協議使眾多用戶處于同一頻譜區間協同作業，降低干擾提升頻譜使用效率。

5.3干擾源的識別與定位

辨認與精準調整干擾因素是極其關鍵的干擾削弱過程，對保證信息傳輸的正確性、穩固性及高效率至關重要。高精度天線裝置擁有準確測定信號傳播路徑，可追蹤定位干擾源的準確位置。另外，信號追蹤手段顯著提升了定位的精確性，從而使得抗干擾性能大幅提升。現代頻譜解析儀器借助高精確度信號辨識功能，可準確辨別各種干擾波。

6結束語

信號調理與干擾抑制手段在通訊領域具有重要作用，這些技術不但增強了信號品質，也提升了系統對干擾的抵抗能力。采用前沿的數字信號處理技術、智能噪聲消除技術及高效率的接收機設計，能夠大幅提升無線網絡的傳輸效率和可靠性，另外，頻譜分析調控策略執行為解決頻譜資源緊張和干擾難題提供了核心解決之道，確保了通信系統的可靠運行。伴隨著科技進步新技術的鉆研，這些技術手段將更加優化，能夠敏捷適應多變的通訊場景，持續促進通訊技術的創新，符合全球通訊需求的增長。