数字信号抗干扰性分析

数字信号抗干扰性分析

单位：旷达学号：姓名：

摘要: 各种数字化的通信系统构成现在的各种通信网，数字信号比模拟信号更适应当今社会通信发展的需求。数字信号拥有其独特的特点：便于存储、处理；便

于交换和传输；便于组成数字多路通信；便于组成数字网；便于通信设备小

型化、微型化；数字通信抗干扰性强，噪声不积累。噪声的分类以及通过何种

渠道（空间干扰，供电系统干扰，过程通道干扰）干扰DSP系统。通信系统可以

通过硬件和软件设计达到抗干扰的目的。

Now a variety of digital communication systems constitute the various communication networks, digital signal is more appropriate than the analog

signal to feed t he development of social communication’s need of today. Digital

signal with its unique features: easy to store, process; facilitate the

exchange and transmission; easy to form digital multi-channel

communication; easy to form digital network; facilitate communication

equipment miniaturization miniaturization; digital communication and

strong anti-interference, the noise does not accumulate. Noise

classification and through what channels (spatial interference, power

system disturbance, the process of channel interference) interference

DSP system. Communication system can be achieved through

hardware and software design immunity purposes.

关键词:数字信号，噪声，DSP，抗干扰设计

中图分类号：TN911.6

正文：

现代通信系统日趋数字化，并且发展迅猛。囊括数字光纤通信系统、数字微波通信系统、数字卫星通信系统、数字移动通信系统，以及数字网、综合业务网等等，由各种数字化的通信系统构成现在的各种通信网。由此可见，现代通信其基本技术特征即为数字化。数字化指的就是数字技术。

我们为什么要用数字信号传输信息呢？毋庸置疑，数字信号拥有很多模拟信号不及的优点，例如：数字信号便于存储、处理；数字信号便于交换和传输；数字信号便于组成数字多路通信；便于组成数字网；数字化技术便于通信设备小型化、微型化；数字通信抗干扰性强，噪声不积累等等。

下面我们重点讨论一下数字信号的抗干扰特性。随着互联网深入千家万户，人们对数据传输的要求趋于高准确性，数据量更大，比如下载文件，软件，音乐，游戏等等，数据量都很庞大，而且数据传输中稍有错误，就会导致文件损坏无法使用。传统的模拟通信中，由于传输的信号是模拟信号(幅值是连续的)，因此难以把噪声干扰分开而去掉，随着距离的增加,信号的传输质量会越来越恶化。电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量下降。线路越长，噪声的积累也就越多。在数字通信中，传输的是数字脉冲信号，这些信号在传输过程中，也同样会有能量损失,受到噪声干扰，当信噪比还未恶化到一定程度时，可在适当距离或信号终端经过再生的方法，使之恢复为原来的脉冲信号波形，消除了干扰和噪声积累，就可实现长距离高质量的通信。数字信号在传输过程中会混入杂音，可以利用电子电路构成的门限电压（称为阈值）去衡量输入的信号电压，只有达到某一电压幅度，电路才会有输出值，并自动生成一整齐的脉冲（称为整形或再生）。

较小杂音电压到达时，由于它低于阈值而被过滤掉，不会引起电路动作。因此再生的信号与原信号完全相同，除非干扰信号大于原信号才会产生误码。为了防止误码，在电路中设置了检验错误和纠正错误的方法，即在出现误码时，可以利用后向信号使对方重发。因而数字传输适用于较远距离的传输，也能适用于性能较差的线路。

两种信号比较如下图：

调制信道对信号传输的影响，包括乘性干扰k(t)和加性干扰n(t)。加性干扰n(t)也称加性噪声，简称噪声。加性噪声的来源有：1.人为噪声：来源于其它无关的信号源，如外台信号、开关接触噪声、工业的点火辐射、荧光灯干扰等。2.自然噪声：自然界存在的各种电磁波源，如闪电、大气中的电暴、银河系噪声及其它各种宇宙噪声等。3.内部噪声：系统设备本身产生的各种噪声，如导体中自由电子的热运动（热噪声）、电源哼声等。

根据特征分为单频噪声,脉冲噪声，起伏噪声。单频噪声：占有频率很窄的连续波噪声；特点：可视为一个已调正弦波，其幅度、频率或者相位是事先不能预测的。但这种噪声占有极窄的频带，在频率轴上的位置可以测量进而防止，因此并不是所有的通信系统中都存在。脉冲噪声：时间上无规则地突发的短促噪声；特点：突发的脉冲幅度大，但持续时间短，相邻突发脉冲之间往往有较长的安静时段。有较宽的频谱，但随频率升高能量降低。起伏噪声：以热噪声、散弹噪声和宇宙噪声为代表的噪声；特点：无论在时域还是频域内它们都是普遍存在和不可避免的；是影响通信质量的主要因素之一，是研究噪声的主要对象。起伏噪声特点是：高斯白噪声，且在相当宽的频谱内具有平坦的功率谱密度；经信道、接受转换设备后输出为窄带高斯噪声；对于带宽为Bn的窄带高斯噪声，认为它的功率谱密度Pn(ω)在带宽Bn 内是平坦的。

干扰侵入DSP系统主要有三条渠道，即空间干扰，供电系统干扰，过程通道干扰。空间干扰多发生在高电压，大电流，高频电磁场附近，并通过静电效应，电磁感应的等方式侵入系统内部。供电系统干扰以电源的噪声干扰引起的。过程通道干扰是干扰通过前向通道和后向通道进入系统的。

干扰对DSP系统的作用可以分为三个部分。第一部分是输入系统。当干扰侵入前向通道叠加在信号上，会使数据采集误差增大，特别是前向通道的感应器接口使小电压信号输入时，此现象会更加严重。DSP系统根据这种输入信息作出的反应必然是错误的。第二部分是输出系统，使各输出信号混乱，不能正常反应DSP系统的真实输出量，导致一系列严重后果。第三部分是DSP系统的内核，使三总线上的数字信号错乱，引发一系列严重后果：程序运行失常，内部程序指针错乱，运行了错误的程序；控制状态失灵；RAM中数据被修改，是程序得出错误的结果；更严重的会导致死机，系统完全崩溃。

DSP系统的抗干扰设计包括硬件软件两部分。硬件抗干扰技术主要有以下几种：1.光电隔离。在输入输出通道上通过光耦合器件传输信息可将DSP系统与各种传感器、开关、执行