无线通信的抗干扰设计

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通信Baidu Nhomakorabea干扰分类
频率域。 频率域处理，如；直扩、跳频、跳扩。 时间域。 采用时间域处理，如：瞬时、跳时等。 空间域。 采用空间域处理，如：自适应天线采用等。 其它数字处理。 如：干扰抵销、纠错编码等
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直接序列扩频
原理框图
fb
信息 比特 发送
频谱图
扩频
fc
调制
f0
载波
fb
fc
f0
窄带干扰
G＝fc/fb
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时间域
瞬时通信 这是潜艇通信常用的方法。 先进行信息压缩，然后以很 短的时间发送出去。 特点： （1）隐蔽性好； （2）抗干扰能力强； （3）信息速率低； （4）延时大，非实时业务。 跳时通信 基本是一个TDM或TDMA 系统； 时隙不用满，按某种跳 时图案在各个时隙上进 行跳时； 有一定的隐蔽性和抗干 扰性； 目前使用不多。
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◆音频整流 在极个别地方，基站控制器端还在使用模拟音频输入传送给无线输出，因此会受 到附近AM广播或短波电台强信号的影响。AM信号可能进入音频电路后并被整流， 使得电话交谈中混入广播音频信号。在与基站连接的音频部分周围进行良好屏蔽应 能解决这个问题。 ◆天线或连接器中的互调 有时即使同轴电缆或天线本身一点很小的腐蚀也会产生问题，尽管还不足以 引起信号丢失或VSWR问题，但腐蚀会像一个品质很差的二极管一样造成细微 互调。如果附近有几个大功率发射器，那么产生的互调会强到足以干扰移动手机 与基站之间的微弱通信信号。找出这类问题根源最难的地方在于松开天线系统一 个连接器会打乱氧化程度并暂时使问题中止，此时你必须花更多时间认真记录旋 松或拧紧的是哪一个连接器并在每步之后进行试验以确定它是否就是罪魁祸首。
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◆与另一发射器信号互调 互调干扰也可能由于一个或多个外部无线信号通过天线馈送同轴电缆，然后 进入造成冲突的发射器非线性终端放大器造成，外来信号相互混杂并与发射器 自己的信号混在一起，形成一个看上去像是通信频段中的“新”频率互调信号 （经常都是不希望的）。 也可能由两个外部信号产生干扰信号，而造成冲突的发 射器本身的信号没有参加，外部信号只是正好用到发射器的非线性级而混在了一 起。在这种情况下，混在一起的两个信号没有一个有问题，肇事者是发射器。解 决这个问题有点难度，因为它要求对看上去工作正常的发射器进行改动。需要增 加一个窄带滤波器以尽可能衰减外面的信号，再加一个铁氧体绝缘子使RF从发射 器传送到天线并衰减馈线上返回的信号。在同时使用多个不同频率的发射塔上， 业主经常要求所有发射器都安装这类滤波器和绝缘子。 ◆正规发射器超载 发射器发出的任何频率强信号都会使邻近系统超载，唯一解决办法是在接收 器天线电缆上安装一个滤波器，使希望的信号通过，而将超载信号衰减。
...
跳频调制
干扰
fi
f0N
信号
接收解跳
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跳扩频
原理框图
信息 比特 发送
fb
扩频
fc
扩频 序列
调制
fi
中频 载波
变频
f01 f02
跳频 频综 跳频 图案
...
跳扩频 增益
f0N
信息 比特 接收
解调
fi
载波 同步
解扩
扩频 序列 同步
解跳
f01 f02
跳频 频综 跳频 图案 同步
...
f0N
G＝ N×fc/ fb
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◆覆盖区域重叠 你的网络或其它网络的覆盖区域在一个或多个信道上超过规定范围。 天线倾斜不正确、发射功率过大或环境变化等都会引起覆盖区域重叠， 如某人砍掉了一片树林或推倒一个建筑物，而这些原本可以阻挡另一位 置上所发出的信号。 ◆自身信号互调 两个或两个以上信号混在一起后会形成新调制信号，但却不是任何所希 望的信号。最常见互调是三次信号，例如两个间隔为1MHz的信号会在 原高频信号之上1MHz和低频信号之下1MHz各产生一个新信号，如果原 来两个信号分别处于800和801MHz频段，则将在799和802MHz出现三 次信号。
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◆广播发射器谐波 大功率源如商业广播电台等会产生大功率信号谐波，例如一个5MW发射器很容易 产生5W谐波，足以干扰附近的移动通信。如果该发射器符合所有规范和政府规定， 那么唯一的解决方法可能只有迁移通信天线以避开发射器，或者重新分配频率方案 使得造成冲突发射器附近的通信基站使用的是不受其谐波能量影响的信道。 ◆“老爷”级STL用户 在蜂窝系统出现之前，900MHz和1400 ~ 2200MHz波段通常分配用于广播电台的 演播室与发射器连接（STL）。政府现已将这些频率重新分配给蜂窝运营商，但是 他们常常又没有限制老用户，而让他们继续在没有冲突的频率上运营。当在这些频 段开展新的蜂窝业务时，那些发射器应该转向新频率，但有些还需要加以“提醒”。
有效干扰时间
fi
fj
T跳频 T总<T跳频
干扰
干扰
T总>T跳频
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关键技术
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天线及射频
天线技术 宽频带或多频段天线 技术 窄波束天线 自适应调零天线 智能天线 天线阵技术 射频技术 宽频带射频收发技术 大功率线性功放 大动态范围接收机前 端 低损耗跳频滤波器 快速捷变频综
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◆邻近发射器上相邻信道功率 随着分配的频谱越来越拥挤，互相竞争的无线业务所分到的频率越来越接近，从 而使一个系统发射信道噪声边带出现在或阻止另一个临近接收信道的风险增加。 如果发射器符合技术规范要求，则需要更改信道或增加发射器和接收器之间的物 理分隔。 ◆生锈的围墙/房顶等造成的互调 发射器并不是互调信号的唯一滋生地，非线性连接也可能是附近生锈的白铁皮房 顶或围墙。当无线发射功率很大时，房顶各部分之间生锈部分将起到非线性二极 管的作用，像这种来自物理结构的互调影响很难阻止，因为它们因天气状况而异， 风会把金属生锈部分压在一起或分开，雨则改变铁锈特性。严重影响通信的必须 进行维修或替换，以恢复可靠的通信连接。
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对直扩/ 对直扩/跳频抗阻塞干扰的说明
PJ PS PJ PS
PJ PS
PJ
PS
PJ’ PJ
PS
PJ PJ’
PS
PJ’=PJ/G
PJ’=PJ/L滤波器
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对跟踪干扰和临界跳速的说明
电台1 接收时间 电台2
侦察、分析、引导时间 发送时间
T总=T接收+T发送+T侦察、分析、引导
干扰机
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对跟踪干扰和临界跳速的说明 （续）
无线通信的抗干扰技术
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无线通信干扰简介
在过去的10 年中，无线通信技术得到了迅猛发展和广泛应用。特别是个人移 动通信蜂窝小区的快速发展，使用户摆脱有线终端的弊端，实现实际的个人移 动性。而现今最新最先进的复杂电信技术还必须与旧移动通信系统（如专用无线 通信或寻呼等）共存于一个复杂环境中，其中多数旧系统在以后若干年里还将一 直用下去；与此同时，其它无线设备如数字视频广播和无线局域网等又会产生新 的可能使通信服务中断的信号。由于环境限制越来越大，众多新业务竞相挤占有 限的蜂窝站点，使得蜂窝信号发射塔上竖满了各种天线。而随着我们越来越多地 通过移动电话联系、在互联网上观看多媒体表演和进行商业贸易，甚至不久我们 的汽车、冰箱和电烤箱也将使用RF信号互相交流，使得各种自然和人为性的干 扰信号，包括机器噪声，码间干扰，单音干扰，宽窄带干扰，多址干扰，天线之 间的干扰等以及军事无线通信系统中许多形式的干扰比如瞄准干扰，阻塞干扰， 部分频带干扰和扫描式干扰等充斥在我们身边，通信的天空也变得更加拥挤。干 扰信号会给无线通信基站覆盖区域内的移动通信带来许多问题，如电话掉线、连 接出现噪声、信道丢失以及接收语音质量很差等，而造成干扰的各种可能原因则 正以惊人的速度在增长。
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◆谐波 在实际情况下，信号中有可能还有强到能产生干扰的基频谐波，例如美国 甚高频电视发射器就要求安装一个滤波器将其谐波至少减小到主载波60dB 以下。最麻烦的谐波是三次谐波，因为它很容易由发射器中小的非线性元件 产生。一个在621.25MHz下工作的5MW电视信号发射器，其三次谐波为 1863.75MHz，即使在60dB以下（滤波之后）三次谐波还有5W！从俯瞰 城市的高处发出这种频率和功率信号很容易给全城蜂窝移动通信信号带来极 大破坏。 谐波信号还有一个特性使它更难辨识其来源。产生谐波的乘法过程会改变频 谱图，其宽度和偏差都要乘以和载波频率一样的因数。例如一个位于 157.54MHz下13kHz宽的双向无线FM信号的10次谐波为130kHz宽，基 波只有5kHz偏移在谐波频率1575.4MHz下会变成50kHz。如果这种发射 器与一个基站共用一个发射塔，其10次谐波将完全覆盖GPS接收器，使基 站瘫痪。对一个100W FM发射器，总共需要约195dB的衰减才能避免这种 干扰，要用天线隔离和滤波器抑制才能实现。
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空间域
定向天线 天线波束越窄，电波隐蔽性 好，抗干扰性也强。 从抗干扰角度，全向天线不 如定向天线。 采用毫米波频段，天线方向 性很好，有利于通信抗干扰。 自适应调零天线 利用相控阵天线原理，在干 扰源方向形成波束的零点； 利用数字信号处理技术对干 扰信号进行识别和检测； 利用自适应技术自动调整天 线波束的零点指向，使干扰 信号最小； 不足：在零点方向形成盲区， 影响这个区域内用户的正常 通信。
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体制的比较
阻塞干扰 可以是窄带、部分带、梳状干扰 等。 一般跳频优于一般直扩 这是因为直扩增益一般都小于滤 波器的防护度。 跳频最好再加上纠错编码措施 某些跳频点碰上干扰，可以通过 纠错消除误码。 跳频最好再加上自适应调零天线 增加对抗特强干扰的能力。 跟踪干扰 过程：对信号进行侦测、分析， 引导干扰机跟上信号。 快跳频是对付跟踪干扰的最好 方法。 临界跳速＝150KHz / d(km) 如果跳速做不快，可以采用跳 扩结合的方法。因为扩频增加 了信号的隐蔽性，不容易被跟 踪。 从抗干扰的角度，很少采用直 扩。
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◆发射器配置不正确 另一个服务商也在你的频率上发射信号。多数情况下这是因为故障或设 置不正确造成的，产生冲突的发射器服务商会更急于纠正这个问题，以便 恢复其服务。 ◆未经许可的发射器 在这种情况下，其它服务商是故意在与你同一个频段上发射，通常是因为 他根本没有拿到许可。他可能在一个频段上没有发现信号，于是假定没有 人在使用该频段，于是擅自加以利用。发放许可的政府机构通常有助于赶 走这类无照经营者。
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通信抗干扰性能
抗干扰性能之一： 抗干扰性能之一：信号隐蔽性 •无线信号的隐蔽性 单位面积天线，在单位带宽中所能截获的信号功率 •信号方式的隐蔽性 双工方式、调制方式、多路方式、编码方式、同步方式 •信号参数的隐蔽性 与抗干扰有关的参数，如：扩频序列、跳频序列、同步参数、信令参数等。 抗干扰性能之二： 抗干扰性能之二：信号鲁棒性 •用干扰容限定义 PJ/PS(条件：设备性能、工作环境、干扰性质） •三个层次的条件，即： a、设备性能。如：比特差错率、语音质量、同步及信令性能、网络性能等，可以 定一个门限，在此门限以下用户不能接受。 b、工作环境。如：单台设备还是多台设备、有无天线抗干扰措施、干扰源是否升 空等。 c、干扰性质。如：干扰性质、干扰强度、干扰时间等。
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结构模块
射频干扰成因 射频干扰对策 电信交换 通信干扰环境 通信抗干扰性能 通信抗干扰分类 关键技术 应用前沿
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无线通信网络中射频干扰成 因与对策
现实无线通信网络中大多数干扰都是无意造成 的，只是其它正常运营活动的副产品。干扰信 号只影响接收器，即使它们在物理上接近发射 器，发射也不会受其影响。下面列出一些最常 见的干扰源，可以让你知道在实际情况下应该 从何处着手，要注意的是大多数干扰源来自于 基站的外部，也即在你直接控制范围之外。
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抗干扰信号处理技术
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通信干扰环境
•设备内部的干扰。如：收发干扰、邻道干扰等。 •现场干扰。如：多径干扰、多用户干扰、环境噪声干 扰、其它电台的干扰等。 •军事通信中的敌意干扰。指敌方为电子战需要而施放 的干扰。如：阻塞干扰、压制干扰、跟踪干扰、瞄准 干扰、窄带干扰、单频干扰、宽带干扰、梳状干扰、 脉冲干扰、升空干扰、智能化干扰等。
扩频增益
信息 比特 接收
扩频 序列
解调
解扩
扩频调制
2fc
信号 干扰
载波 同步
扩频 序列 同步
接收解扩
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跳频
原理框图
fb
信息 比特 发送
频谱图
调制
中频 载波
变频
f01 f02
跳频 频综
...
fi
跳频 图案
G＝N
跳频增益
信息 比特 接收
f0N
fb
fi
f0
窄带干扰
解调
载波 同步
解跳
f01 f02
跳频 图案 同步 跳频 频综