移动通信中,经常采用哪些抗干扰与抗衰落技术?
1、自适应均衡技术
2、分集接收技术
3、MIMO
4、功率控制技术
5、多用户检测技术
6、调频技术
论述各类移动通信系统中采用的抗干扰措施有哪些,这些措施
多址技术的选择应用在不同的应用领域往往有着不同的评价指标。常见的信号空间划分方法,分别对应于时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和空分多址(SDMA),其他在各种扩展维上进行信号空间的划分方法在原理上则是类似的。2.频分多址(FDMA) ---频分多址(FDMA)是应用最早的一种多址技术,AMPS、NAMPS、TACS、NTT和JTACS等第一代移动通信系统所采用的多址技术就是FDMA,此外在卫星通信中FDMA也得到了广泛的应用。频分多址的原理如图1(a)所示;此时,式1中的自变量x应为频率f。每个FDMA信道每次只能承载一路业务信息,在信道空闲时也不能被其他用户共享,频谱利用率较低,系统容量较小。FDMA信道的带宽窄(30kHz),限制了系统业务的进一步拓展。FDMA系统中的基站需要采用带通滤波器以消除寄生辐射的影响,在移动台则需要使用双工器以支持收发器的同时工作,从而增加了基站与移动台的成本。当然,FDMA相对于下面的TDMA也有优势。比如,FDMA系统中的码间干扰小,几乎无需均衡;用于同步控制等的系统开销小;分配了信道的基站和移动台可以同时进行连续的信号发射。 3.时分多址(TDMA) ---时分多址(TDMA)在第二代移动通信系统中得到了广泛应用,如GSM、NADC和PACS等;此外在不少新建的卫星通信系统中也有所采用。时分多址的原理如图1(b)所示;此时,式1中的自变量x应为时间t。TDMA系统中的各用户仅在所分配的时隙工作,可以共享频带资源,因此频谱利用率高,系统容量较大。同样是由于用户工作的非连续性,所以电源效率高。TDMA系统的发射和接收均在不同的时隙,所以无须双工器。而且TDMA系统还可以根据用户需求灵活地进行时隙分配。TDMA系统的缺陷是由于发射速率较高,为了消除码间干扰的影响需要采用自适应均衡;此外就是用于同步控制等的系统开销较大。 4.空分多址(SDMA) ---空分多址(SDMA)是一种新发展的多址技术,在由中国提出的第三代移动通信标准TD-SCDMA中就应用了SDMA技术;此外在卫星通信中也有人提出应用SDMA。空分多址的原理如图1(c)所示;此时,式1中的自变量x应为空间变量s。SDMA实现的核心技术是智能天线的应用,理想情况下它要求天线给每个用户分配一个点波束;这样根据用户的空间位置就可以区分每个用户的无线信号,换句话说,处于不同位置的用户可以在同一时间使用同一频率和同一码型而不会相互干扰。实际上,SDMA通常都不是独立使用的,而是与其他多址方式如FDMA、TDMA和CDMA等结合使用;也就是说对于处于同一波束内的不同用户再用这些多址方式加以区分。 ---应用SDMA的优势是明显的:它可以提高天线增益,使得功率控制更加合理有效,显著地提升系统容量;此外一方面可以削弱来自外界的干扰,另一方面还可以降低对其他电子系统的干扰。如前所述,SDMA实现的关键是智能天线技术,这也正是当前应用SDMA的难点。特别是对于移动用户,由于移动无线信道的复杂性,使得智能天线中关于多用户信号的动态捕获、识别与跟踪以及信道的辨识等算法极为复杂,从而对DSP(数字信号处理)提出了极高的要求,对于当前的技术水平这还是个严峻的挑战。所以,虽然人们对于智能天线的研究已经取得了不少鼓舞人心的进展,但仍然由于存在上述一些在目前尚难以克服的问题而未得到广泛应用。但可以预见,由于SDMA的诸多诱人之处,SDMA的推广是必然的。 5.扩频多址(SSMA)/码分多址(CDMA) ---扩频多址(SSMA)系统的共同特点之一是扩频,也就是说用于传输信息的信号带宽远大于信息带宽;共同特点之二是在扩频的实现上,不论通过什么途径扩频,但基本都是用一组优选的扩频码进行控制,正因为此,扩频多址又称为码分多址(CDMA)。或者说,CDMA是在信号的扩展维——编码维上对无线信号空间进行划分。顾名思义,码分多址就是给每个用户分配一个唯一的扩频码(或称地址码),通过该扩频码的不同来识别用户。对于扩频码的选择要求比较苛刻:在正交性上当然要求它满足式1,但实际中通常是准正交性,即自相关性很强,而互相关性很弱;出于系统容量的考虑,对于特定长度的地址码集还要求其能够提供足够多的地址码;在统计特性上要求地址码类似白噪声以增强隐蔽性,这在军事通信中尤为重要;为了提高处理增益应选择周期足够长的地址码;而为了便于实现则应选择产生与捕获容易和同步建立时间较短的地址码。人们的通常选择就是各种伪随机(PN)码。 ---虽然码分多址都是利用了地址码的正交性来实现多址接入,但通常可根据扩频的不同实现手法,将码分多址分为以下几种: 5.1 直接序列码分多址(DS-CDMA) ---这是用得比较多的一种扩频多址方式。众所周知,DS-CDMA在现在的第二代移动通信中已经得到了成功应用;而且它还是第三代移动通信的核心技术,在IMT-2000的众多标准中,大部分都采用了DS-CDMA。此外,在军事通信和卫星通信中,DS-CDMA也都受到了青睐。 ---从原理上来说,DS-CDMA是通过将携带信息的窄带信号与高速地址码信号相乘而获得的宽带扩频信号。收端需要用与发端同步的相同地址码信号去控制输入变频器的载频相位即可实现解扩。根据Shannon定理,在信号平均功率受限的白噪声信道中,系统的极限信息传输速率C(b/s)与信道带宽B(Hz)、信噪比S/N之间应满足如下的约束关系: ---C=Blb(1+S/N) (2) ---实际上,该式也体现了上述各变量之间的一种互换关系。也就说,在所需的最高信息传输速率C不变的条件下,通过应用地址码展宽信号带宽B,就可以在信噪比S/N很低的条件下实现可靠通信。DS-CDMA正是这一思想的应用。 ---通过DS扩频,将信号功率谱在一个很宽的频谱上进行了“平均”;或者说是在背景噪声不变的情况下,信噪比S/N变得很低,好像是将信号在噪声中“隐藏”了起来。因此DS-CDMA系统具有抗窄带干扰、抗多径衰落和保密性好的优点。此外,关于DS-CDMA的优点还可以罗列很多:许多用户可以共享频率资源,无须复杂的频率分配和管理;具有“软容量”特性,即在一定限度内的用户数增加,只会使得信噪比下降,而不会终止通信,也就是说DS-CDMA没有绝对的容量限制,这一点也可由式2理解;具有“小区呼吸功能[1][2]”,即小区负荷量可以动态控制,相邻小区可通过覆盖范围的互动来重新分担负荷;可以通过“软切换[1][2]”实现移动台的越区管理,保证越区时通信的连续性。当然,DS-CDMA也存在一些问题,如多址干扰问题,这是由于不同地址码之间的非完全正交性而造成的,通信过程中不同用户的发射信号会相互干扰。多址干扰是DS-CDMA系统中相当严重的一个问题,这还需要人们通过对地址码选择的进一步研究来解决。此外,在DS-CDMA系统中还存在“远近效应[1][2]”,就是说离基站近的强信号用户会对远离基站的弱信号用户的通信形成干扰,本质上说这还是由于地址码的非完全正交性所致,但现阶段人们已通过在移动通信系统中引入“自动功率控制[1][2]”技术削弱了远近效应的影响。 5.2 跳频码分多址(FH-CDMA) ---跳频码分多址(FH-CDMA)在民用通信中并不多见,但在军事抗干扰通信中则是一种常见的通信方式。FH-CDMA的基本原理是优选一组正交跳频码(地址码/扩频码),为每个用户分配一个唯一的跳频码,并用该跳频码控制信号载频在一组分布较宽的跳频集中进行跳变。事实上,我们可以简单地将FH-CDMA看作是一种由跳频码控制的多进制频移键控(MFSK)。当然从每一时隙来看我们也可以将其视为一种FDMA;但与普通FDMA的最大不同是,FH-CDMA的频率分配是由一组相互正交的具有伪随机特性的跳频码来控制实现的,所以我们仍然将其归属于码分多址,同时它又是一种扩频多址。因为,虽然单独从每一跳变时隙的内部来看,FH-CDMA是一个窄带系统,但从一个较长时间的整体效应来看,FH-CDMA就是一个宽带扩频系统。从抗干扰的角度来区分FH-CDMA与上述的DS-CDMA,FH-CDMA就是一种依靠跳频码控制的快速“躲避式”抗干扰技术。 5.3 跳时码分多址(TH-CDMA) ---跳时码分多址(TH-CDMA)同样主要是用在军事抗干扰通信领域。与FH-CDMA不同的是,TH-CDMA用一组正交跳时码控制各个用户的通信信号在一帧时间内的不同位置进行伪随机跳变;所以,TH-CDMA可以看作是一种由伪随机码控制的多进制脉位调制(MPPM)。显然TH-CDMA是一种码分多址;同时由于信号在时域的压缩意味着信号在频域的扩展,所以TH-CDMA也是一种扩频多址。为了进一步提高抗干扰性能,TH-CDMA通常都是与其他扩频技术如跳频混合使用。 5.4 混合码分多址(HCDMA) ---混合码分多址(HCDMA)是指码分多址之间或是码分多址与其他多址方式之间混合使用的多址方式,以达到克服单一多址方式使用的弱点,而获得优势互补的效果。组合的具体方式多种多样,如在码分多址方式之间的常用组合形式有:跳频与跳时相结合的FH/TH-CDMA、跳频与直接序列相结合的FH/DS-CDMA、跳时与直接序列相结合的TH/DS-CDMA;而码分多址与其他多址方式的组合形式有:FDMA与DS-CDMA相结合的FD/DS-CDMA、TDMA与DS-CDMA相结合的TD/DS-CDMA以及TDMA与FH-CDMA相结合的TD/FH-CDMA,等等。 6.分组无线电(PR)/随机多址(RA) ---分组无线电(PR)是基于数据通信的思想,将需要传送的信息进行分组打包,所有用户在需要接入信道的随机时刻,将数据包发送出去;而当有多个用户同时进行信息发送时就会产生碰撞,PR系统具有有效的碰撞检测机制让碰撞用户重发直至通信成功。当前移动通信中的GPRS商用网络就是PR的成功应用,有人称之为移动通信的第2.5代;作为PR的一种具体实现,ALOHA协议早在1973年就被用于卫星通信[8]。PR网络是Ad Hoc无线网络[7]的前身。由于各用户需要发送信息而接入信道的时刻是随机的,所以这种多址方式又被称为随机多址(RA)。当然也有不少文献(如[6][8])将多址方式RA看作是一种将可用信道切割之后如何分配给用户的一种信道分配方式,这样它就属于信道的一种随机分配方式。根据PR的原理,PR解决通信资源共享的方法是在多个用户之间引入简单的竞争与裁决机制。此外,PR中用户的随机接入与竞争行为必然是在信号空间的特定维上进行的;而且从PR的发展来看,这种竞争行为还可能发生在多维的信号子空间之中。为了适应PR的竞争与裁决机制,人们已经制定了多种协议,其中最早也是用得最多的便是各种形式的ALOHA协议[1][6]。 双工就是能收发同时进行的技术、如手机
抗干扰的措施有哪些?
抗干扰:用来对抗通讯或雷达运行的任何干扰的系统或技术 。学术定义:(1)抗干扰的定义是:结合电路的特点使干扰减少到最小。(2)所谓抗干扰:是指设备能够防止经过天线输入端,设备的外壳以及沿电源线作用于设备的电磁干扰。
措施
抗干扰措施的基本原则是:抑制干扰源,切断干扰传播路径,提高敏感器件的抗干扰性能。
1、抑制干扰源
抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt,di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则,常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。抑制干扰源的常用措施如下:
⑴继电器线圈增加续流二极管,消除断开线圈时产生的反电动势干扰。仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后,增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。
⑵在继电器接点两端并接火花抑制电路(一般是RC串联电路,电阻一般选几K到几十K,电容选0.01uF),减小电火花影响。
⑶给电机加滤波电路,注意电容、电感引线要尽量短。
⑷电路板上每个IC要并接一个0.01μF~0.1μF高频电容,以减小IC对电源的影响。注意高频电容的布线,连线应靠近电源端并尽量粗短,否则,等于增大了电容的等效串联电阻,会影响滤波效果。
⑸布线时避免90度折线,减少高频噪声发射。
⑹可控硅两端并接RC抑制电路,减小可控硅产生的噪声(这个噪声严重时可能会把可控硅击穿的)。
2、切断干扰传播路径的常用措施
⑴充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好,整个电路的抗干扰就解决了一大半。许多单片机对电源噪声很敏感,要给单片机电源加滤波电路或稳压器,以减小电源噪声对单片机的干扰。比如,可以利用磁珠和电容组成π形滤波电路,当然条件要求不高时也可用100Ω电阻代替磁珠。
⑵如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件,在I/O口与噪声源之间应加隔离(增加π形滤波电路)。控制电机等噪声器件,在I/O口与噪声源之间应加隔离(增加π形滤波电路)。
⑶注意晶振布线。晶振与单片机引脚尽量靠近,用地线把时钟区隔离起来,晶振外壳接地并固定。此措施可解决许多疑难问题。
⑷电路板合理分区,如强、弱信号,数字、模拟信号。尽可能把干扰源(如电机,继电器)与敏感元件(如单片机)远离。
⑸用地线把数字区与模拟区隔离,数字地与模拟地要分离,最后在一点接于电源地。A/D、D/A芯片布线也以此为原则,厂家分配A/D、D/A芯片引脚排列时已考虑此要求。
⑹单片机和大功率器件的地线要单独接地,以减小相互干扰。大功率器件尽可能放在电路板边缘。
⑺在单片机I/O口,电源线,电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件如磁珠、磁环、电源滤波器,屏蔽罩,可显著提高电路的抗干扰性能。
⒊提高敏感器件的抗干扰性能
提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑尽量减少对干扰噪声的拾取,以及从不正常状态尽快恢复的方法。
提高敏感器件抗干扰性能的常用措施如下:
⑴布线时尽量减少回路环的面积,以降低感应噪声。
⑵布线时,电源线和地线要尽量粗。除减小压降外,更重要的是降低耦合噪声。
⑶对于单片机闲置的I/O口,不要悬空,要接地或接电源。其它IC的闲置端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源。
⑷对单片机使用电源监控及看门狗电路,如:IMP809,IMP706,IMP813,X25043,X25045等,可大幅度提高整个电路的抗干扰性能。
⑸在速度能满足要求的前提下,尽量降低单片机的晶振和选用低速数字电路。
⑹IC器件尽量直接焊在电路板上,少用IC座。
4、软件方面
⑴我习惯于将不用的代码空间全清成"0",因为这等效于NOP,可在程序跑飞时归位;
⑵在跳转指令前加几个NOP,目的同1;
⑶在无硬件WatchDog时可采用软件模拟WatchDog,以监测程序的运行;
⑷涉及处理外部器件参数调整或设置时,为防止外部器件因受干扰而出错可定时将参数重新发送一遍,这样可使外部器件尽快恢复正确;⑸通讯中的抗干扰,可加数据校验位,可采取3取2或5取3策略;
⑹在有通讯线时,如I^2C、三线制等,实际中我们发现将Data线、CLK线、INH线常态置为高,其抗干扰效果要好过置为低。5、硬件方面
⑴地线、电源线的布线肯定重要了!
⑵线路的去耦;
⑶数、模地的分开;
⑷每个数字元件在地与电源之间都要104电容;
⑸在有继电器的应用场合,尤其是大电流时,防继电器触点火花对电路的干扰,可在继电器线圈间并一104和二极管,在触点和常开端间接472电容,效果不错!
⑹为防I/O口的串扰,可将I/O口隔离,方法有二极管隔离、门电路隔离、光偶隔离、电磁隔离等;
⑺当然多层板的抗干扰肯定好过单面板,但成本却高了几倍。
⑻选择一个抗干扰能力强的器件比之任何方法都有效,我想这点应该最重要。因为器件天生的不足是很难用外部方法去弥补的,但往往抗干扰能力强的就贵些,抗干扰能力差的就便宜,正如台湾的东东便宜但性能却大打折扣一样!主要看各位的应用场合了!
实现办法
⒈干扰现象分析 干扰成因:现有的国内卫星广播电视系统普遍采用的是透明转发器和单波束赋形收发天线。并且,因为地球静止轨道位置资源和无线频率资源有限,所以卫星的空间位置和工作频率必须向国际电联申报并要符合国际规定,其参数包括电视信号的编码方式都是公开的。抗干扰接头另外,卫星广播电视的频带利用方式通常由SCPC(单路单载波)和MCPC(多路单载波)两种方式。采用SCPC方式,多套节目可以通过频率分配共用同一卫星转发器,节省大量的地面节目接收设施,但是由于多载波上行存在互调干扰,转发器功率回退较多,功率利用率不高,而且由于每个载波间需要足够的保护频带,频带利用率也不高,卫星转发器较易受到其他载波信号的干扰,安全性较低。而MCPC方式下,多套节目共用一个完整的转发器经由同一上行站上行,由于单一载波上行,卫星转发器的功率资源可以得到充分利用,而且节省了多载波上行时的频率保护间隔,转发器可工作在饱和状态,安全得到了最大限度的保护,但也相应增加了地面信号引接设施。
因此,现有的卫星广播电视系统较易受到非法信号的干扰。并且传输体制采取SCPC较MCPC更易受到非法信号的干扰。
2、干扰类型及应对措施
从干扰来源上说,主要分为自然现象干扰、设备故障干扰、地面电磁环境干扰、邻星干扰与人为原因造成的干扰等,有些干扰是相互交叉。
自然现象干扰主要包括日凌干扰、雨雪衰等。日凌干扰目前尚无有效的方法来避免,一般卫星公司会把各地的日凌时间通知用户,以便用户提前做好准备,地球站可通过增大天线口径和接收灵敏度来缩短日凌干扰的持续时间。而雨(雪)衰所导致的接收信号的恶化有一个渐变过程,可以通过补偿上行链路的雨(雪)衰损耗和留出足够的下行链路的雨衰备余量,来降低因雨(雪)衰造成的损失。
设备故障干扰主要包括卫星故障干扰和地面设备故障干扰两大类。卫星设备故障干扰可以通过及时切换备份器件,严重时转星或者更换转发器来解决。而地面设备故障干扰又分为中频转发干扰、地面调频广播干扰、交调干扰、杂散干扰等。前两者都是属于中频引入的干扰,可通过卫星公司协助排查干扰源以及地球站做好相应的系统或传输线路的电磁屏蔽工作来减小受干扰的可能性。杂散干扰可通过卫星公司改变受影响转发器的增益档设置、地球站相应提高上行功率来减少干扰影响。交调干扰可通过地球站严格控制上行功率以及确保调制解调器、上变频器、发射机等有足够的预留回退余量来解决。
地面电磁环境干扰主要包括微波通信中继信号干扰、雷达信号干扰等,可以通过电磁检测和频率协调,以及电磁屏蔽手段来解决问题。抗干扰电容3、地球站的抗干扰系统实现抗干扰地球站的抗干扰措施。通过以上对干扰现象的分析,目前,各地球站可以采取以下抗干扰措施。
⑴上行地球站应使用大功率发射机和大口径高增益发射天线:一旦卫星受干扰时,减小星上接收机增益,加大上行功率,以增强转发器输入载噪比,减小干扰影响。
⑵上行地球站应使用大功率MCPC上行信号推至转发器饱和点:传送电视节目少用或不用SCPC信号,从而利用转发器饱和点强信号对弱信号的抑制作用特性,进一步减小非法干扰影响。
⑶上行地球站应配备相应的抗干扰系统,通过对地球站所有设备的实时监控,对各类干扰及时发现、判断和处理。
卫星通信抗干扰技术
随着国民经济的发展,无线通信已被广泛地应用在国民经济的各个领域和人们的日常生活中,特别是公用移动通信的迅速发展,社会上使用的各种无线通信设备的数量急剧上升。现代战争中,指挥通信、军事情报、兵器控制都日益依赖于电子设备,特别是无线电设备的支持。信息战和电子战作为一种崭新的作战形式涉及军事领域,开辟了继陆海空战场之后的第四维战场--电磁战场..为了提高通信系统信息传输的可靠性,对抗各种形式的干扰,人们采用了各种通信抗干扰技术,保护通信系统在干扰环境下能准确、实时、不间断地传输信息。因此,对通信抗干扰原理和技术进行系统的介绍是很有必要的。一般说,通信抗干扰的基本体系、方法、措施可分为三类:
⑴信号处理。如直接序列扩频技术(DS-SS),其关键参量是作为时间函数的相位;跳频技术(FH-SS)其关键参量是作为时间函数的载频;等等。
⑵空间处理。如采用自适应天线调零技术,当接收端受到干扰时,使其天线方向图零点自动指向干扰方向,以提高通信接收机的信干比。
⑶时间处理。如猝发传输技术,由于通信信号在传输过程中暴露的时间很短暂,从而大大降低了被干扰方侦察、截获的概率。
通信抗干扰技术研究的就是在已知或预测敌方的干扰手段情况下,在上述技术基础上(当然不排除以后有新的技术类别)选取适当的技术手段来消除或减轻敌方干扰,而使我方需要进行的通信能够延续的一项技术。对敌方的干扰性质,强度、种类、手段、采用的体系,了解得越清楚,采取的措施越有针对性,取得的效果也越好。由于敌方的对抗手段往往是综合的、多变的,有的可能是完全新颖的,所以抗干扰的手段也必须采取多种方式的结合才能取得较好的效果。
通信抗干扰技术的特点:
⑴对抗性强,技术综合性强,难度高,发展快,某种程度上说是敌我双方智慧和技术的斗争。通信的成败关系着战争的胜负,所以此技术对抗性很强。通信抗干扰有了新技术,搞对抗的就想新的对策,反过来也一样,这样就促进了技术的发展和难度的提高。
⑵对技术的实用性和可靠性的要求高,通信抗干扰必须在战场上实际解决问题。指标高而不可靠或不实用是不能容忍的,其后果不堪设想。
军用卫星通信抗干扰手段
⑴直接序列(DS)扩频
所谓直接序列扩频,就是直接用高码率的扩频码序列(通常是伪随机序列)在发射端去扩展信号的频谱,使单位频带内的功率变小,即信号的功率谱密度变低,通信可在信道噪声和热噪声的背景下,使信号淹没在噪声里,敌方很不容易发现有信号存在。而在接收端,用相同的扩频码去进行解扩(缩谱),即可把DS扩频信号能量集中,恢复原状,又能把干扰能量分散并抑制掉。因此,该体制的最大特点是信号隐蔽性好,被截收的概率小,抗干扰能力随着码序列的长度增加而加强。通常认为,直扩信号要隐蔽,其码长不能低于32位。DS扩频技术在军事星(Milstar)、租赁卫星(LEASAT)和舰队通信卫星(FLTSATCOM)等军用通信卫星中得到应用。⑵跳频(FH)
所谓跳频,是指用一定码序列去选择的多频率频移键控,使载波频率不断跳变,这是一种以"躲避"方式为主的抗干扰体制。为了对付跟踪式干扰,各国都力图提高跳频速度。20世纪80年代跳频速度一般在200跳/秒左右,目前,跳速可达300~500跳/秒。美国的军事星和舰队通信卫星7号和8号上装有的极高频(EHF)组件,上下行均使用了跳频技术。军事星-2的跳频范围达2GHz带宽。抗干扰器⑶跳时(TH)
跳时是用一定的码序列进行选择的多时片的时移键控,使发射信号在时间轴上跳变。从抑制干扰的角度来看,跳时得益甚少,唯一的优点是在于减少了占空比,一个干扰发射机为取得干扰效果就必须连续发射,因为干扰机不易识破跳时所使用的伪码参数。
⑷各种混合方式
在上述几种基本的抗干扰方式的基础上,可以互相组合,构成各种混合方式。例如FH/DS、DS/TH、FH/TH或DS/FH/TH等。采用两维甚至三维的混合式抗干扰技术体制是国外抗干扰通信发展的一个趋势。例如,将跳频信号用直扩码进行调制的跳频/直扩(FH/DS)混合抗干扰体制,这种体制每一跳频率点均以直扩信号方式出现,直扩信号的特点是其功率谱密度低,敌方难以侦收,即使侦收出来,只要侦收时间超过跳频所需时间,也无法进行跟踪干扰。美国的军事星和舰队通信卫星采用了跳频/直扩混合体制,美国的三军联合战术信息发布系统(JTIDS)就采用跳时、跳频加直扩的三维抗干扰技术体制。
⑸扩展频段,发展微波、毫米波、光通信
美国的国防通信卫星系统(DSCS)、英国的天网(Skynet)和北约(NATO)卫星最初工作在超高频(SHF)(约8GHz)。在90年代,DSCSⅢ为了适应移动通信的需要,增加了UHF频段。而天网4(SkynetⅣ)和北约4(NATOⅣ)除了增加UHF频段外,还增加了用于试验提高抗干扰性的EHF(44GHz)上行信道。美国海军的特高频后续星(UFO)系列从第4颗卫星开始,星上增加了一个与军事星兼容的EHF通信分系统,而且其舰队广播上行链路使用SHF频段。美国的军事星系统使用60GHz的星际链路,由于该频率上大气层的衰减很高,所以星际链路不受地基电子战设备的截收和干扰,而其星地链路在EHF频段(上行44GHz,下行20GHz)。卫星采用光通信时和电波之间不存在干扰问题,而且光通信能实现1Gbit/s以上的大容量卫星通信,美国NASA、欧洲ESA、日本等国正在大力研究光通信技术。
⑹多波束天线和干扰置零技术
美国的国防卫星通信系统(DSCSⅢ)的多波束天线(含19个发射波束和61个接收波束)能够根据敏感器探测到的干扰源位置,通过波束形成网络控制每个波束的相对幅度和相位,使天线在干扰方向上的增益为零。军事星和舰队通信卫星EHF组件都有点波束天线,使点波束之处的干扰很难奏效。
⑺转发器加限幅器抗饱和抗干扰未采用扩频调制技术等上述技术的透明式线性转发器,其抗干扰性是很弱的,使用常规的干扰样式和与地球站的发射功率相当的干扰功率就可把它推入饱和区,而使它无法正常工作。带有限幅器的转发器,其抗干扰性优于线性转发器。但由于它具有强信号抑制弱信号的作用,只要干扰功率足够大,干扰仍可奏效。
无线通信中,抗干扰的技术有哪些
CDMA,世界上最先进的技术保守机密
说起CDMA采用的扩频技术,起源要追溯到第二次世界大战时期。当时的技术初衷是为了防止敌方的干扰,解决在战场电子干扰环境中进行清晰通话的难题。CDMA由此成为当时美军得心应手的无线保密通信技术。由于扩频通信所具有的不可比拟的优点,现在已被广泛应用于无线通信和计算机无线网等许多领域。
扩频技术明显的优点就在于它的抗干扰能力特别强。无线电波在传播的过程中,除了直接到达接收天线的直射信号外,还会有各种反射体(如大气对流层、建筑物、高山、树木、水面、地面)等引起的反射和折射信号被接收天线接收。反射和折射信号的传播时间比直射信号长,它对直射信号产生的干扰称为多径干扰。多径干扰会造成通信系统的严重衰减甚至无法工作。而扩频技术的原理,正是利用这种多径干扰传播的时间比无线电波长,来很大程度地抑制掉这种干扰。同时,CDMA采用的直序扩频技术还有一种更先进的接收技术。它可以实现多径分集接收,使信号强度更高,不仅避免了多径干扰还增强了接收信号强度。
除此外,CDMA的通信信号极具隐蔽性。由于信息信号经过扩频调制后频谱被大大扩展,使信号的功率谱密度大大降低,接收端接收到的信号谱密度比接收机噪声低,即信号完全淹没在噪声中,这样对其它同频段电台的接收不会形成干扰,信号也就不容易被发现,进一步检测出信号就更难,所以有非常高的隐蔽性。CDMA,守护你的个性空间
CDMA133移动电话是扩频通信技术在数据通信领域一个典型应用,充分发挥了扩频通信技术的各种优越性。随着CDMA网络技术的升级,移动无线网络、漫游无线接入必已经开始成为现实,话音、数据、图像的多业务移动应用也开始得到巨大的发展和应用。
CDMA的超强保密性能是以扩频技术为基础的。CDMA手机在通信过程中,用户所使用的地址码(伪随机码)各不相同,在接收端只有与之完全相同的用户才能接收到相应的数据,对非相关用户来说是一种背景噪声。目前CDMA所使用的伪随机码是长码(242-1),任何人无法窃取系统随机分配给用户的伪随机码,且此码在每次通话后更换。CDMA确实创造了一个奇迹,使用者再也不必担心手机变成别人窥探自己秘密的工具了。无论是军队官兵,还是党政领导,或者是商业巨头,还有普通用户,在拥有一部CDMA手机之后,都可以放心大胆地使用。CDMA不仅仅引导了手机时尚,更改变了无线通讯的历史,为千千万万的使用者创造了一个无比美好的生活!
通俗的讲CDMA是从军方转过来的所以要比GSM保密
抗干扰技术有哪些
在电子测量装置的电路中出现的、无用的信号称为噪声,当噪声影响电路正常工作时,该噪声就称为干扰。信号传输过程中干扰的形成必须具备三项因素,即干扰源、干扰途径以及对噪声敏感性较高的接收电路。因此消除或减弱噪声干扰的方法可以针对这三项中的其中任意一项采取措施。在传感器检测电路中比较常用的 方法,是对干扰途径及接收电路采取相应的措施以消除或减弱噪声干扰。下面介绍几种常用的、行之有效的抗干扰技术。
1、屏蔽技术
利用金属材料制成容器.将需要保护的电路包在其中,可以有效防止电场或磁场的干扰,此种方法称为屏蔽。屏蔽又可分为静电屏蔽、电磁屏蔽和低频磁屏蔽等。
2、静电屏蔽
根据电磁学原理,置于静电场中的密闭空心导体内部无电场线,其内部各点等电位。用这个原理,以铜或铝等导电性良好的金属为材料,制作密闭的金属容器,并与 地线连接,把需要保护的电路值r其中,使外部干扰电场不影响其内部电路,反过来,内部电路产生的电场也不会影响外电路。这种方法就称为静电屏蔽。例如传感 嚣测量电路中,在电源变压器的一次侧和二次侧之间插入一个留有缝隙的导体,并把它接地,可以防止两绕组之问的静电耦合,这种方法就属于静电屏蔽。
3、电磁屏蔽
对于高频干扰磁场,利用电涡流原理,使高频干扰电磁场在屏蔽金属内产生电涡流,消耗干扰磁场的能量,涡流磁场抵消高频干扰磁场,从而使被保护电路免受高频 电磁场的影响。这种屏蔽法就称为电磁屏蔽。若电磁屏蔽层接地,同时兼有静电屏蔽的作用。传感器的输出电缆一般采用铜质网状屏蔽,既有静电屏蔽又有电磁屏蔽 的作用。屏蔽材料必须选择导电性能良好的低电阻材料,如铜、铝或镀银铜等。
4、低频磁屏蔽
干扰如为低频磁场,这时的电涡流现象不太明显,只用上述方法抗干扰效果并不太好,因此必须采用采用高导磁材料作屏蔽层,以便把低频干扰磁感线限制在磁阻很 小的磁屏蔽层内部。使被保护电路免受低频磁场耦合干扰的影响。这种屏蔽方法一般称为低频磁屏蔽。传感器检测仪器的铁皮外壳就起低频磁屏蔽的作用。若进一步 将其接地,又同时起静电屏蔽和电磁屏蔽的作用。
WIFI有哪些抗干扰的技术
1、 直接序列扩频技术,见缝插针
面对无线标准之间的干扰问题,人们想到了电子战中采用抗干扰技术——直接序列扩频通信技术!
直接序列扩频通信技术开始出现于第二次世界大战,是美军重要的无线保密通信技术。它主要是通过高码率的扩频码序列对信息比特流进行解编,将窄带频段的数字信息流扩宽、从而能用比窄频宽许多的频道来传输数据。虽然扩频的频道很宽,但功率很低,这让直接序列扩频具有不错抗干扰的优势。比如信号扩频宽度为100倍,窄带干扰基本上不起作用,而宽带干扰的强度降低了100倍,如要保持原干扰强度,则需加大100倍总功率——当然这实质上是难以实现的。因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得到,所以即使以同类型信号进行干扰,在不知道信号的扩频码的情况下,由于不同扩频编码之间的不同的相关性,干扰也不起作用。
直接序列扩频技术通过占用宽带频谱资源通信来改善了抗干扰能力,是否浪费了频段?其实正相反,扩频通信提高了原有频带的利用率。传统WiFi无线通讯是窄频通讯,即是将频谱分成数个使用信道,然后于每个通道内利用提高强度作法来传递信号。由于频带很窄,它很容易被其它频率相同之高功率窄频讯号所掩盖,就好像讲话时有重型卡车经过,因此同一频率只允许一个系统进行传输,若有第二个系统使用将造成共挤出现相互重迭干扰的状况。这样另一个系统须使用不同频率的信道。但由于功率强的缘故,不同频率相邻有时仍会产生干扰,因此为了不同信道避免相邻干扰,每个信道间会有类似防火通道功效的防护频段,即是闲置不用的频率区段来避免相邻干扰,而从另一个角度看也等于是浪费了本就有限的频段资源。直接序列扩频就是要利用这些闲置的频段资源——因为扩展信号功率要低许多。
不过,直接序列扩频系统也存在与存在与其它DSSS系统相重迭的风险,最可能产生数据丢失。因此针对这个缺点,开发者们采用一些补救措施来弥补。
2、自动变换信道
如果面对高速路堵车,你会怎么做?不多人会选择在下一个高速出口出去另寻它路!而“改变信道”也是WiFi 抗干扰的另一个备案是! 网络监视就是这种类似措施。 一些WiFi设备的DSSS系统会引入一种轮询协议,当射频干扰增加、在一定数量的发送尝试失败或接收到错误数据封包以后,主设备可自动切换到另一个“干净”信道。但改变信道虽然是一种在特定频率上解决持续干扰的有效方法,但干扰更倾向于不断变化且时有时无,而且AP执行的改变信道操作需要将连接的客户端脱离并再次关联。这将引起语音和视频类应用的中断,并导致由于相邻AP为防止同信道干扰且变换信道而引发的多米诺骨牌效应。因此,改变信道并不被认为是最适合用户的一种抗干扰方法,不过却往往成为一些无线设备吹嘘的本钱!
3、波束形成技术技术,给无线导路
其实任何无线抗干扰技术都是希望让数据流能准确传输到接收端,那么我们能不能直接将WiFi信号直接定向一名用户并监视该信号确保以最高吞吐率传输呢?答案是肯定的!波束形成(Beamforming)技术成为了WiFi最新的抗干扰技术。
天线发射或接收信号时所形成的诸如“笔形波束”、“扇形波束”等等并不是在空间中真实地存在,事实上是在不同的方向随着信号放大倍数的不同(倍数大时,我们称其为增益),形成了一个信号增益与方向的关系曲线。而波束成形技术就是一种通过控制阵列天线各个单元的相位和幅度以便形成在空间满足一定分布特性的波束,并且能够改变其扫描指向的技术——通过系统控制波束的形成和扫描,达到单元相位的改变,从而使波束的指向、形状和个数等很快地改变。通俗地说,波束成形技术就像是把散射的光线集成起来形成一条更加强大的“激光束”一样,这样可以使得无线局域网接入点更加“集中精力”,从而使得其可以被WiFi客户端更好地接收,提供更好更加连贯的吞吐量,并避免不必要的干扰。
不过,抗干扰技术仅是治标不治本的措施。就如同一条4车道的高速路,一旦遇到今年的十一黄金周疯堵的情况,任凭你车技有多高,“腾挪”的位置也是非常有困难的——2.4GHz频段无疑也是这种情况。因此另辟新的高速路打开新的通道势在必行。这时5.8GHz无线连接技术的出现给整个行业带来新的希望。
延伸阅读:功率越大,抗干扰越强?
相信不少朋友认为无线强度越大越好,其实这个观点是不对的。因为很多设备和AP都是在同一频段,所以功率很大的时候会有互相干扰的情况发生,如国家无线电管理委员会针对室内无线产品的功率的规定是不得超过100毫瓦。一些无线设备在干扰严重时会自动降低功率,从而更好地利用有限的信道数量。这就好比一条路前面堵车的时候,交通警察往往会采用限速措施通过降低车流速度来交通疏导。这种方法虽然可以达到一定的抗干扰的目标,但是牺牲速率为代价来实现,并不是直接针对无线干扰问题的。
5GHz频段,能有效避免干扰吗?
相对于2.4GHz,更高的传输速度是5.8GHz的最大特征——即便802.11ac的入门级速度也可达到433Mbit/s,至少是现在802.11n速率的三倍。
不过,从技术上来看,5.8GHz也是采用直接序列扩频技术进行无线信号传播,在抗干扰技术方面基本继承了2.4GHz的插点。5.8GHz它之所以抗干扰性更强,是因为它是一个较纯净宽阔的无线传输频段——目前仅有部分高端无线路由器、高端数字无绳电话使用设备在不太拥挤或者说更“清洁”的5GHz频段上工作的,争用带宽的无线设备较少,因此速度也有保障。这就像一条刚刚开通8车道高速公路,车辆极少,你可以随心所欲地飙车。特别是在一个干净的环境下5.8GHz产品可以稳定在一个频段,无需频繁调频,从而也降低了设备的能耗。
因此,采用5GHz频段无线产品只能暂时避免干扰的问题。随着5.8GHz设备的增加,未来采用5GHz频段也面临2.4GHz“堵车”的困局,当然也许到那时新的抗干扰技术已经出现了!
延伸阅读:为什么飞机上要求不能用手机?
相信不少朋友坐飞机时都遇到过这样的情况:在飞机起飞前被要求关掉手机!为什么这样呢?这都是无线干扰惹的祸!这还得从20年前说起。1991年,美国联邦通信委员会(FCC)出台规定,禁止乘客在飞机上使用手机,其中一条理由是:手机发射的无线电波,有可能干扰机载电子系统。在美国国家航空宇航局的“飞行安全报告系统”记录着这么一起事故:一架波音737在一次夜航着陆时,定位器突然发生了大幅度偏转,且没有任何提示……后来根据调查是客舱有手机或类似设备干扰了定位器。
需要说明的是,在有关条例中均是建议“所有移动电话”在飞机离地后应禁止使用,而没有排除“开启飞行模式(或者离线模式)的移动电话”,因此后者也不幸地被列入了禁止范围。各航空公司在执行时,往往会遵照这一规定而禁止所有手机,并且还会强调“包括开启飞行模式的手机”。这一情况可能由多种原因导致,其中显而易见的一点是“飞行模式”是智能手机才具有的功能,在条列制订后10年才出现的