1、2022-8-13无线通信工程第11讲抗干扰无线通信工程无线通信工程-第第11讲讲-抗干扰抗干扰无线通信工程第11讲抗干扰第十一讲第十一讲无线通信的抗干扰技术无线通信的抗干扰技术无线通信工程第11讲抗干扰无线通信工程第11讲抗干扰概述概述无线通信工程第11讲抗干扰无线通信工程第11讲抗干扰无线通信工程第11讲抗干扰无线通信工程第11讲抗干扰干扰种类干扰种类n设备内部的干扰，如：收发干扰、邻道干扰等。n现场非敌意干扰。如：多径干扰、多用户干扰、环境噪声干扰、其它电台的干扰等。n现场的敌意干扰。指敌方为电子战需要而施放的干扰。通信抗干扰主要指对抗敌方的有意干扰。敌意干扰的式样敌意干扰的式样n阻塞干
2、扰、压制干扰n跟踪干扰、瞄准干扰n窄带干扰、单频干扰n宽带干扰、梳状干扰、脉冲干扰n升空干扰n智能化干扰无线通信工程第11讲抗干扰抗干扰性能之一：信号隐蔽性抗干扰性能之一：信号隐蔽性n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n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n信号参数的隐蔽性特别是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：信号鲁棒性抗干扰性能之二：信号鲁棒性n用干扰容限定义 PJ/PS(条件：设备性能、工作环境、干扰性质）n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
3、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。无线通信工程第11讲抗干扰原理原理无线通信工程第11讲抗干扰无线通信工程第11讲抗干扰原理框图原理框图 频谱图频谱图扩频调制信息比特发送扩频序列载波解扩解调扩频序列同步载波同步信息比特接收fbfcf0f0fcfb2fc窄带干扰信号干扰扩频调制接收解扩Gfc/fb扩频增益无线通信工程第11讲抗干扰原理框图原理框图 频谱图频谱图调制变频信息比特发送中频载波跳频频综解跳解调载波同步信息比特接收fbfif01 f02.f0Nf
4、0fifb窄带干扰信号干扰跳频调制接收解跳GN跳频增益跳频图案f01 f02.f0N跳频频综跳频图案同步fi无线通信工程第11讲抗干扰原理框图原理框图 跳扩频跳扩频增益增益GNfc/fb调制变频信息比特发送中频载波跳频频综解跳解扩载波同步信息比特接收fbfif01 f02.f0N跳频图案f01 f02.f0N跳频频综跳频图案同步fi扩频扩频序列解调fc扩频序列同步无线通信工程第11讲抗干扰瞬时通信瞬时通信n这是潜艇通信常用的方法。n先进行信息压缩，然后以很短的时间发送出去。n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。跳时通信跳时通信n基本是一个TDM
5、或TDMA系统；n时隙不用满，按某种跳时图案在各个时隙上进行跳时；n有一定的隐蔽性和抗干扰性；n目前使用不多。无线通信工程第11讲抗干扰定向天线定向天线n天线波束越窄，电波隐蔽性好，抗干扰性也强。n从抗干扰角度，全向天线不如定向天线。n采用毫米波频段，天线方向性很好，有利于通信抗干扰。自适应调零天线自适应调零天线n利用相控阵天线原理，在干扰源方向形成波束的零点；n利用数字信号处理技术对干扰信号进行识别和检测；n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；n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。无线通信工程第11讲抗干扰模模 型型公式推导公式推导Eb=Ps*TbN
6、0=FkT+Pj/W+(N-1)Ps/W得到：N+Pj/Ps=1+W/fb*N0/Eb-FkTW/Ps接收机PiPjFEb/N0条件：信息比特率 fb，周期 Tb 扩频用户数 N 各用户的功率相等 Pi(i=1,2,N)=Ps 扩频带宽 W 干扰功率 Pj，带宽 W 接收机噪声系数 F无线通信工程第11讲抗干扰n单用户，考虑热噪声n结论：结论：无论是多用户干扰还是热噪声干扰都会“吃掉”一些干扰容限，只有在单用户及忽略热噪声的情况下，才可能达到干扰容限的最大值。n对下列公式进行讨论：n讨论讨论n单用户，忽略热噪声n多用户，忽略热噪声 无线通信工程第11讲抗干扰阻塞干扰阻塞干扰可以是窄带、部分带、
7、梳状干扰等。n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。n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。n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。跟踪干扰跟踪干扰过程：对信号进行侦测、分析，引导干扰机跟上信号。n快跳频是对付跟踪干扰的最好方法。临界跳速临界跳速150KHz/d(km)n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。n从抗干扰的角度，很少采用直扩。无线通信工程第11讲抗干扰PJPSPJPJPSPSPJPJ=PJ/GPJPSPJPSPJPSPJPJ=PJ/L滤波器无线通信工程第11讲抗干扰电台
8、1电台2侦察、分析、引导时间接收时间发送时间干扰机T总=T接收+T发送+T侦察、分析、引导无线通信工程第11讲抗干扰fifjT总T跳频T总T跳频干扰干扰有效干扰时间T跳频无线通信工程第11讲抗干扰关键技术关键技术无线通信工程第11讲抗干扰射频技术射频技术n宽频带射频收发技术n大功率线性功放n大动态范围接收机前端n低损耗跳频滤波器n快速捷变频综天线技术天线技术n宽频带或多频段天线技术n窄波束天线n自适应调零天线n智能天线n天线阵技术无线通信工程第11讲抗干扰n有效性问题有效性问题扩频是以频带换取抗干扰能力，因而降低了传输的有效性。解决方法：解决方法：采用多进制直扩技术。基本原理是利用直扩码的正交
9、性，形成并行传输的通道，从而降低所需的带宽。n可靠性问题可靠性问题扩频抗干扰的基本机理是降低干扰的功率密度或碰撞概率，但不能完全消除误码。解决方法：解决方法：采用纠错，并把信道编码和扩频处理结合起来。n跳频同步跳频同步为了实现跳频电台的正常通信，必须要求网内电台有相同的跳频图案，准确的时钟信息。这就需要跳频同步。方法：方法：军用电台目前流行的是同步字头法，即通过移动台对中心台发出的时变跳频图案进行搜索，实现移动台对中心台的跳频同步。要求：要求：同步信息的隐蔽性、传输的可靠性、同步建立的快速性。即具有抗干扰能力强、同步时间短、传输可靠等优点。无线通信工程第11讲抗干扰无线通信工程第11讲抗干扰无
10、线通信工程第11讲抗干扰无线通信工程第11讲抗干扰无线通信工程第11讲抗干扰应用前沿应用前沿无线通信工程第11讲抗干扰无线通信工程第11讲抗干扰无线通信工程第11讲抗干扰研究背景n超短波扩频电台在城市的电磁环境下由于受到民用无线电设备的干扰产生阻塞，无法正常工作；n清华大学研制的II型无线双工、广州7所研制的TCL-178 在野外试验中都遇到此问题；n希望了解：防止阻塞干扰对接收机线性的要求，和采用跳频前置滤波器解决阻塞干扰的方法。无线通信工程第11讲抗干扰无线通信工程第11讲抗干扰无线通信工程第11讲抗干扰无线通信工程第11讲抗干扰仿真结果讨论（仿真结果讨论（1 1）超短波全频段（如：601
11、10MHz）跳频电台在城市环境（如：北京市）使用时，民用无线电设备产生的阻塞干扰将使接收机灵敏度下降30dB以上，这时的通信距离只能达到 12 Km，和野外试验结果完全一致。仿真结果讨论（仿真结果讨论（2 2）解决全频段跳频阻塞干扰的一种有效手段是采用跳频前置滤波器，仿真结果表明：当跳频滤波器带宽为2MHz时，除个别干扰点外，其它最坏情况的阻塞干扰将不会影响接收机灵敏度。无线通信工程第11讲抗干扰无线通信工程第11讲抗干扰n仿真目的验证Turbo-Code在抗部分带干扰中的作用研究码长及跳速对抗干扰性能的影响无线通信工程第11讲抗干扰n1/3部分带干扰，码长2400，每跳40bit无线通信工程第11讲抗干扰n1/3部分带干扰，码长2400，每跳120bit，迭代4次n1/3部分带干扰，码长480，每跳40bit，迭代4次无线通信工程第11讲抗干扰n1/3部分带干扰，码长480，每跳12bit，迭代4次n1/3部分带干扰，码长96，每跳1bit，迭代4次无线通信工程第11讲抗干扰n结论运用Turbo-Code，在一定的参数下可以频带展宽一倍为代价，获得对抗1/3部分带干扰的能力码长越长，性能越好每跳比特数越少，性能越好对快跳频系统更为合适无线通信工程第11讲抗干扰结论结论2022-8-13无线通信工程第11讲抗干扰
