蜂窝物联网抗干扰技术分析与研究

吴泽龙

【摘要】    在近年来的社会经济与科学技术协同发展中，物联网技术也获得了十分迅速的发展。目前，该技术已经在社会的各行各业中得以广泛应用，并实现了自身技术优势的充分发挥。尤其是蜂窝物联网，更是在覆盖性方面发挥出了显著优势。但是在蜂窝物联网的具体应用过程中，抗干扰问题始终是一项典型的、有待解决的问题。因此，为提升蜂窝物联网的抗干扰能力，尽最大限度避免干扰问题对蜂窝物联网应用效果的不利影响，本文对其抗干扰技术进行了分析。希望通过本次的分析，可以对蜂窝物联网抗干扰问题的解决及其应用质量的提升有所帮助。

【关键词】    蜂窝物联网    抗干扰问题    抗干扰技术

引言：

随着近年来物联网技术的不断发展，各行各业的工作都实现了便利性的进一步提升。在这一大环境下，蜂窝物联网有着非常广阔的应用空间与发展前景，在目前已成为一项关键的智慧产业技术。相比较传统形式的物联网而言，蜂窝物联网可以将其信号的覆盖区域按照若干个小规模区域来进行划分，并对这些小的区域进行相关频谱设定，这样就实现了覆盖规模的显著扩大。但是这种网络覆盖形式也为蜂窝物联网的应用带来了更多的干扰问题。

因此，要想有效提升蜂窝物联网的应用效果，使其技术优势在当今社会的各个领域中得以充分发挥，技术人员就应该加强对其抗干扰技术的研究，让蜂窝物联网的抗干扰问题得以有效解決。

一、蜂窝物联网的干扰原理分析

蜂窝物联网是将空口协议和专用频段作为基础，让物联网连接方面的功率、成本、范围以及速率方面需求得以良好满足的一种通信网络技术。在蜂窝物联网中，主要的应用场所是B5频段以及B8频段，而蜂窝物联网主要的干扰因素来自于系统内部，其主要的干扰原因是重复进行频率使用。一般情况下，在对蜂窝物联网进行组网的过程中，同一频率会被应用到不同基站，随着基站中同一频率越来越多的复用，其复用距离将会越来越小，这样就使其系统内部产生同频干扰问题。同时，由于自然环境中存在着很多的辐射、噪音以及电磁变化等的因素，这些外部因素也会对蜂窝物联网产生一定程度的干扰。

另外，如果蜂窝物联网的授权频段并未恰当使用，导致低频段通信出现谐波泄露情况，也会对其造成一定程度的干扰。在蜂窝物联网内产生了干扰之后，其通信传输的质量将会受到很大程度的不利影响，严重的情况下甚至会出现信号传输中断现象，对通信系统运行的速率、稳定性及其安全性都造成不利影响[1]。

在此过程中，因为物联网业务对于掉线故障并不具备足够的敏感度，所以在掉线频率增加的情况下，其通信系统中的负荷也将会变得越来越重，这对于故障的修复也将带来一定程度的不利影响。

二、蜂窝物联网抗干扰技术应用分析

2.1系统设计中的抗干扰技术应用

在蜂窝物联网的系统设计中，通过抗干扰技术的合理应用，可有效解决蜂窝物联网的干扰问题，提升其通信传输质量。比如，在NB-IOT中，将OFDMA技术作为其下行多址技术，对于无线帧长、15kHz子载波间隔、时隙、子帧以及每时隙中的OFMD符号数等进行设置的过程中，通过和LTE相同的结构设计法进行设计，其总载波带宽可以达到180kHz，与一个LTE PRB所具有的带宽相当，这样就可以为其与LTE之间的兼容效果提供有效保障，同时也可以让带内部署更具可行性。

NB-IOT上行是将SC-FDMA作为基础，可以为单频传输以及多频传输提供支持，其单频传输主要包括3.75kHz形式的单频传输以及15kHz形式的单频传输;多频传输是N*155kHz形式的多频传输，同时也是和LTE子载波相同的方式进行子载波设计。

在NB-IOT中，主要的部署方式有三种，其一是独立部署，该部署在GSM这一频段的场景之下十分适用，借助于GMS中200kHz形式的通信带宽，可以对NB-IOT中的180kHz形式带宽提供良好的容纳效果，同时也可以在其两边分别进行10kHz形式的保护间隔预留。其二是保护带部署，该部署在LTE边缘保护频带中十分适用，将180kHz形式的空闲保护带宽用作NB-IOT中的载波频段[2]。其三是带内部署，该部署可以对LTE载波中间同步通信以及广播通信之外的所有信号资源块进行占用。

在蜂窝物联网系统设计中，通过对NB-IOT进行子载波设计，可以使其子载波和其他LTE形式的子载波之间保持正交性，以此来实现抗干扰能力的显著提升。同时，在该系统的设计中，也将相应的重传机制加入到蜂窝物联网的物理层内，让蜂窝物联网可以在同站部署情况下提供出更优于LTE的覆盖性能以及抗干扰性能。

2.2网络规划中的抗干扰技术应用

在对蜂窝物联网进行网络规划的过程中，主要应该将覆盖和干扰受限这两个指标作为基础。首先，在基站小区服务范围的周围有同样的通信干扰源存在，根据蜂窝网的具体组网方式，为了使其在相应区域中达到无缝覆盖效果，一般可通过六边形、正方形以及三角形的形式来进行覆盖模型确定。从理论来讲，六边形覆盖可以让基站数量达到最少，且能够让平均信噪比指标达到最优。如果服务小区和周围很多小区所应用的信道相同，而且是彼此的干扰源，超出小区范围以外的信号强度叠加值就是其他小区对这个服务小区的信号干扰强度值，六边形的网络规划模型中，干扰源会将小区基站作为圆心，将复用距离的N倍作为半径来对其产生干扰，根据实际的等效干扰来判断，这个干扰源数量相当于6N。

在进行网络规划的过程中，为了让整个服务区域中的信道总容量得以有效保障，应该将信道或者是同频小区之间的间距进一步加大，也就是通过复用距离的增加来实现干扰的降低。具体规划中，应该在边缘小区中的信号强度得以保障的基础上对天线俯仰角等的这些参数进行合理调整，尽量将控制小区内的信号覆盖范围控制在其边界范围之内，并对其越区覆盖强度加以有效限制，使其控制在可以接受的范围，通过这样的方式，才可以有效实现信噪比的提升[3]。

边缘小区内的信噪比提升是实际网咯布局中的主要优化方式，只有将干扰以及覆盖之间的矛盾处理好，才可以让蜂窝物联网实现整个覆盖范围内信号传输质量和系统性能的全面优化。

2.3网络抗干扰技术的应用

1、干扰消除技术的应用

在近年来的无线网络通信抗干扰方面的技术研究中，干扰消除技术已经成为了一项重点研究的技术，特别是在MIMO这一系统中，采用多天线的形式来进行空间分集，以此来消除发送端以及接收端的干扰。在MIMO形式的多用户场景中，借助于干扰对齐技术，可以让整个系统实现信道容量的提升，其主要原理是采用预编码形式让发送方的干扰在特点形式的信号空间中对齐，进而将其他信号空间所产生的干扰全部消除，让多链路可以通过相同的资源来传输信号。因为部署密集的蜂窝物联网内干扰用户有很多，且这些用户之间的耦合关系也十分复杂，很多条件又会对干扰对齐起到制约作用，资源控制也有着比较大的重复性，所以对终端也就有着更高的要求，因此在当今的蜂窝物联网中，这样的低成本、低功率应用场景仍需进一步研究。

另一個干扰消除技术是多点协同传输技术（COMP），该技术主要在基站的下行链路中应用，具体应用中，蜂窝基站首先需要通过分布式多天线中的收发机构对边缘小区内的用户所受干扰进行联合预编码，并借助于信道估计以及信道检测来进行有关信道矩阵的求解，然后在基站中进行相应的终端技术接收滤波器以及预制编码器的配制，通过这样的方式，可有效降低甚至消除小区之间的干扰情况。但是在该技术的具体应用中，求解过程十分复杂，而且相关器件参数的估计也很难得出最优解，这也是该技术应用过程中一个有待解决的问题。

2、智能天线技术的应用

智能天线技术的主要原理就是借助于天线矩阵调节来实现信号发送强度的提升。具体应用中，通过无线信号传输在空间相干扰性所产生的既定波束，让无线信号被导入一个既定的方向。借助于智能天线技术，可以让无线信号的波束到达期望的基站或者是用户，使其不再以干扰源的形式存在，通过这样的方式，就可以实现蜂窝物联网信号干扰的显著降低。

且因为物联网在具体应用中对于设备并没有很高的移动性需求，所以在用户链接密集分布且不够均匀的场景中，该技术可以对空口资源实现有效利用。但是因为蜂窝物联网在应用过程中对于上行数据以及下行数据的需求并不平衡，其主要的传输是上行传输，所以通常需要一个低成本的终端，所以这样的情况也让智能天线技术受到了一定程度的应用限制[4]。

3、跳频通信技术的应用

跳频通信技术是保密通信这一领域最早应用的一种技术，该技术的主要应用原理是借助于信号频率的快速改变来限制窥探着的信号捕捉。将该技术应用到蜂窝物联网的抗干扰领域中，可以让恶意干扰得到有效屏蔽，所以相比较普通通信中的抗干扰技术而言，该技术的应用可实现信噪比的有效提升。

因为LTE系统通过频率选择的形式进行下行系统调度，所以该技术的应用只需要对上行系统进行控制。比如，在PUSCH信道中，跳频通信技术的应用就使其频率达到了分集增益效果，进而实现了系统抗干扰能力的显著提升。因此，在蜂窝物联网中，跳频通信技术的应用可以让系统的恶意干扰抵御能力和鲁棒性实现进一步的提升，以此来实现蜂窝物联网系统干扰的有效抑制。

三、结束语

综上所述，在当今的信息化时代中，蜂窝物联网的应用范围越来越广泛，并在各个行业中发挥出了十分显著的应用优势。但是由于蜂窝物联网的组网形式比较特殊，所以在具体应用中难免会遇到干扰问题，且造成其干扰问题的因素也有很多。

因此，在蜂窝物联网的应用与发展中，技术人员一定要明确其干扰产生的原理，并通过合理的技术措施来解决其干扰问题，提升蜂窝物联网的抗干扰能力。

参  考  文  献

[1]贡冰洲.关于蜂窝物联网的抗干扰技术研究[J].信息技术与信息化，2020（8）：142-144.

[2]张鹏.蜂窝物联网的抗干扰技术研究[J].现代农机，2020（6）：22-23.

[3]陈星.蜂窝物联网的抗干扰技术分析[J].中国新通信，2020（14）：75.

[4]李烨，刘大畅，贺嘉敏.蜂窝物联网的抗干扰技术研究[J].中国新通信，2019（8）：22-23.