扩频通信的抗干扰能力及其改进

朱青彬

（中华通信系统有限责任公司河北分公司，河北 石家庄 050081）

0 引 言

在无线通信时代如果通信领域的技术和系统不能够与时俱进，那么就很容易受到多元因素的影响，抗干扰能力也会大大减弱，传输信息将不能够达到精准、及时、不间断等效果。本文对扩频通信中的3种体制进行深度剖析，从其优缺点的比较探讨了其异同，然后以直频序列扩频通信为例提出几种抗干扰技术，以达到对扩频技术抗干扰能力的提升，并以期促进通信领域的发展。

1 扩频通信的发展现状剖析

通信领域的干扰因素众多，诸如大自然因素中的噪音、砂砾，以及一些人为的干扰（工业运行、临台干扰等）[1]。在军事领域还可能会有敌方的恶意为之。因此，随着时代的发展无线通信必然要进行创新、改革，从而应对各种新型的环境与需求。从文献研究来看，各位学者、专家对于通信抗干扰的相关研究也是逐年增多。尤其是对于扩频通信和无扩频通信的对比研究也更为深入，图1为普通无扩频调制方框图，从图1可以看出，扩频通信与无扩频通信相比优势明显，抗干扰能力得到了提升。

图1 普通无扩频调制方框图

总之，扩频通信的各种优势在应用中凸显出来，如其隐蔽性、较强的抗干扰能力等，如何进一步提升抗干扰能力已经引起了业界、学界的密切关注。

2 3种扩频通信体制抗干扰性能比较

按照类型来分，扩频通信体制包括3种，分别是直接序列（Dirtect Sequence，DS）扩频，跳频（Frequence Hoping，FH）扩频，跳时（Time Hoping，TH）扩频，在应用过程中需要考虑其特殊性，本文进行了对比分析，为后面的抗干扰能力改进提供借鉴。

2.1 DS扩频通信体制的优缺点

2.1.1 优点

扩展频谱通信是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远远大于所传信息必须的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据没有关系，在无线通信系统中普遍使用扩频通信技术，其中DS扩频通信体制的优缺点较为明显，其优点如下文所述。

（1）第一，具有较强的抗宽带干扰能力[2]。该系统通过接收机将输入的宽带有用信号的频谱压缩成窄带，经过这样处理的宽带干扰的频谱却并不会受到影响，反而其扩展的范围更加广泛，通过大面积的干扰因素排除，其抗干扰能力得到进一步提升，只要处理过程中保障增益不断提升，那么该系统的抗宽带干扰的抑制能力就可以进一步增强。

（2）具有较强的隐蔽性和保密性。扩频通信技术的隐秘性和保密性是基本的特性，而该体制在这两方面的特性更强。主要是因为DS扩频信号属于宽带信号，这种信号所需要的功率比较低，同时接收机所工作的环境也是一种低噪声的环境，因此在不影响其作用发挥的前提下可以实现更好的隐秘性，淹没在背景噪声之下恰恰是其保密性的体现。

2.1.2 缺点

DS扩频通信体制的不足[3]如下所述。

（1）抗窄带瞄准干扰能力有限。部分频带和全频频带的干扰能量集中程度严重，因此对于DS系统的危害程度也不一样，其中部分频带的影响力较强。DS系统对频率与其中心频率相等的瞄准式单频或窄带干扰的抑制能力比对宽带干扰的抑制能力低3 dB。因此对于单频和多频的干扰效果也不一样，其抑制能力和增益处理有着密切的联系，如果处理增益不足，那么功率越大或者是窄带干扰越强，该系统所受到的损失就越大。

（2）受到远近因素的影响也比较强烈。如果是多址系统环境当中，有一些用户的功率过大，其噪声会很大，对于信号的干扰程度也很大，那么就很有可能淹没一些小功率的信号，这就是远近因素的影响，其对于DS系统的正常运转也是一种限制，不仅在速度方面更是在通信质量方面。

2.2 FH扩频通信体制的优缺点

2.2.1 优 点

该体制的优点：一是抗窄带干扰能力强[3]。跳频通信是在收发双方约定的情况下不断改变工作频率而进行的通信。由于工作频率的改变受伪随机码的控制，当信号载频与单频或窄带干扰的频率不等时，干扰功率再大，对跳频系统也起不了干扰作用，因此FH系统能有效地抗窄带干扰。二是快跳频信号抗跟踪干扰能力强并具有很好的隐蔽性。一部FH电台发射的信号与众多的背景信号交织在一起，分选和识别都非常困难，因此使得跳频信号特别是快跳频信号仍具有较好的隐蔽性。

2.2.2 缺 点

该体制的缺点：（1）跳频系统抗跟踪干扰能力差。调频信号的活动范围很大，尤其是面对不同的频域其占比较高，但是每一次跳动变化都是窄带信号，这种信号的功率比较强，而且密度也比较高，传统的检查系统都可以对其上述变化进行监测，而且监测效果还比较精准，因此如果一直处于一种慢跳系统，其信号的隐秘性就会逐步降低。（2）跳频系统抗宽带噪声干扰能力差。FH通信是通过载频跳变来抗干扰的，当宽带干扰的功率足够大，使得落入每个跳频信道的干扰功率接近或大于信号功率时，对分布于整个跳频带宽内的宽带干扰，跳频通信无论载频跳到哪里，都存在干扰，所以跳频通信系统很难抑制宽带干扰，特别是人为产生的梳状频谱宽带阻塞干扰。

2.3 TH扩频通信体制的优缺点

跳时系统的多址能力与网中的各跳时码的正交性和网的同步方式有关。要求系统严格定时外，还要求跳时码有很好的正交性，以保证各用户通信时隙不发生碰撞。可以说TH系统是通过各跳时信号的时间选择性避免多址干扰，因而具有时分多址通信的效果，并能很好地克服远-近效应。但TH扩频体制抗干扰能力脆弱，特别是对同频的连续波干扰没有抑制能力。TH系统的信号是通过固定载频系统来实现的，因此不同的时间点它的抗干扰能力不同、处理增益也不同，但是由于其固定的载频也就决定了其抑制通信效果会受到一定的影响。如果只是单纯使用，抗干扰性就会受到一定的阻碍，因而现实中单独使用是不可取的，可以利用其优势然后结合DS或FH系统共同使用，发挥合力价值[4]。

3 扩频系统中抗干扰技术

扩频系统面临的环境比较复杂，不同的环境之下其干扰因素不同、干扰效果不同，因此应当采取不同的抗干扰技术予以抵制。本文结合前文叙述，提出几种典型的抗干扰技术，希望对于扩频通信的干扰能力提升以及改进措施优化提供借鉴[5]。

3.1 混合式扩展频谱系统

扩频通信的分类有3种：DS扩频、FH扩频和TH扩频[6]。现实中可以利用三者的不同组合方式来提升其干扰能力[7]。例如，DS/FH系统的融合就可以增强过滤效果，从而增强抗干扰能力。因为DS系统的处理增益比较强，从而可以通过接收机对一些干扰因素进行最大程度的过滤，然后FH系统就可以对此进行更好的干扰，因而该系统的躲避干扰信号较强，二者的融合可以实现更好的抗干扰效果。

3.2 自适应天线抑制干扰技术

自适应天线系统也是较好的抗干扰技术之一，这种系统的构成分别是信息处理器、多元化的天线结构，然后二者合力发挥更大的抑制效果[8]。首先，天线工作时，信息处理器就可以按照一定的计算和内部处理来修订和优化天线的方向、频率等，从而帮助它去搜索更强的信号，进而高效地去除干扰，从显示效果来看，这种抗干扰性可以实现到零的程度[9，10]。

4 结 论

通过上述分析可以看出，扩频通信是时代发展的产物，其抗干扰性能力强，同时拥有较强的抗窄带干扰、多径干扰和多址干扰的能力，但是在扩频增益程度不同时也需要借助于外力对其进行抑制，从而确保抗干扰能力。本文总结了3种扩频通信系统的优点与缺点，通过对比分析探讨了其运用价值，同时也希望它可以在通信领域发挥更大作用。