无线电干扰检测技术应用与研究

新疆机场（集团）乌鲁木齐分公司网络信息部 张 勇

无线电干扰检测技术应用与研究

新疆机场（集团）乌鲁木齐分公司网络信息部 张 勇

【摘要】无线电通信能够将需要发送的文字、图像、声音、视频等多媒体信号调制为电信号，使用无线电磁波从源地址发送到目标地址。无线电通信利用电磁波传输信号，容易受到其他信号的干扰，造成数据传输不稳定，甚至破坏传输数据的完整性和一致性。随着通信传输环境的日益复杂，干扰信号越来越多，为了能够保证无线电通信质量，论文详细地分析了无线电干扰原理及分类，探讨了当前较为先进的干扰检测技术，识别干扰源，进而为解除干扰提供信息。

【关键词】无线电；同频干扰；邻频干扰；干扰检测

1.引言

无线电通信可以利用电磁波实现文本、图像、视频等多媒体资源的传输，其最大的优势就是利用无线电波的波动传递信息，可以在高山、河流、湖泊等不利于有线通信线路铺设的地域组网通信，网络拓扑结构部署较为简单，信息交流方便快捷，可以利用反射、绕射、折射和散射等方法进行通信［1］。无线通信在为人们带来便捷的同时，由于其采用无线介质传输数据信息，因此容易受到其他电磁信号的干扰，破坏数据传输的完整性［2］。干扰检测可以识别干扰源，进而对无线通信受到的干扰进行分类，提出干扰抑制或解除方法［3］。

2.无线电干扰原理及分类

无线电干扰已经成为通信传输的共性问题，一般情况下，无线电的频段范围分布于9KHz-3000GHz，无线电干扰信号是指对有用信号造成破坏的无用信号或电磁骚扰信号［4］。无线电干扰对无线电通信系统造成的影响非常严重，会造成无线电通信系统的传输信号丢失、遭到破坏，导致无线电通信系统的性能下降。无线电干扰可以按照不同的分类原则进行划分，比如可以按照传导形式划分为辐射干扰或产导干扰；按照干扰源的性质可以划分为认为干扰或自然干扰，自然干扰多为太阳干扰、天电干扰或宇宙干扰，这些干扰源是不可控制的，人为干扰多源于无线电发射或接手设备等人工装置，可以别划分为无线电设备干扰或非无线电设备干扰，无线电人为干扰是可以控制的［5］。在工作中，笔者遇到的无线电干扰事件也时有发生，比如：2001年初，库车机场塔台的甚高频电台里面时常有不明来历的声音干扰，当地无线电管理委员会的人员带着测量设备与笔者一起查找到了原因：当地的一个广播电台由于设备老化、故障，其杂波的频率与我们的工作频率接近，又由于该广播电台功率很大（1000KW），所以其信号幅度较大，最终无线电管理部门告知他们让其整改。本文着重介绍同频干扰或邻频干扰。

（1）同频干扰。无线电通信过程中，同频干扰是指由其它信号源发送出来的、与有用无线频率相同的、以同样的传输模式进入收信机频带的干扰。同频干扰信号与有用信号在传输中被同时放大、检波，按照不同的形成原因可以产生不同的后果，又被细分为多个同频干扰类型。如果两个同频信号出现载频差时，将会造成通信信号形成差拍干扰；如果两个同频信号存在相位差时，将会造成通信信号失真，形成失真干扰。同频干扰信号强度越大，接收机输出的信噪比就会越小，如果同频干扰信号强度达到一定程度时，接收机会产生阻塞干扰，阻塞干扰形成的主要原因时同频复用保扩距离太小，目前许多电台的违章者私自使用无线频率发射信号，这些频段通常是与合法电台相同的频率，因此复用距离太小将会对合法电台造成同频干扰；无线电管理部分在分配频率时，相邻地域的无线电发射频率相同时可以也可能造成同频干扰。

（2）邻频干扰。无线电通信系统的收信机频带内或附近的信号经过变频之后落入到频带内部产生的干扰被称为邻频干扰。这种干扰情况将会造成收信机信噪比严重下降，通信系统的灵敏度也会大大的降低，并且较强的干扰信号也会造成收信机产生阻塞干扰。邻频干扰产生的主要原因是无线电发射设备技术指标没有严格依据指标而造成的，发射机的频率稳定程度太差、电信号调制度过大，此时将会造成发射频谱非常宽，同样可以对其他频带造成严重的干扰。

3.无线电干扰检测技术

无线电通信传输过程中，干扰是一个非常重要的问题，其一直伴随着无线电的应用发展而存在，也是许多通信学者致力于解决的问题。干扰检测的主要目的是能够识别、发现和追踪干扰源，无线电干扰检测可以针对无线通信发包成功率、信噪比、载波监听时间和比特错误率等无线通信参数，通过分析参数可以判断当前的无线电通信是否处于异常状态，进而可以检测到是否存在干扰源。无线电干扰检测能够有效的为干扰清除提供支撑，也是干扰解除和抑制的基本工作。无线电干扰检测与识别的主要流程包括五个关键步骤，分别是无线电传输信号采样、无线电干扰信号存在性检查、无线电干扰频谱分析、无线电干扰分类、无线电干扰抑制或解除等，详细的干扰信号检测和解除流程如图1所示。

图1 无线电干扰检测与解除流程

经过多年的应用和改进，干扰检测已经诞生了许多技术，详细描述如下：

（1）基于CSMA/CA的无线电干扰检测技术。该干扰检测技术可以利用无线电干扰信号对接收端的信号强度存在的影响进行检测，充分考虑和利用接收信号影响强度、发包成功率、载波监听时间等进行分析，构建一个功能强大的干扰检测模型，能够识别持续的干扰信号类型。

（2）基于RSS的无线电干扰检测技术。基于RSS的无线电干扰检测技术可以根据无线通信发送包的成功率、误码率分析是否存在干扰，这一种检测技术比较简单，实现也比较方便，可以在低速率、容量小的无线通信环境中应用。

（3）基于多指标的无线电干扰检测技术。多指标无线电检测技术可以综合使用发包成功率、误包率（Bad Packet Ratio）和能量消耗量等指标分析干扰场景，并且设计了两个检测系统，分别是基础检测系统和高级检测系统。基础检测系统通过观察多指标的异常变化程度检测干扰；高级检测系统可以允许智能化配置检测参数，并且可以绑定无线通信网络结构中的相邻节点，联合检测干扰存在情况，高级检测需要额外发送协作网络包，因此占用了网络带宽资源。

（4）基于芯片错误率的无线电干扰检测。该技术可以采取芯片错误率作为无线电通信干扰检测指标，这种情况可以检测无线电设备自身的干扰情况，适用于自检测过程。

（5）基于机器学习的无线电干扰检测。该技术可以在无线电通信网络中部署多个监测器，可以采集无线电通信的相关数据，并且将这些数据输入到机器学习算法中，比如BP神经网络模型、支

持向量机、K均值、贝叶斯理论等，这些机器学习算法可以发现数据中异常情况，能够及时的、自动化的检测出异常信号。

4.结束语

无线电承载的业务越来越多，频谱资源越来越少，因此容易造成同频干扰、邻频干扰，不利于无线数据发射、传输和接收，导致数据信号遭受破坏。无线干扰检测技术经过多年的研究和改进，已经引入了许多先进的检测技术，比如BP神经网络、支持向量机等，并且引入许多多指标综合、CSMA/CA、RSS等检测方法，更好地满足无线电干扰信号检测。

参考文献

［1］张金帆，郭键锋，黄恒，等.高压输电线路电磁辐射无线电干扰值的检测与评价［J］.四川环境，2015，34（2）∶125-129.

［2］王大伟.无线电干扰信号网络化监测与定位技术方案研究［D］.北京交通大学，2013∶1-6.

［3］明国东.解析共生频谱关联分析在无线电干扰检测中的运用［J］.山东工业技术，2015，17（6）∶173-173.

［4］张小飞.基于无线电监测技术的认知无线电频谱检测研究［J］.通信技术，2008，41（7）∶53-56.

［5］于淑君，刘律.无线电设备检测在电力生产中的应用［J］.中国无线电，2009，16（8）∶60-60.