［關(guān)鍵詞］信號(hào)處理；干擾抑制；數(shù)字信號(hào)處理；自適應(yīng)濾波；頻譜管理

［中圖分類(lèi)號(hào)］TP181 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）11–0035–03

1通信工程中信號(hào)干擾的基本問(wèn)題

1.1信號(hào)干擾的類(lèi)型與來(lái)源

在電信科技領(lǐng)域，信號(hào)干擾現(xiàn)象通常源于以下因素：①設(shè)備引起的電子噪聲、硬件設(shè)計(jì)的缺陷及軟件配置的錯(cuò)誤等內(nèi)部因素；②外部影響因素則包括外部無(wú)線信號(hào)干擾、氣候條件影響及地理位置因素，如建筑物和自然環(huán)境造成的反射或遮蔽；③鄰近頻道干擾和類(lèi)似頻道干擾也是導(dǎo)致通訊效果降低的關(guān)鍵因素。

1.2干擾對(duì)通信系統(tǒng)的影響

信號(hào)干擾對(duì)通訊設(shè)備作用深遠(yuǎn)且多變：①干擾因素可能會(huì)引起信號(hào)衰減，在語(yǔ)音通訊環(huán)境中呈現(xiàn)為通訊質(zhì)量降低，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中間可能會(huì)造成數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)概率增加；②干擾因素會(huì)減少信號(hào)傳輸?shù)念l道數(shù)量，制約數(shù)據(jù)傳輸速度，從而影響用戶滿意度。

1.3信號(hào)干擾的檢測(cè)與評(píng)估方法

精準(zhǔn)的信號(hào)辨識(shí)與評(píng)價(jià)是信號(hào)分析的基礎(chǔ)，一般而言，使用頻譜追蹤設(shè)備來(lái)監(jiān)測(cè)頻譜活動(dòng)狀態(tài)，識(shí)別在頻譜區(qū)域內(nèi)非法無(wú)線電信號(hào)或異常行為，利用連續(xù)監(jiān)控指標(biāo)，如信號(hào)/ 噪聲比和傳輸錯(cuò)誤率，能夠衡量干擾所導(dǎo)致的即時(shí)效果。這些方法不僅有助于識(shí)別干擾源，還為后續(xù)的干擾抑制策略提供了數(shù)據(jù)支持。

1.4挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)策略

面對(duì)諸多干擾，通訊技術(shù)領(lǐng)域必須采納全方位策略確保信息傳遞的穩(wěn)定性和可靠性，提高信號(hào)編碼的可靠性、運(yùn)用高級(jí)調(diào)制解調(diào)技術(shù)及優(yōu)化傳輸路徑的品質(zhì)，都屬于普遍采納的解決手段。采用尖端信號(hào)處理技術(shù)（如機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)）對(duì)信號(hào)及其背景噪聲進(jìn)行剖析和預(yù)測(cè)，能夠根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整設(shè)定值，用以適應(yīng)不斷變化的通信場(chǎng)景。

2信號(hào)處理技術(shù)的核心應(yīng)用與發(fā)展

2.1數(shù)字信號(hào)處理的進(jìn)步

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在信息傳輸領(lǐng)域擔(dān)任基礎(chǔ)角色，采用數(shù)字信號(hào)處理器，連續(xù)數(shù)據(jù)序列歷經(jīng)取樣和量化處理步驟過(guò)程后變?yōu)殡x散數(shù)據(jù)序列，從而使得數(shù)字化處理與分析機(jī)制能夠高效處理這些數(shù)據(jù)序列。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)運(yùn)用諸多方法以提升信號(hào)處理效率，如快速傅里葉變換，這一技術(shù)輔助性地解析信號(hào)頻譜特性。

2.2自適應(yīng)濾波技術(shù)的應(yīng)用

智能濾波算法在無(wú)線通訊領(lǐng)域發(fā)揮核心作用，利用動(dòng)態(tài)調(diào)整濾波器參數(shù)運(yùn)用優(yōu)化策略信號(hào)采集，該技術(shù)方法根據(jù)輸入給算法的數(shù)據(jù)與預(yù)定的信號(hào)差值自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，進(jìn)而達(dá)到精確信號(hào)傳輸?shù)哪康?。自調(diào)諧濾波器在眾多領(lǐng)域普遍使用，如回聲抑制、噪聲降低及信號(hào)預(yù)估等，其依賴在調(diào)整過(guò)程中持續(xù)自我改進(jìn)，顯著提高了信號(hào)處理的速度、質(zhì)量及整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)線通信效能，這使得自適應(yīng)濾波技術(shù)成為提高通信質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要工具。

2.3信號(hào)編碼與調(diào)制技術(shù)的發(fā)展

在信息傳輸過(guò)程中，信號(hào)編碼和調(diào)制技術(shù)起到關(guān)鍵作用。信息編碼技術(shù)借助提高差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)功能，明顯提升信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。例如，正交頻分復(fù)用傳輸技術(shù)把寬帶信號(hào)劃分為多個(gè)相互獨(dú)立的窄帶子信道以傳輸，該技術(shù)顯著克服了頻率選擇性衰落和各種干擾問(wèn)題，從而提高了信號(hào)的質(zhì)量與穩(wěn)定性。信息調(diào)制技術(shù)提升也為快速數(shù)據(jù)傳輸建立了穩(wěn)固的技術(shù)基礎(chǔ)，使網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接更加穩(wěn)固。

3自適應(yīng)濾波技術(shù)在干擾抑制中的作用

3.1自適應(yīng)濾波技術(shù)的基本原理

自適應(yīng)濾波技術(shù)是通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整濾波器的參數(shù)，以適應(yīng)信號(hào)環(huán)境的變化并優(yōu)化性能的一種方法。該技術(shù)主要基于最小均方誤差準(zhǔn)則，通過(guò)最小均方（以下簡(jiǎn)稱“LMS”）或遞歸最小二乘（以下簡(jiǎn)稱“RLS”）來(lái)更新濾波器系數(shù)。這些算法通過(guò)迭代過(guò)程不斷逼近最優(yōu)解，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾的有效抑制。

3.2干擾抑制中的應(yīng)用場(chǎng)景

自適應(yīng)濾波技術(shù)在通信系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，尤其是在各種復(fù)雜的干擾環(huán)境下。該技術(shù)利用優(yōu)化濾波器設(shè)置，顯著減輕信號(hào)因反射和折射產(chǎn)生的扭曲，因而提升信號(hào)的清晰度與可靠性。在語(yǔ)音交互系統(tǒng)中，智能自適應(yīng)處理技術(shù)主要功能是減少回聲與背景噪聲，這對(duì)于保持確保通話質(zhì)量和交流的無(wú)障礙性極其重要。

自適應(yīng)濾波技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用如圖1所示。

3.3技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案

雖然自適應(yīng)濾波算法在降噪領(lǐng)域非常有效，但也遭遇諸多技術(shù)難題，如收斂速率、健壯性及計(jì)算復(fù)雜性。為了應(yīng)對(duì)這些難題，學(xué)者們研發(fā)出眾多優(yōu)化方法，如可變步長(zhǎng)的LMS算法能夠在維持穩(wěn)定性的同時(shí)提升收斂速度，而子空間跟蹤技術(shù)能夠降低計(jì)算量，適用于實(shí)時(shí)信號(hào)處理領(lǐng)域。借助技術(shù)全方位進(jìn)步，自適應(yīng)濾波技術(shù)的性能得到顯著提高，更為準(zhǔn)確地符合了現(xiàn)代通信標(biāo)準(zhǔn)。

為了具體展示自適應(yīng)濾波技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用效果，表1 列出了使用不同自適應(yīng)濾波算法對(duì)某通信系統(tǒng)干擾的抑制效果。

表1展示了在相同輸入信噪比條件下，不同自適應(yīng)濾波算法在輸出信噪比和收斂速度方面的性能差異，反映了各算法對(duì)干擾抑制的有效性和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

4接收機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化以提高抗干擾性能

4.1接收機(jī)核心設(shè)計(jì)原則

接收設(shè)備開(kāi)發(fā)和實(shí)施的主要任務(wù)是保證精確捕獲信號(hào)和降低噪聲干擾。在常規(guī)情況下，借助增強(qiáng)接收設(shè)備的敏感度和有針對(duì)性的優(yōu)化來(lái)完成，設(shè)備探測(cè)功能的增強(qiáng)使設(shè)備能在弱信號(hào)條件下可靠運(yùn)行，有針對(duì)性的優(yōu)化則保證了信號(hào)接收器在多變信號(hào)背景中篩選和排除無(wú)用信號(hào)。另外，接收設(shè)備變化范圍，即信號(hào)處理能力，同樣需要具有足夠大的范圍，用來(lái)匹配不同的信號(hào)強(qiáng)度情況。

4.2高性能射頻前端設(shè)計(jì)

射頻模塊是接收系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，其設(shè)計(jì)方案直接影響接收效率。改進(jìn)的射頻前端架構(gòu)涉及采用高效放大器和寬頻濾波器，主要任務(wù)是以此減少噪聲的干擾，提高信號(hào)的接收效率。而高效率濾波器的目標(biāo)在于降低非相關(guān)頻段的信號(hào)干擾，如使用高通濾波器能夠顯著減少相鄰頻道干擾信號(hào)。

4.3先進(jìn)的解調(diào)技術(shù)應(yīng)用

在研發(fā)接收設(shè)備的過(guò)程中，解碼策略的選擇對(duì)信號(hào)的恢復(fù)及噪聲降低至關(guān)重要，應(yīng)用正交頻分復(fù)用技術(shù)等先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)有助于增強(qiáng)接收機(jī)的信號(hào)解碼效率，并降低符號(hào)間干擾。正交頻分復(fù)用技術(shù)應(yīng)用把寬廣頻段的信號(hào)劃分為多個(gè)互相獨(dú)立的信道，提升了系統(tǒng)的抗多徑衰落能力和對(duì)頻率選擇性衰落的抵抗力。

4.4數(shù)字信號(hào)處理集成

伴隨著數(shù)位化技術(shù)的持續(xù)進(jìn)階，數(shù)位信號(hào)處理技術(shù)已然成為當(dāng)代通訊設(shè)備開(kāi)發(fā)核心組件的必要成分。應(yīng)用尖端數(shù)字信號(hào)處理方法，接收設(shè)備能夠更加高效地實(shí)施多種信號(hào)處理功能，如清除噪聲干擾、自動(dòng)調(diào)整增益、自適應(yīng)濾波和糾錯(cuò)，DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）技術(shù)的使用不但提高了信號(hào)處理效率和準(zhǔn)確度，而且明顯改善了接收設(shè)備在各種條件下的性能展現(xiàn)。

5頻譜分析與管理在干擾抑制中的關(guān)鍵策略

5.1頻譜分析的基本技術(shù)與方法

頻域分析是確定與定量評(píng)估信號(hào)里的頻率構(gòu)成手段，運(yùn)用頻譜分析技術(shù)或采用軟件無(wú)線電技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)跟蹤與評(píng)估信號(hào)頻譜的實(shí)時(shí)狀況，這對(duì)識(shí)別干擾信號(hào)的源頭及信號(hào)的強(qiáng)度極為關(guān)鍵。頻譜解析技術(shù)涉及極值探尋，亦融合繁復(fù)信號(hào)處理步驟，如快速傅氏變換和功率頻譜密度計(jì)算過(guò)程，旨在準(zhǔn)確刻畫(huà)信號(hào)頻譜細(xì)致特性。

5.2頻譜管理的實(shí)施策略

高效率的無(wú)線電頻譜管理機(jī)制可保證無(wú)線電頻譜資源實(shí)現(xiàn)有效分配與應(yīng)用，提升信息傳輸效率及其效果，涵蓋實(shí)時(shí)無(wú)線電頻譜使用情況、無(wú)線電頻譜協(xié)同使用技術(shù)及有效分配無(wú)線電頻譜。智能頻譜調(diào)控策略授權(quán)給用戶依據(jù)實(shí)時(shí)頻譜數(shù)據(jù)靈活挑選匹配的頻譜區(qū)段，而共享頻譜協(xié)議使眾多用戶處于同一頻譜區(qū)間協(xié)同作業(yè)，降低干擾提升頻譜使用效率。

5.3干擾源的識(shí)別與定位

辨認(rèn)與精準(zhǔn)調(diào)整干擾因素是極其關(guān)鍵的干擾削弱過(guò)程，對(duì)保證信息傳輸?shù)恼_性、穩(wěn)固性及高效率至關(guān)重要。高精度天線裝置擁有準(zhǔn)確測(cè)定信號(hào)傳播路徑，可追蹤定位干擾源的準(zhǔn)確位置。另外，信號(hào)追蹤手段顯著提升了定位的精確性，從而使得抗干擾性能大幅提升?，F(xiàn)代頻譜解析儀器借助高精確度信號(hào)辨識(shí)功能，可準(zhǔn)確辨別各種干擾波。

6結(jié)束語(yǔ)

信號(hào)調(diào)理與干擾抑制手段在通訊領(lǐng)域具有重要作用，這些技術(shù)不但增強(qiáng)了信號(hào)品質(zhì)，也提升了系統(tǒng)對(duì)干擾的抵抗能力。采用前沿的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、智能噪聲消除技術(shù)及高效率的接收機(jī)設(shè)計(jì)，能夠大幅提升無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率和可靠性，另外，頻譜分析調(diào)控策略執(zhí)行為解決頻譜資源緊張和干擾難題提供了核心解決之道，確保了通信系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。伴隨著科技進(jìn)步新技術(shù)的鉆研，這些技術(shù)手段將更加優(yōu)化，能夠敏捷適應(yīng)多變的通訊場(chǎng)景，持續(xù)促進(jìn)通訊技術(shù)的創(chuàng)新，符合全球通訊需求的增長(zhǎng)。