干扰设计论文(精选5篇)

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所属分类:文学
摘要

利用频谱管理系统为无线电设备指配频率是减少或避免电磁干扰的有效手段之一,而电磁干扰分析与计算是进行无线电频率有效指配的前提和基础。因此,很多学者对于干扰与计算方法进行了研究。本文结合各中公式,在干扰机理分析的基础上提出了对电磁信号频谱重叠…

干扰设计论文(精选5篇)

干扰设计论文范文第1篇

关键词:电磁兼容;干扰分析;定积分;计算

1 引  言

利用频谱管理系统为无线电设备指配频率是减少或避免电磁干扰的有效手段之一,而电磁干扰分析与计算是进行无线电频率有效指配的前提和基础。因此,很多学者对于干扰与计算方法进行了研究。本文结合各中公式,在干扰机理分析的基础上提出了对电磁信号频谱重叠部分进行定积分的方法计算通信链路间的同频干扰和邻道干扰值,并且对互调干扰进行了分析和等效计算。

2 干扰机理分析与计算方法

2.1同频干扰(CCI)分析与计算

同频干扰是指所有落在接收机通带内的与有用信号频率相同的无用信号的干扰。由该定义可见,对接收机可能产生同频干扰的频率范围是f0+Br/2~f0-Br/2之间。

分析同频干扰产生的机理可知,同频干扰需要计算发射机功率最终落入接收机通带范围的功率。本文考虑接收机通带范围内的干扰功率占干扰信号总功率的比例,其计算公式为:

PR=PT-LT,cable-LT,duplex+GT,TR-Lpath+GR,RT-LR,cable-LR,duplex-Lpolar+Lratio

其中LT,cable,LR,cable 分别为发射机和接收机馈线传输损耗;LT,duplex,LR,duplex分别为发射机和接收双工器插入损耗;GT,TR ,GR,RT分别为发射机天线和接收机天线在收发方向上的增益;Lpath为发射机到接收机的路径传播损耗预测值;Lpolar为天线极化隔离损耗值,其它耦合损耗本文不再考虑。

2.2邻道干扰(ACI)分析和计算

邻道干扰需要计算功率谱旁瓣落入接收通带的功率和主瓣落入接收机带阻内的功率,本文同样考虑接收机的干扰功率占干扰信号总功率的比例,其接收公式为:

Lratio=10log[]

其中fhigh,flow是干扰发射机功率谱和接收机中频特性重合频段的上下频率。邻道干扰计算公式与同频干扰计算公式是一样的,只是Lratio的积分极限有所区别。

2.3互调干扰分析与计算

由互调干扰产生机理可知,互调干扰计算无法像同频干扰和邻道干扰那样精确计算,而只能进行等效统计计算,并通过与实际测试对比修正或对子系统提出限定条件,从而最大可能避免互调干扰。本文采用通信接收机的等效互调干扰电平计算公式计算二信号三阶和三信号五阶互调等效干扰电平,计算公式如下:

PIMA32=2A+B+C2,3-60㏒(f)

PIMA53=A+2B+2C+C3,5-195㏒(f)

其中,PIMA32为接收机二信号三阶互调等效干扰电平(dBW),A,B,C分别为接收机从干扰发射机得到的功率电平,对于二信号奇阶互调而言。C2,3,C3,5为互调常数,C2,3=10,C3,5=-132。

3 实现过程

3.1 台站布局

为了能够充分说明本文讨论的三种种干扰样式,需要设备模拟通信网,并根据干扰计算的限定条件设置相应的设备参数,而将距离限制值增大,设为150KM,使得场景中所有台站均能够参与计算。

4.2计算参数设置

进行所有台站之间相互干扰计算时,需要设置相应的设备参数,并输入数据库。本文中传输损耗的计算使用自由空间传播模型、所用天线均采用全向天线,台站经纬度和网络设定如上台站布局图所示。

表一:台站设备参数表参数发射机1发射机2发射机3接收机发射功率PT/dBw131313 馈线传输损耗Lcable/dBw5555双工器插入损耗Lduplex/Db2222天线增益GT/DB1010105工作频率f(MHZ)220220.001220.1与发射机相同所属网系network1network2network3与发射机相同中频带宽Br(Khz)2002002002004.3计算结果

在台站布局和参数设置的基础上,在频谱管理软件中实现了网系内任一台站所受到的三种干扰样式的计算,这是软件界面的部分截图。由台站布局分布图和计算结果可以看出,台站距离越近,相互之间的干扰值越大,干扰越严重;该实验网络中考虑到接收机互调抑制比,同频干扰或邻道干扰为主要干扰样式。因此,信干比干扰信号总功率计算中的干扰值就从同频干扰或邻道干扰值中取得。同一台站而言,其受到的三阶互调干扰信号电平比五阶互调干扰值大,与接收机同网系的发射机参与计算的互调值比该类发射机不参与计算的互调值大。

5 结  论

本文对电磁干扰的三种主要样式进行了理论分析和工程计算,并在实用软件系统中得以实现。本模块综合考虑了传播模型、地理信息、天线参数和收发信机设备特性及组网情况等多种因素,实现了对无线电电磁干扰较为准确的分析计算,对无线设备电磁兼容性分析、无线电干扰评估提供可技术支持。由于本人知识有限,难免有错误的地方,望阅读者指正,以便及时改正。

参考文献

【1】 张业荣,竺南直,程勇。《蜂窝移动通信网络规划与优化》。北京:电子工业出版社,2003.169~199

干扰设计论文范文第2篇

关键词:单片机,遥控系统抗干扰分析,实现

 

前言

单片机控制系统在实验室反复实验都可以得到很好的预期效果,然而把系统放到实际现场运行时却不能工作。论文大全,遥控系统抗干扰分析。原因是工作现场比实验室环境恶劣,系统受到了各种各样的干扰,加之构成系统的元器件本身方面存在的可靠性,以及系统本身各部分之间的相互耦合因素等原因,系统必须增加一些有效的抗干扰措施才能正常运行。论文大全,遥控系统抗干扰分析。据工作经验之谈,有时存在后期的抗干扰工作往往会比前期的设计工作还要艰巨,花费的时间也需要得更多,所以说抗干扰技术是非常重要,关于在抗干扰措施是否能够运用得恰当方面,其直接关系到系统的稳定性和可靠性。

一、单片机遥控系统系统工作原理

单片机以其体积小、价格廉、面向控制等方面的独特优点,使得单片机在各种工业控制、仪器仪表、产品的自动化、智能化方面获得了广泛的应用。单片机的遥控系统以单片机系统为基本控制单元,能够构成无线传输系统、速度调节系统等等,而且其优点是,能够在三公里外控制运动目标的启动、速度快慢、停止、往返。而且最特别的是在运动目标的运行过程中,可根据需要随机调节速度快慢,调速一般是在7~25km/h范围。单片机实现控制了所有这些状态,开始通过键盘输入控制参数,然后经过单片机运算和处理行为,并且通过无线数传模块完成对参数的无线传输、运行状态以及调速设备的控制方式,达到遥控运行的目的要求。

二、单片机遥控系统系统受干扰原因及危害

在电磁干扰较弱时,其可靠性和稳定性往往是容易达到应用要求,这方面尤其是在室内体现出来,然而对在室外,会遇到各种各样的环境条件,尤其是那种在工作环境较恶劣的情况下,就会导致仪器仪表工作不正常或失灵。而单片机的遥控系统一般都安装在工业现场,而在工业现成环境中的干扰大多是以窄脉冲的形式出现,而这样的形式其最终造成微机系统故障的多数现象都是 死机 现象。究其原因是计算机中的CPU在执行某条指令时,受周围环境干扰的冲击,影响到它的操作码或地址码发生改变,最终致使该条指令出现错误。这时,CPU就会执行随机拼写的指令,并将其操作数作为操作码执行,从而导致有关程序 跑飞 或进入 死循环 。对于在工业现场中由于诸多大型用电设备的投入或者是撤出电网运行,经常都会造成系统的电源电压不稳,如果当电源电压降低或掉电时,这样就会造成重要的数据丢失的可能性,以至于系统不能正常运行,而且干扰也会导致单片机内部程序指针错乱现象,从而使得中断程序运行超出定时时间。关于RAM中计时数据被冲乱,导致程序计算出错误的结果。论文大全,遥控系统抗干扰分析。假设设法在电源电压降到一定的限量值之前,单片机进行快速地保存重要数据,将会最大限度地减少损失,对于干扰源的影响会使系统的可靠性和稳定性大大降低,严重的情况还会导致系统的运行紊乱,造成生产事故。

三 如何实现单片机的遥控系统的抗干扰

关于高频干扰噪声和有用信号的频带是不同的,其解决方法是在导线上增加滤波器的方法来切断高频干扰噪声的传播,或者也可加隔离光耦来解决这个问题。关于电源噪声的危害最大。需要把电源做得好,其整个电路的抗干扰能力就解决了一大半问题。对于在单片机系统中还可借助于一定的外部附加电路来监测电源电压,当在电源发生故障时能够及时通知单片机快速保存重要数据,同时断开单片机设备用电电源,从而使整个应用系统的功耗降到最低点。目前市场上许多单片机对电源噪声都是十分敏感的,那么就要给单片机电源加滤波电路或稳压器,达到减小电源噪声对单片机的干扰。比如,可以利用磁珠和电容组成 形滤波电路,当然条件要求不高时也可用100 电阻代替磁珠。当电源恢复正常时,取消掉电工作方式,通过复位单片机,使系统重新正常工作。

单片机系统设备的抗干扰与系统的接地方式也存在很大的影响,接地技术有能够抑制噪音的效果。所以说一个良好的接地能在很大程度上抑制系统内部噪音耦合的现象,而且还能够防止外部干扰的侵入,能够真正提高系统的抗干扰能力。在这里需要注意的是,如果要求设备的金属外壳等需要安全接地,其屏蔽用的导体的必须能够很好的接地,这样才能为单片机系统提供良好的地线,并且对提高系统的抗干扰能力极为有效果。论文大全,遥控系统抗干扰分析。尤其是对于有防雷击要求的系统,其良好的接地是至关重要的。假设系统不能接地,或者是虽有地线现象,但是接地电阻过大,就会抗干扰元件就不能正常发挥其应有的作用了。

关于单片机供电的电源的地俗称逻辑地,并且和大地的地的关系具有相通性、浮空性、或接电阻性。但是不能把地线随便接在暖气管子上。坚决不能把接地线与动力线的火线、零线中的零线相混淆。因为单片机系统通常存在模拟电路和数字电路两种,并且关于数字地与模拟地是要分开,只是在一点相连,假设两者不分,就会存在互相干扰现象,那么可以把控制条件中的关于一次采样和处理控制输出更改为循环采样和处理控制输出,这样能够对惯性较大的控制系统具有良好的抗偶然因素干扰作用效果。

设置输出状态寄存单元来抗干扰。其程序是根据单片机系统对数据处理后的输出结果为依据,设置出相应的输出状态寄存单元形式,假设其中干扰侵入输出通道将输出状态破坏时,系统就会在定时查询寄存单元的输出状态信息时,并发现错误,及时纠正输出状态。论文大全,遥控系统抗干扰分析。

设置自检程序来抗干扰。论文大全,遥控系统抗干扰分析。通常是在计算机内的特定位置或某些内存单元中来设置状态标志,并且在开机后或有自检中断请求要求时,计算机系统首先将运行自检测试程序,如对整个系统或关键环节进行模拟方面的测试,对测试结果再通过某种方式显示出来,目的是保证系统中信息存储、传输、运算的高可靠性。设计单片机的遥控系统过程中,要求电路的元器件或线路布局合理以消除元器件之间的电磁耦合相互干扰,如去耦电路或者是平衡电路等。还有种方法是采用冗余结构,也称容错技术或故障掩盖技术,该方法是通过增加完成同一功能的并联或备用单元数目来提高系统可靠性的一种设计方法。当某些元器件发生故障时也不影响整个系统的运行。对于消减外部电磁干扰,可采用电磁兼容设计,目的是提高单片机系统在电磁环境中的适应性,即能保持完成规定功能的能力。

参考文献:

[1]麦山.基于单片机的协议红外遥控系统.电子技术.1998

[2]孟庆建张恭孝.单片机系统的电磁兼容问题[J].自动化仪表,2004

[3]周慧.单片机控制系统杭干扰技术研究[J].石油矿场机械,2007

干扰设计论文范文第3篇

EMC问题的出现是伴随着电工技术的发展而出现的。在传统EMC中主要通过抑制通信系统中的无线电波中的电磁干扰的方式来解决该问题。但是现代EMC问题中除了通信系统外还有非通信系统。如各类电子设备、计算机、家电产品等等在生产过程、运输及管理过程等环节出现的问题。能反映技术的现今与否最先是在军事领域,当然EMC问题也首先在军事领域得到反映。二战期间,美国军队在探讨EMC问题的基础上制订了无线电干扰。1946年期间通过多次测试美国国家标准协会颁布人类史上第一个标准民用无线电干扰仪器C63.1。二战结束以后EMC技术的发展是推动军事力量发展的主要动力。60年代起,EMC程序逐步扩展到军事材料的各领域。美国在这时期成立了EMC分析中心和制定了EMC计划。70-80年代时期,EMC技术扩展到商业领域,如出现电动工具干扰家庭娱乐系统、电控大门被开启等等。90年代以来EMC技术受到越来越多的人的关注,在日常中如果手机、个人电脑被处于开机状态被带上飞机会对飞机的无线电导航系统造成信号干扰,甚至会造成飞机失事。1996年我国主办了第四届全国电磁兼容学术会议。参加本次会议的人有上百人,100多篇相关学术论文在会上进行交流,论文涉及到EMC的各方面。

2EMC问题对策原则及措施

找出电气设备、电工产品等各种电磁干扰是解决EMC问题的第一步,也是提高电产品可靠性的关键。宏观上看电磁干扰主要来自四个方面,箭头为双向箭头,即任何一种电气设备都肯能会产生或者接受EMC信号,并且还会传输给其他设备。电磁干扰的四个方面主要是:电磁辐射(Ef)、信号传导S(f)、电源传导(Pf)以及干扰地线传导(Gf)。电磁干扰与信号发出的频率相关,因此我们可以把干扰当作频率的函数,为便于分析,各种干扰统一用(Nf)来表示(Nf)=E(f)+(Sf)+(Gf)+P(f)(1)若电气设备的电磁兼容性为EM(Cf),则可用评价不等式给出EM(Cf)≥N(f)+A(2)式中A———设备满足电磁兼容要求的安全余量EM(Cf)实际由两部分组成EM(Cf)=EMC(1f)+EMC2(f)(3)EMC(1f)表示设备自身具备的电磁兼容门限,EMC(2f)表示经电磁兼容设计后设备增加的那部分电磁兼容门限。由式(2)及(3)可以得到EMC(2f)EMC(2f)≥(Nf)-EMC(1f)+A(4)不同的干扰源对安全余量A的要求也不同,A=6~8d(B传导干扰)、A=8~10d(B辐射干扰),EMC(2f)也被称为干扰噪声衰减系数。我们可以根据式(5)定量作依据来进行EMC设计。除了对电工设备的电磁干扰来源进行设计以外,还可以分析电磁兼容,预测EMC的可兼容性设计模型。在混合电路中,仿真电路通过的前提下,必须考虑到电磁兼容达标与否,如果没有达标则血药对其进行修改调整电磁发射,以及重新选择设备器件。对电工设备的干扰源及接收器预测以,主要的电路途径结合分析后,即可对电磁兼容通过电脑辅助设计模型。

3EMC动向

在科学技术不断发展的同时,电工设备、产品的开发越来越多的领域涉及到EMC问题。由于考虑到EMC问题,在其约束下电子系统的设计显得更为复杂,电工产品也面临着同样的问题。在目前的文献研究中提出首先在固定的电磁环境下所研发的系统必须性能良好,第二该系统必须符合EMC标准。目前EMC的应用向各个领域开始扩展,相关的新理论、新技术也不断呈现。目前EMC干扰消除的方法是使用自适应性预测器(ALP),ALP主要是通过控制移动通信中的码分多址(CDMA)中的BPSK窄带干扰从而达到避免感染的目的当然现在很多单位都在研制关于降低计算辐射的技术。另外随着不断深入分析电磁危害,对EMC的精确测试引起越来越多的人关注。

4结论

干扰设计论文范文第4篇

为了进行干扰管理,首先应准确地刻画干扰。在实际的通信系统中,干扰有信息有特定的结构,并具有功率、频率和时间这些基本特征,随着OFDM、MIMO、协作、认知等技术的引入,干扰的频谱特征复杂化的同时,还增加了空间、波束、极化方向等新的特征,因此干扰具有多维度的特点。例如:采用OFDM技术,需要刻画干扰在多个子载波上的分布;MIMO技术的使用,增加了干扰波束的空间方向信息;协作场景中的干扰依赖于用户之间的关系;认知技术的引入将产生由于用户优先级不同而导致的非对称干扰问题。此外,在无线网络性能的分析、优化以及接入、调度和路由机制设计中,常常需要通过抽象对无线信道干扰进行建模,而准确地认识干扰是进行合理抽象的基础。

对于无线传输链路,可以通过构造干扰图或干扰矩阵实现对干扰的建模。特定的通信技术和信号传输方式也会给干扰带来新的特征,如MIMO,由于多天线及联合处理导致的信号空间特征,需要根据不同的数据传输之间的空间相关度对共道干扰进行定量评估。此外,在分层次的无线网络环境中,干扰的刻画与建模也需要根据具体的干扰管理需求在不同的层面上进行。采用上述干扰建模的思想,结合未来无线网络的特点,从多个维度(时间、频率、功率、用户行为、业务流特性、网络特性等)描述无线干扰的特征,并以不同的干扰参数作为不同的坐标方向,研究人员建立了完善的网络干扰表征与评价机制,并总结形成了具体的干扰空间描述以及干扰的运算规则,为设计具体的干扰管理方法与管理结构,改善网络性能提供依据。

干扰与资源的联合管理

资源的有效管理是现行无线通信网络的基础技术。干扰管理与资源管理存在密不可分的联系。干扰的产生源于资源分配的非理想性,并且干扰就是对资源的冲突使用。当多组通信链路共享相同域(频率、时间、空间)的资源时,它们之间的相互干扰将导致网络资源的浪费和网络性能的恶化。传统的干扰管理将干扰视为不利因素,通过设计各种资源规划、分配及调度机制实现干扰的消除或抑制。虽然这些方式能够在一定程度上实现干扰的管理,但同时也降低了资源的使用效率。

随着研究的深入,人们考虑通过有效利用干扰,将其作为可用资源的一部分加以对待。例如,网络编码正是在重新认识干扰的基础上发展起来的一种重要技术,通过巧妙地利用无线干扰,可以提高传输速率,改善网络性能。文献利用干扰信息设计调度、路由机制,获得通信性能的提升。近几年兴起的认知无线电和认知网络,可以看作是对传统的、固定的资源分配方式的动态化、共享化演进,其根本源于固定资源分配在规避干扰的同时降低了资源利用率。图2描述了干扰管理与资源管理的关系。对于无线通信网络,其资源分配策略存在非理想性,主要表现在会出现各种各样的干扰问题,以及以牺牲资源利用率为代价的干扰规避技术可能导致网络容量的降低。因此,需要综合研究资源的全局动态利用和干扰的管理,在二者之间进行合理折衷。一方面,从资源分配的角度,提升资源利用的合理性,抑制非合理因素,为网络容量提供增量;另一方面,通过对干扰状态信息的利用,对资源分配策略进行新的设计,助益于网络容量。为了进行联合管理,可以采用效用函数作为衡量指标。通过合理的设计,将多种干扰管理机制带来的效用纳入到效用函数中,从而包含与传统的传输容量相比更多的因素,这可以作为实现干扰与资源联合管理的一种思路。

智能动态的干扰管理机制

目前可用于4G标准的干扰管理技术包括频率复用、功率控制以及智能天线等。欧盟启动了FP7项目ARTIST4G,深入研究未来无线网络的干扰问题。对于复杂的网络,单一的干扰管理模式无法获得最优的网络性能,因此联合使用多种干扰管理方式才能最大化网络性能。美国弗吉尼亚理工大学的ThomasHou教授研究了通过联合使用串行干扰消除和干扰避免的方式提升多跳无线网络的性能。美国麻省理工学院的DinaKatabi教授通过联合使用干扰协调和干扰消除技术提高了802.11n网络的性能。欧盟FP7项目ARTIST4G的研究人员也提出了将干扰避免与干扰利用相结合的理论。

3GPP对小区间干扰协调(ICIC)进行了长期的研究,在Release8-11中均提出了不同的增强技术,从ICIC到eICIC再到FeICIC等,如表1所示。此外,从Release12的发展动态中可以看出,在干扰管理方面一个很有潜力的研究领域就是收发端的联合优化问题。无线网络的干扰环境具有动态特征,一方面源于网络本身,另一方面可能来自干扰管理行为。干扰环境的改变作用于干扰模型,而后者对接入、调度、路由等算法的性能有重要影响;反过来干扰管理机制的执行又会导致干扰的动态性和不确定性。因此,干扰管理与网络环境的关系不是静态、单向的,而是存在着反馈与互动。干扰环境作为网络环境的组成部分影响了可获得的干扰信息,干扰模型是通过对干扰信息的加工处理得到的,不同层次的干扰模型决定了相应的管理策略,而干扰管理行为又会导致干扰环境的变化,进而重新作用于干扰管理策略的设计。因此,从这一相互关系出发,结合协作、认知、资源管理等技术手段,设计智能动态的干扰管理机制或将成为未来研究的重点。

图3给出了智能的动态无线网络干扰管理体系。干扰感知模块负责对无线网络干扰环境进行感知,从而获得干扰的分布特征,并利用干扰的结构特点,形成描述干扰状态的具体信息。干扰管理决策在干扰管理方法库和干扰管理融合策略的支持下实现,前者包含了若干可采用的干扰管理方式,如干扰避免、干扰拒绝、干扰消除、干扰协调等,后者通过智能算法,产生融合的干扰管理策略,并对采用该策略后的网络性能进行预测。执行模块根据决策在网络和/或终端侧进行资源配置和信号处理等。干扰管理行为作用于无线网络环境,影响干扰感知模块开展新一轮的状态感知,并对网络性能进行评估。我们需要进一步利用学习机制,获得当前网络性能与预测网络性能的差异,以此作为干扰管理融合策略或管理方式的更新与修正依据,从而使干扰管理具有动态环境适变的特点。在各种干扰管理机制中,干扰协调(IA)是一种比较新颖并受到广泛关注的方法,它借助信号处理手段,在发射端构造发射向量,将接收机收到的干扰信号协调到特定的子空间中,从而使更多的自由度用于传输期望信号。IA最初是由Maddah-Ali等在研究MIMOX信道的自由度时给出,随后Cadambe和Jafar在由K对用户组成的干扰信道中应用了IA技术,并得到了相应的自由度结论。

目前对于IA的研究已经扩展到“X”网络、蜂窝网等。IA本质上是利用特定发射方式导致的干扰的结构化特征,并通过适当的信息交互实现多个数据流的传输,相关设计可以尝试在多个域(如时间、空间、码字等)中独立或联合进行。通过将IA与其他干扰管理方法相结合,如干扰消除(IC),网络通信性能可以得到进一步提升。此外,在协作多点传输(CoMP)方面,基于IA(IC)的设计也能够为解决小区间干扰,改善小区边缘用户的性能提供新颖的设计思路。对于认知通信,IA(IC)技术同样可以为干扰的有效管理,资源使用效率的提升提供帮助。

干扰管理与无线网络容量

干扰管理作为改善网络性能的重要手段,其与网络容量的关系具有十分重要的研究意义,相关工作可以对具体的干扰管理方法设计与评估起到指导作用。在未来无线通信网络中,频谱利用和用户决策行为的动态性,通信业务种类及其性能需求的多样性,以及多用户之间存在竞争、协作、信息交互等行为都将使网络容量的分析变得复杂并具有挑战性。经典的信息理论在通信发展过程中起到了巨大的推进作用,但随着通信技术的不断进步和新型无线通信系统的出现,无法使用经典信息理论去分析这些新型网络的容量。为了进行基于干扰管理的容量域分析,一方面需要准确的网络容量定义,可以参考近年来出现的注水容量、安全/行为容量、后香农容量以及认知干扰信道容量等;另一方面需要借助有效的分析方法。以无线AdHoc网络为例,文献[8]建立了经典的自组网网络模型,给出了用于分析无线AdHoc网络容量的理论基础,提出了无线AdHoc网络的两种容量定义,其中传送容量的定义首次将无线网络容量与传输距离联系起来,在自组网网络容量研究领域具有里程碑意义。在容量域分析方面,多用户信息论中的干扰信道容量域问题已经提出了近50年,目前为止已知的最佳速率域由Han和Kobayashi在1981年提出,Tse等人对干扰信道信息传输限以及协作体制下的干扰管理和容量域也进行了深入探索。此外,博弈理论以其在处理多用户的资源竞争与分配方面的独特优势,受到了广泛关注。上述理论与方法可以为干扰管理与网络容量关系的研究提供思路。

结束语

干扰设计论文范文第5篇

【关键词】有源视频干扰;硬件构成;软件设计;同步信号

1.引言

随着计算机技术特别是网络技术的发展,计算机已经广泛应用于国防、科技、工业、农业、商业、金融、交通、运输、文化教育、服务等领域和公共信息处理的办公自动化平台更是以计算机为中心和基础的。计算机已大量装备党政军要害部门。各种秘密情报被送入计算机进行加工、存储和传送。防止信息泄密,保障信息安全,已成为迫切需要解决的问题。

现代窃密与反窃密的斗争已经发展为高技术条件下的信息对抗,尤其是以计算机为代表的电子信息技术设备产生的(电磁)信息泄漏而带来的泄密隐患给国家信息安全带来的危害和威胁也越来越严重,因此备受世界各国的关注。

而如今,通过接收计算机外泄的微弱电磁波获取并显示一台微机荧光屏上的图像并不是一件十分复杂的技术。通常窃取这种微弱电磁波的方法是:用定向天线对准作为窃取目标的微机所在的方向,搜索信号,然后依靠特殊的信号处理技术清除掉噪声和干扰,将所需的微机视频信号提取出来并放大,这样微机屏上的信息内容就可以复现了。

计算机辐射主要有4个部分组成:显示器的辐射、通信线路(连接线)的辐射、主机的辐射、输出设备(打印机)的辐射等。通常引起信息泄漏的主要根源是计算机显示器的阴极射线管射出的视频电磁波,其次是通信线路与电源线耦合引起的电磁波泄漏,电磁波频率一般在6.5兆赫以下。对于这种电磁波,在有效距离内,可用普通电视机或相同型号的计算机直接接收。接收或解读计算机辐射的电磁波,现在已成为国外情报部门的一项常用窃密技术,并已达到很高水平。据国外试验结果,在1000米以外能接收和还原计算机显示终端的信息,而且看得很清晰。

对付计算机的电磁泄漏的主要防范措施可以从两方面考虑:

一是采用无源方法,即采用电磁屏蔽的方式;二是施加有源干扰的方法,即人为的施加有源干扰,利用干扰器产生特定的干扰信号和噪声使截获方收到的微机的视频信号淹没在干扰和噪声中,增加接收还原和解读的难度,保证计算机辐射的秘密信息安全。

两种方法相比较,屏蔽的方法适合于固定放置的设备,安装设计比较复杂,若处理不好仍然存在泄漏问题。有源干扰的方法适合普通的用户,对应用场合没有限制,使用方便。

2.总体设计方案

我们要讨论的是如何采用有源干扰的方案来保护泄漏的计算机视频信息的安全。干扰信号设计的关键是信号产生的模型设计。要使干扰有效,首先必须分析泄漏的视频信号的特征和截获信息方采用的信息提取技术。从信号处理的角度看,要获取泄漏的视频信息,对于视频中短时间不变化的信息,截获方可采取自适应信号增强技术来获取;而要提取视频中的变化部分的信息,则要采用自适应噪声或干扰对消技术来提取。而对于保密方必须针对截获方可能采用的各种措施相应对待。

视频信号具有许多自身的特点,它不仅带宽有一定的范围,而且在时域上信号具备周期性。如只考虑采用通带内的干扰方法,若截获方采用时间周期相关方法,就可以抵消带内的干扰,同样可以获得泄漏的视频信息。若干扰信号设计为与视频同周期的宽带干扰信号,以场间隔为时间周期,截获方可以采用自适应噪声抵消技术,经过一端时间的迭代后,同样可以消除干扰获取视频中的变化信息。因此,理想的有源干扰的信号应该设计为具有能够覆盖视频带宽,具有场间隔周期并且具有在时间上抖动(非平稳)的宽带干扰信号。

目前已有的干扰设备采用的信号形式大体有两种,一种就是宽带的随机噪声干扰,通过增强功率提高干扰的效果;一种利用微机提供的视频场同步信息,产生同步的干扰信号。还有就是上述两种干扰信号的合成。它们在实现过程中采用纯硬件逻辑构成,无论怎样均具有平稳随机信号的特征。要做到干扰的理想化,必须具备非平稳的信号特征。因此,我们在总结已有产品设计的基础上,采用微处理器通过软件控制的方法产生具备非平稳特征的干扰信号做干扰源,进一步加大了视频信息的恢复难度。

图1是信号形成的方框图。以场同步信号为触发周期的时变的伪随机扩频序列分别与多个载频信号相乘,再对它们的信号求和输出。

图1 干扰信号形成原理图

3.设备原理及硬件构成

3.1 设备原理

设备主要有数字模块(产生干扰信号源)、模拟模块(干扰放大和功率输出)及电源模块组成。

3.2 数字模块

数字模块由单片CPU和时序逻辑与组合逻辑构成。CPU主要产生符合要求的扩频序列,利用场同步信号产生时间相关的平稳随机干扰。通过逻辑与和或的关系实现信号的调制,合成出干扰信号源。干扰源送模拟部分使用。CPU还提供的状态检测与数字逻辑工作正常与否的指示。

3.3 模拟模块

模拟模块对数字模块送来的干扰进行功率放大,放大的干扰通过法向天线辐射出去,同时耦合到交流电源线上,经过电源线辐射出去。

3.4 电源模块

电源模块由降压变压器、整流电路稳压电路组成,为通用的设计方法。提供模拟模块和数字模块的电源供应。

4.软件构成及工作原理

4.1 工作原理

CPU检测外部送来的视频场同步信号,当有该场同步信号时,状态指示灯点亮,同时开始产生干扰信号。这样设计的目的,一是起到监测的目的;二是在没有视频信号即计算机未开机的情况下干扰不向外辐射,减少不必要的电磁污染,同时降低电磁辐射对人体的危害。

CPU检测到外部送来的视频场同步信号后,产生随机的扩频序列,其随机性受时间因子调制,而时间因子又由一个伪随机序列抽样产生。从而产生时变的干扰序列,另外,再依据同步信息产生同步的随机序列,该序列以同步信号周期为序列长度。它们合成的信号作为数字信号的输出。

4.2 软件设计

图2 CPU程序框图

5.结束语

该方案是在总结了以往的干扰器性能与功能基础上设计的。采用了扩频技术和依据场同步信号提供同步基准来产生非平稳随机噪声和强相关同步干扰,防止信号截获方采取自适应增强获取视频中不变的信息与采用自适应抵消技术提取视频中变化的信息。具体的实现过程中采用了可编程器件和CPU协同工作方式,使设备的体积小,可靠性高。软件设计采用高级语言设计,充分利用标准库函数,在达到信息安全的同时,增强了软件的可靠性和可维护性。

参考文献

[1]吕立波.微机视频显示信息防辐射泄密干扰技术的研究[J].广东公安科技,2008(1).

[2]朱海涛,朱大立.新一代视频信息干扰器技术展望[J].保密科学技术,2011(09).

[3]李海泉.计算机的防电磁泄漏技术[J].微型机与应用,2000(10).