引自【读懂通信】网站的特稿专栏
. A2 [" b% F: C W 1. 什么是噪声与干扰
3 [: ]8 K, p. Z! e 这两者非常容易混淆，因为有太多类似的地方，一句话，都是通信过程中极力避免的信号，都是接收有用信号时最不想收到的信号。 # e' G/ j* P5 c6 a7 S2 L
接收机接收信号时，基于一定的频段，有一段带宽。只要一接收，除了有用信号，噪声与干扰信号就不请自来。这就好像家里打开门窗，想让新鲜的空气进来，结果尾气、油烟什么的也跟进来了。
! ^6 }! ]/ ]/ ^" W+ V 虽然对有用信号的伤害是一致的，不过两者还是有很明显的差别。简单说一下，噪声是内在的，而干扰是外在的。
+ L* A3 T$ E( I- H3 l 因此，假设有一天停电了，这时我们还能收到的信号就是噪声；而正常情况下，总是又能收到噪声，又能收到干扰信号。 # @% N$ Y, Z( c( N; A- p
噪声是内在的，全向的，无时无刻不在，无差别的；而干扰是外在的，不同时间、不同位置上，干扰是有差别。
" q. K* l/ ~ {% y 附带说一下，我一开始也是把噪声和干扰混为一谈的，后来才区分开来。 " ?# a8 H* M( v
衡量噪声、干扰的大小用SNR、SIR以及SINR，分别代表有用信号与噪声功率比、有用信号与干扰功率比以及有用信号与噪声和干扰功率比，分别简称信噪比、信干比和信噪干比。 - M) g$ W, }1 J
显然，这些比值越大，噪声和干扰的影响越小，接收效果越好。
2 D& A5 b. e; M/ W, o% e 2. 如何抑制噪声
! k* B+ O! o7 R# A8 s5 D$ K 前面讲过，噪声是内在的，因此也是必然存在的，绕着走的想法就可以不用考虑了。
5 O B, t3 d) n2 z8 r* |4 K# Z 虽说要与噪声共舞，不过我们还是可以控制噪声的大小，从而来抑制噪声。
7 ]3 \- z0 N. a8 h 首先，噪声分信道噪声以及器件噪声两部分，主要是电子的热运动造成的，因此，利用温度去抑制噪声是一个非常重要的途径。
3 U2 _/ I- Y% ^* d 其次，信道噪声的特点是高斯加性白噪声AWGN，频谱上是均匀分布，因此接收机的带宽越大，收到的信道噪声就越多。 $ W$ G, S7 k9 o1 p& l5 R$ K
综合这两个因素，要想信道噪声低，显然工作温度越低越好，信道带宽越小越好；要想器件噪声低，器件的选材很关键。 ! n$ N. `# z0 u3 b" ~) q1 j2 q- Z
通常通信系统中信号带宽是确定的，为了降低噪声，只能把工作温度降低，例如低只有十几K，利用超低温，获得超低噪。 D! x& _0 N) a! C
什么时候需要用到超低噪呢？就是深空通信了。由于探测器距离遥远，而且发射功率也是受限的，即使采用几十米口径的抛物面天线，有用信号的功率也微乎其微，这时噪声就成为大问题，需要采用超低温来接收。 2 G4 n& C3 B( `8 @* P9 ^
不过我们常用的移动通信系统没有这个问题，终端与基站的距离再远，比起深空中的探测器，那是零头的零头的零头，所以噪声根本不是问题。
3 s- \( G$ m I2 h- T. I7 J/ v9 l 虽然噪声不是问题，但是干扰就成了大问题，接下来我们来看如何对抗干扰。
5 H) n1 c( [4 x/ W* }& z 3. 如何对抗干扰' }, r! g0 h* L6 t& }& r: b7 S4 t
干扰其实种类非常多，通常可以分为系统内的干扰和系统间的干扰。 3 ~6 }" E) G! I1 u& O
系统间的干扰处理比较简单，大家各行其道，各有各的工作频率，比如GSM、WCDMA、LTE就定义了不同的工作频段，互相错开。 6 ~5 Z% R0 _0 V0 I" X, F
当然，如果大家硬要挤在一个频段里面，比如GSM1800与LTE，PHS与LTE，TD-SCDMA与LTE，就需要建立一个频率的保护带，类似三八线这样的非军事区，将两种系统隔离开。 6 f$ q j2 `0 K
对抗系统间的干扰不是今天我介绍的重点，今天我介绍的是对抗系统内的干扰，更明确地说，就是同一运营商同一系统内设备间干扰。
9 P4 C* x* |9 y+ P' Y9 } 解决这个问题，需要借助通信技术中的核心技术——正交。
8 y. m! ?+ p7 K" }& v, K- i- R 正交是我最推崇的通信关键技术，我认为正交是通信网络之魄。
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" ~) L7 o3 P/ S) T 有了正交，我对其他人以及其他人对我，就不存在干扰了，于是天下太平，一派祥和。 ' {" n |5 |9 q2 q6 ?" X# @
可惜天下没有这么简单的事，正交好是好，但是实施的条件太苛刻，一旦用户数量上来，无论是功率正交还是能量正交，无论是TDM还是FDM，都会陷入捉襟见肘的境地：可正交的资源太有限了。
7 R, w8 D, X- s- ` 这篇文章介绍了除了正交，各种移动通信系统对抗干扰的方法，也可以参考一下。
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这其中，扩频技术就是对抗干扰的佼佼者。扩频技术又可以看成是一种准正交的技术。 ; P, J5 Y+ }- _9 ^0 ?
4. 什么是扩频技术
; V7 u i& W8 V! g8 F( e4 Q; { 扩频技术就是用远超过信号带宽的带宽来传信号，实施的方法也很多样，常见的有直接序列扩频和跳频。
* ?' w ?/ j y- A% D, d8 k 那么为什么要用非常大的带宽来传信号呢？关键在于，原来的窄带信号经过扩频处理后，频谱发生了根本性的变化，从窄而高，变成了宽而扁，类似于用锤子，把金属锤薄了，使得信号的功率大为降低。
' [6 p! a! ~/ @2 V4 n9 ]$ c! N 这样大费周章，目的是为了对抗干扰。
" V: g" n1 a' E& n 在准正交系统中，信号之间由于不正交，必然是相互干扰。前面也讲过，干扰信号的特点是差异性明显，SIR时好时坏，这样接收机处理起来难度太大。 ! Q7 Q( r2 I3 @" t
如果干扰无法去除，那么退而求其次，把干扰转换为噪声的特性，比较均匀，行不行呢？
$ Q1 I9 d; o8 X/ n 这就是扩频技术的出发点。
# x' x6 d5 P3 a$ v8 [5 l% ? 在扩频技术中，直接序列扩频就是利用伪随机序列，实现了信号在时间上的噪声化，这样虽然还是有干扰，但是已经可控了。而跳频也是类似的，实现了干扰在频率上的随机化。 ! @4 ?) s, Q) A, U) y3 L& Z
当然，扩频技术能够成功，还在于覆水能收：宽带的摊薄的信号，经过处理后，还能收拢还原为窄带的峰值信号。 7 L3 P( `; [5 m; I
这样，很多窄带上的强干扰，被扩频成了宽带上的噪声，接收机处理起来就稳健多了。 * F/ b P3 G# z+ I4 f- c
附带说一下，这里有扩频的相关深度阅读文章，涉及比如扩频能不能省功率、扩频增益越大是不是抗干扰能力越强等等问题，还是值得认真一读的。 . t1 I" @4 [$ a
. d( f6 E, D. H5 R+ B8 J' Z7 C 5. 为什么说扩频无助于抑制噪声
3 ?" D3 l4 m! D7 ] 扩频是对抗干扰的好办法，那么扩频能抑制噪声吗？
9 N! T+ r9 s% S$ j u9 ^ 很遗憾，不能。
3 w" N2 e R" S2 \. z- _ 前面我们讲到，噪声是均匀的，接收机的带宽越大，收到的信道噪声就越多。因此，采用扩频技术后，原来1MHz的带宽扩到100MHz，噪声自然增加100倍，这不是与抑制噪声的目标南辕北辙了吗？
7 ?$ Z0 b$ {3 u; E4 Z" X7 K X% i# h+ S 因此，扩频不能抑制噪声。其实，扩频能对抗干扰已经是物有所值，何必一定要让扩频成为全能模范呢？ ! k5 S% t; {7 q6 e: _0 O( |' L, V
由于扩频无助于抑制噪声，自然也算不上深空通信的关键技术了。
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