引自【读懂通信】网站的特稿专栏
: l, F( b# F! Z3 y1 u% p \ 1. 什么是噪声与干扰
3 |( {% R. D! n7 s 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。
0 I/ W0 V* T0 R/ w( H! ^ 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。 ( u" b: Q8 c6 v/ F! R3 D
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。
i8 A2 z5 X" E- ]! N0 d8 [% x: N 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。
1 w0 D' s/ h/ H; V+ r 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。
3 Y, [9 r8 [! s- R- d% c 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。
9 _# B( i4 H+ Z$ ~7 P% O+ e$ f% m 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。 2 M `% F& Q7 P' K9 U+ h
显然，这些比值越大，噪声和干扰的影响越小，接收效果越好。 , }/ a2 s- L, g& m
2. 如何抑制噪声2 f; F- K* c8 }
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。
( L+ `1 W! k9 Q7 L" q3 l 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。
) t: U) @. _; k+ q 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。
6 l& o6 q9 ?5 k' J# R2 g) w2 S 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。
8 _/ l, q) E! `9 V t9 @% W 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。 3 R, T% V( \1 L# }
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。 ( K* I8 Y2 t6 g+ d, {& r
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。 7 J) T- u( Q6 F' i R& U
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。
6 _, r( F/ D3 R5 O 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。 }* s6 f/ {# ^$ n/ Y' A1 }% x' g8 D
3. 如何对抗干扰
! v) Q0 ~; ^- g! T0 {* ?" @ 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。 * D n# C. H" e* }+ 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。 - _; x% [2 I& l. f p/ m
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。
5 M" u' |% z1 H 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。 6 T9 p c" i z* J# U _
解决这个问题，需要借助通信技术中的核心技术——正交。 9 _& ?; }2 ?, D; V( P# C' O6 M
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。 0 e1 V$ D. {. R1 V/ m2 |* z
( A5 b: F4 u& k$ d! V1 a6 b& I 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。
- d2 \' N4 N& k 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。 2 d w% L; _0 P0 n- }- }6 l
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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* ]* U- H" V% ^# X0 Q! X8 W 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。
8 x1 J4 V0 X! W9 J 4. 什么是扩频技术& b. N _0 s$ i6 ?9 a" E9 b( ]3 t
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。 4 m) R5 z2 D; a: Y" m/ m
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。 $ _" N( y- z, G p
这样大费周章，目的是为了对抗干扰。
- y! W& U3 {4 B4 n% l8 U# M4 B 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。 ( P0 [+ g' Q5 C2 J7 M, c- d: L
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？
! D* [4 ?8 t+ F+ \0 n2 V 这就是扩频技术的出发点。
1 m# F$ A) ~1 ^# f 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。
% f e; @; f5 R. X9 E5 Y 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。 & L( ^: V( d, H$ H! L7 i- q
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。 3 V) M$ F% ?& H* Z2 e5 V
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。 - O" ^: X/ h' D/ f: q l7 _& b
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5. 为什么说扩频无助于抑制噪声3 X8 l6 D G7 g9 }: I7 r' t
扩频是对抗干扰的好办法，那么扩频能抑制噪声吗？ ( u' s2 L: Y" z& S2 T/ x$ P
很遗憾，不能。
& `, L/ b( O8 S9 L' h6 Q 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？
( q' [* }5 ?. b/ U 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？ 3 a9 Z2 q% z) o
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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