引自【读懂通信】网站的特稿专栏
5 y7 m V! m; n: @- d3 z* @9 ? 1. 什么是噪声与干扰4 U( P' g% Z E U 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。 * L+ y2 p5 V- ?( r+ d$ t" Y+ @" g
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。
9 {, e, _$ A, G" Z7 o; m- i 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。
7 A0 a$ T% B7 x0 z 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。
# B' J$ b! _; V6 l! E1 p" e: q 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。
8 \5 E& j7 Q% ]6 ~ 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。
) ?! ^4 k9 a& e: j; W4 r; ^ 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。 8 r3 p- t& l: s; g- m0 D
显然，这些比值越大，噪声和干扰的影响越小，接收效果越好。
: d, [7 T1 G- Z1 w) |3 s 2. 如何抑制噪声
6 R/ w2 o) c0 m: j9 m# P; n0 s 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。
2 \9 I5 x" B& u1 {6 n, a7 y" y 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。
0 j [0 T5 L7 u- {. L6 J 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。
! y$ N4 u$ u! |0 [" j* V5 l( C 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。
) R1 T! Z$ L, O' m8 r& e! C 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。
^/ C2 a0 }5 F8 B m e 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。
- A% J+ V# A5 k 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。 " z+ b8 z! z5 z$ \9 I
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 [) R0 c8 { v7 ^; 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。 ) i3 I- A5 K; H) _- I
3. 如何对抗干扰$ W1 }# S' @/ J5 y% V
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。
+ W, r# M6 e1 Q4 X 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。
, V) Y; [* q! i) t 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。
& S7 |3 a6 ~$ U! p 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。
* U# x" I; w5 h) ^$ E/ q) ^' P 解决这个问题，需要借助通信技术中的核心技术——正交。
. |/ R3 W! C! r+ F9 C: ~, v) ~ k 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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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。
2 v7 g" B- L: Y' i' t 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。 6 j+ i' S* ?' | @2 g
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。
3 C+ i0 D3 Z2 p+ f 4. 什么是扩频技术5 I' S9 A8 o$ C
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。
1 c' u8 r4 N0 {9 Y/ [) E' _, ?: q+ F 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。
/ W' t. @/ u+ e1 o) m' t! ^ 这样大费周章，目的是为了对抗干扰。
9 F8 J4 Q. ^: W5 [+ w! { ~: V 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。
: ]2 R0 e7 V5 E% B: d/ n 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？ - Z! F7 N6 c% F
这就是扩频技术的出发点。
9 S3 ]; i/ i3 j9 m# C4 o 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。 $ s( L. L) R9 e' G+ ^# v' x4 F! g
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。 % y9 D/ O" C0 q9 W
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。 " ?" y0 A3 v7 P, V x& x$ ^& {) h
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。
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5. 为什么说扩频无助于抑制噪声
' L( ]/ z! n( u3 Q3 V 扩频是对抗干扰的好办法，那么扩频能抑制噪声吗？ # p5 m4 H' b# A; R; S
很遗憾，不能。 , e0 `' u) f7 s2 e6 y
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？ * }) e* ~2 J6 A6 v
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？
; x# |7 t1 {7 r! J" B; ? 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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