引自【读懂通信】网站的特稿专栏
& ^1 [4 D/ z- ]& [: A4 v 1. 什么是噪声与干扰9 j7 M; D) F/ q2 i; g4 ?% ^
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。
& ~6 w5 @, w7 B 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。 # z, w6 D. N. F) l: E# r
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。 ( Y4 l' n2 @$ o/ B. b4 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。
* @5 {: ] a) ~ 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。
* U5 w- Z, P, Q5 R5 S 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。 & L9 S! t+ Q/ o# i1 _# A
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 ^& N7 a9 y2 ^& L) W9 L6 q
显然，这些比值越大，噪声和干扰的影响越小，接收效果越好。
4 i$ J% [3 d/ e1 v1 y 2. 如何抑制噪声0 r+ E3 t* n, ~ F+ d' n
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。
" G2 Q) q2 B5 }# ~0 `; O 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" E9 n/ f" E2 p8 M" N `" q2 z, |
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 R" d/ H) Q @5 W/ M 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。
4 R* u& E$ V9 l6 X( g* 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。
2 x" {8 e0 a) I. o3 @0 r; _+ 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。 4 m: e% s2 X, N; V4 \8 J
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 c- v+ R7 t2 Q( V4 n8 v; l 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。 $ }( u. _ `/ {' ^- U7 u+ P1 V8 f* Q+ z
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。
9 B' n% D# e- M( Y 3. 如何对抗干扰
1 u# C* C ~6 e; x4 E1 f 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。 ; c0 Z, F, t7 _: T/ z6 [
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 I- F# t. u) {% m8 i+ W 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。 , K6 J9 b/ ?0 M
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。 / H0 f* Z( P4 F6 v5 ?9 O+ k
解决这个问题，需要借助通信技术中的核心技术——正交。
! |! W& R/ ]) h# ?( C' O 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。 / z& }" a% r* j5 {
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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 A1 V& K0 S! H- Z
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。 9 y: A8 E& S+ R. Q8 {
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。
5 I: I" B) o1 x 4. 什么是扩频技术, i" ~( @7 g' o; o; h
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。 7 } N3 c$ s* A4 V' 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。 , P+ w2 x' w4 h/ h' A. f
这样大费周章，目的是为了对抗干扰。
; J0 G- |& N+ O1 A1 _ 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。 & @" D' N4 ?7 i5 z" b6 g
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？ ) N$ D1 A. p4 \% Q
这就是扩频技术的出发点。
5 J/ n# X* E1 r$ f+ A6 j 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。
/ I& s& A+ Z, `9 _* _) O 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。 + o" i6 } ~# T+ M
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。 ; ]. p+ v7 N& C' f/ s" I+ w7 }( e
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
6 s: i4 }. k# \5 _( I0 S 扩频是对抗干扰的好办法，那么扩频能抑制噪声吗？ , F a& z# D% Z2 R
很遗憾，不能。
9 B% H1 ^0 h: b 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？
- B" I8 o3 G& R- _' j 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？ / c! ?1 ~) S; B/ f- }
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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