引自【读懂通信】网站的特稿专栏
, s& q: R3 Z6 F0 r% A3 Z+ L ?( \ 1. 什么是噪声与干扰9 I: ]% l) p3 j# t0 E- N$ V
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。 8 q4 I9 A& e1 I6 R: 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。
8 D# A) x. m4 d2 _$ k p 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。 ( a ~" o, H+ J, T' r
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。
- V. \- [% f) M4 i 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。
) } ^. L; r% p; I* ^ 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。
* Q! k! l3 L8 L$ ^2 Q( U- U2 _ _ 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。
7 e5 W# w% f' G 显然，这些比值越大，噪声和干扰的影响越小，接收效果越好。 5 k( @* C2 ]! s' G0 a$ u: l" j
2. 如何抑制噪声
! K* j, }* C' M& i) o 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。
6 T. {" {2 s8 n# y! P 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 |$ ~+ d, T- E. s 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。 % c) {2 V. ^ W; 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。
/ M$ T9 V B% O6 T6 j5 w% E: ~ 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。
- a1 J8 v# d5 I 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。
3 w7 j, q0 d/ K: l 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。
+ K& I5 ^4 f2 C6 F+ l, m) L( t/ r 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。 , x# A' H+ N0 ~9 I& E3 \9 P$ F0 X
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。
3 ^' B; U. c3 J 3. 如何对抗干扰
# ]9 W! W! l4 z+ @6 d 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。 + p+ N. O+ Y3 K
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。
; a; h( v! D; B' B* X& [, k" a 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。 2 L! R) K+ J; f" i) y; |) P& u1 J
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。
: J/ J6 p1 F1 _4 k' v1 L' w 解决这个问题，需要借助通信技术中的核心技术——正交。 2 v' W# _7 M3 C, V- D9 Z
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。 5 u- @4 l* ?$ j1 J
/ O6 |( g7 I# ~* |- m) U5 p 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。 ( [! L1 J% Y7 u: b$ O S$ w* K) C# i
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。
3 s0 H! I( y% m5 R; R% J# c2 \) ?" P* [ 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。 9 J: Z4 U& q% X5 d' O
" r) Z8 L G& b/ L 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。 - B7 d8 k6 J$ \: x' s R1 n. U- ^
4. 什么是扩频技术0 y" p8 _6 C" V$ V
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。
( c0 A2 Z+ m8 o& D. U6 Y 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。 * b" a4 O k D
这样大费周章，目的是为了对抗干扰。
- V2 p, r# b9 x( m9 [ 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。
; Y0 @( K- ~' ^/ H# A 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？ % l: ~2 F! O1 L8 ^
这就是扩频技术的出发点。 6 m I( O' f9 t" s8 g3 ~2 X1 h
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。
; M6 B3 J! L2 U- o, ~ M 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。
! N7 s5 V* [: M9 ^- W% V1 } 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。 + ^% i7 [& n" r0 ?
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。 & q) Z* y) j7 z% p' L
$ b4 v1 l. K( j) b5 X2 { 5. 为什么说扩频无助于抑制噪声/ \) e* F0 x. r" A, W" {$ i+ F
扩频是对抗干扰的好办法，那么扩频能抑制噪声吗？
& T# O ]( Y, p, E+ K% G 很遗憾，不能。 ' o. p6 Z2 ^( i9 n1 \5 p
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 y& b4 t# [/ G) {$ e9 e- L 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？
( L$ X) J# G( k' Y [" W7 s 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。 : A, R1 f) I) v' O( I
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