作者簡介：張紫薇（1994— ），女，助教，碩士；研究方向：信息處理與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。

摘要：文章利用現(xiàn)有方法抑制載波通信過程的干擾時，難以有效分離干擾信號。為此，文章設(shè)計了新的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備載波通信過程干擾抑制方法。文章通過引入優(yōu)化后的小波閾值方法，對物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備載波通信進(jìn)行去噪處理；采用獨立分量分析分離不同信源的通信信號；按照信道編碼、中頻調(diào)制以及調(diào)頻流程，對載波通信干擾進(jìn)行批量抑制；通過連接收發(fā)通道與重建通道，實現(xiàn)通信傳輸。實驗表明：新方法可以有效分離原始信號中的干擾信號，提高通信質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；干擾抑制；載波通信；終端設(shè)備

中圖分類號：TN913" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0" 引言

在物聯(lián)網(wǎng)中，終端設(shè)備之間的通信至關(guān)重要，直接關(guān)系到數(shù)據(jù)的傳輸效率、實時性以及整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。載波通信作為物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備之間常用的通信方式，其性能優(yōu)化和干擾抑制一直是研究的熱點。

沈小渝等［1］結(jié)合聯(lián)合估計過程，提出了一種無線通信網(wǎng)絡(luò)干擾抑制算法；董丹丹等［2］通過改進(jìn)變分模態(tài)分解，實現(xiàn)對電力線寬帶載波通信干擾耦合協(xié)同抑制；穆巍煒等［3］結(jié)合環(huán)形陣列，對地面無人裝備集群通信干擾進(jìn)行了抑制。雖然這些方法在一定程度上提升了通信質(zhì)量，但在面對復(fù)雜多變的干擾環(huán)境，單一的干擾抑制策略往往難以取得理想的效果。

隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的不斷增加，通信資源的有限性使得干擾問題更加突出［4］。因此，如何綜合考慮多種因素，設(shè)計出更加高效、靈活的干擾抑制方法，成為當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備載波通信領(lǐng)域亟待解決的問題。為了解決上述問題，本文研究了物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備載波通信過程中的干擾抑制方法。

1" 物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備載波通信小波去噪處理

在物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備載波通信信號的去噪處理中，本研究引入了經(jīng)過優(yōu)化的小波閾值方法。該方法的核心在于設(shè)置一個合理的閾值，通過對信號進(jìn)行量化處理，能夠精確地識別并分離出噪聲信號［5-6］。噪聲的量化結(jié)果為：

v′=v，|v|≥k

0，|v|lt;k（1）

其中，v′為閾值函數(shù)；v為小波系數(shù)；k為量化系數(shù)。

通常，噪聲信號具有不連續(xù)性，這種不連續(xù)性在信號處理的后續(xù)步驟中，特別是在對信號進(jìn)行重構(gòu)時，可能會引發(fā)振蕩問題。振蕩問題會導(dǎo)致信號中的有用信息被扭曲或丟失，從而對整個通信過程造成不利影響。為了有效解決這一問題，本研究引入一個調(diào)節(jié)因子，旨在通過調(diào)整公式的連續(xù)性和平滑性，從而減弱或消除由不連續(xù)性引起的振蕩現(xiàn)象。通過設(shè)計和優(yōu)化調(diào)節(jié)因子的參數(shù)，能夠確保新的公式在保持原有性能的同時，更加穩(wěn)定地處理信號，避免振蕩問題的出現(xiàn)。

2" 通信信號分離

本研究經(jīng)過小波降噪處理，成功地去除了噪聲信號，使信號更加純凈。但是，在基于2個獨立信源的情況下，必須保證各輸出信號彼此獨立，才能達(dá)到完全分離的目的［7］。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，本研究采用獨立分量分析的方法，借助對照函數(shù)來評估信號分離的效果［8］。獨立分量分析的目標(biāo)是從觀測信號中分離出獨立的源信號。假設(shè)觀測數(shù)據(jù)X是獨立源分量S的線性組合，則存在：

X=S×A（2）

其中，A代表混合矩陣。獨立分量分析的目標(biāo)是找到一個估計矩陣W，使得輸出信號y（t）=Wx（t）能夠最大限度地接近源信號s（t）。通過計算并優(yōu)化相關(guān)統(tǒng)計量，可以找到最佳的分離矩陣W，從而實現(xiàn)源信號的分離。

3" 載波通信干擾批量抑制

將上述獨立分量分析技術(shù)有效地應(yīng)用于載波通信干擾的批量抑制中。首先，調(diào)頻信號會經(jīng)過一系列的處理步驟，包括信道編碼、中頻調(diào)制以及調(diào)頻序列的獲取。這一系列處理旨在確保信號的穩(wěn)定性和可靠性，為后續(xù)的處理提供高質(zhì)量的原始數(shù)據(jù)。處理后的信號序列J（n）代表了載波通信的基礎(chǔ)信號。

為了模擬真實的通信環(huán)境，本研究采用功放與梳形濾波器相結(jié)合的方法，將干擾信號轉(zhuǎn)化成梳狀的阻塞式干擾。這種干擾信號以其特定的頻率分布和強度，對載波通信產(chǎn)生干擾，影響通信的質(zhì)量和穩(wěn)定性［9］。本研究中，為了有效應(yīng)對這些干擾，在多個設(shè)備載波通信的接收端設(shè)置了2根天線［10］。通過2根天線的接收數(shù)據(jù)，算法能夠精確地識別并分離出各種干擾信號，確保了通信信號的純凈性和穩(wěn)定性。

4" 收發(fā)通道與干擾抑制重建通道連接

針對物聯(lián)網(wǎng)無線通信基站的頻帶起伏（-2～+2 dB），本研究采用數(shù)字衰減器、移相器等作為控制系統(tǒng)的核心部件。其目的是產(chǎn)生較弱的非線性信號，使電路及電路板的結(jié)構(gòu)變得簡單。在物聯(lián)網(wǎng)無線通信的接收過程中，存在3種主要的強制干擾信號源：發(fā)射信號通過環(huán)形器的泄漏、收發(fā)器駐波反射的信號以及發(fā)射通道的直接發(fā)射信號。為了有效抑制這些干擾，由發(fā)射器發(fā)出的傳送信號，先通過一個耦合器及一個環(huán)行電路，進(jìn)而對這3部分自干擾信號進(jìn)行重建。這一重建過程包括信號的延時、調(diào)幅和調(diào)相，以確保重建信號的準(zhǔn)確性和有效性。自干擾信號的重建可以通過以下公式表示：

C=α×Xx+β×Xf+γ×Xs（3）

其中，C為重建信號；α、β、γ為泄漏、反射和發(fā)射信號的權(quán)重系數(shù)，取值取決于具體的電路參數(shù)和通信環(huán)境；Xx為泄漏發(fā)射信號；Xf為發(fā)射信號反射量；Xs為發(fā)射信號。RF干擾對消電路使用了2個發(fā)射、2個接收的重構(gòu)信道，將其與電路相連。這種設(shè)計能夠更有效地抵消自干擾信號，提高通信質(zhì)量。

5" 應(yīng)用與分析

5.1" 實驗準(zhǔn)備

為了驗證本文方法的有效性，設(shè)計如下實驗。

首先，準(zhǔn)備射頻板，用于處理射頻信號。其次，準(zhǔn)備基帶板，用于處理基帶信號及部分協(xié)議?；鶐О迨俏锫?lián)網(wǎng)終端設(shè)備通信的核心部分，負(fù)責(zé)將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)幕鶐盘枺幚硐嚓P(guān)的通信協(xié)議。此外，為了實現(xiàn)與上位機的通信和數(shù)據(jù)傳輸，還需要準(zhǔn)備接口板，用于連接讀寫器與上位機。接口板提供了穩(wěn)定的通信接口和數(shù)據(jù)傳輸通道，確保實驗數(shù)據(jù)的實時性和準(zhǔn)確性。最后，將射頻板、基帶板和接口板連接成基帶自干擾抑制讀寫器硬件。

5.2" 可行性驗證

在本文方法應(yīng)用的過程中，選取示波器在數(shù)字干擾抑制干燥比為-75～-25 dB范圍內(nèi)的信號，對其進(jìn)行干擾抑制。測定在不同數(shù)字干擾抑制干燥比情況下的抑制量，發(fā)現(xiàn)當(dāng)干擾信號的干燥比從-25 dB逐漸變化到-75 dB時，本文干擾抑制方法展現(xiàn)出了出色的性能。具體來說，隨著干燥比的降低，即干擾信號強度的增強，干擾抑制量也呈現(xiàn)明顯的增長趨勢。當(dāng)干燥比為-25 dB時，本文方法能夠?qū)崿F(xiàn)19 Hz的干擾抑制量，這一數(shù)值已經(jīng)相當(dāng)可觀，能夠顯著降低通信過程中的干擾影響。當(dāng)干燥比降低到-75 dB時，抑制量增加到37 Hz，說明本文方法在面對高強度干擾時依然能夠保持高效的性能。

5.3" 分離干擾信號效果分析

準(zhǔn)備一組包含2種不同干擾信號（梳狀阻塞干擾信號和跳頻干擾信號）的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備載波通信信號，信號頻率為250 kHz。應(yīng)用本文方法對該信號進(jìn)行干擾分離，得到如下結(jié)果，如圖1—2所示。

分析圖1和圖2可知，本文方法能夠從復(fù)雜的原始信號中精確地分離出2種不同類型的干擾信號，這一結(jié)果不僅與所預(yù)期的干擾信號類型相吻合，更在實際應(yīng)用中驗證了方法的準(zhǔn)確性和有效性。

6" 結(jié)語

本文對物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備載波通信過程中的干擾抑制方法進(jìn)行了深入研究，通過實驗驗證了該方案在提升通信性能、降低干擾影響方面的有效性。

隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景的不斷拓展和設(shè)備數(shù)量的持續(xù)增長，通信干擾問題將更加復(fù)雜多變。因此，未來的研究應(yīng)更加注重跨學(xué)科的融合，結(jié)合機器學(xué)習(xí)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，實現(xiàn)更加智能、自適應(yīng)的干擾抑制，同時還應(yīng)關(guān)注通信資源的優(yōu)化分配和高效利用，以應(yīng)對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量激增帶來的挑戰(zhàn)。

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（編輯" 王永超）

Research on interference suppression method for carrier communication process of Internet of Things terminal equipment

ZHANG" Ziwei

（Department of Information and Engineering， Xinjiang Institute of Engineering， Urumqi 830000， China）

Abstract：" It is difficult to effectively separate interference signals when using existing methods to suppress interference in carrier communication processes. Therefore， a new method of interference suppression in carrier communication of IoT terminal equipment is designed in this paper. In this paper， the optimized wavelet threshold method is introduced to denoise the carrier communication of IoT terminal equipment. It uses independent component analysis to separate communication signals from different sources and batches suppression of carrier communication interference according to channel coding， intermediate frequency modulation， and frequency modulation processes. By connecting the transmission and reconstruction channels， communication transmission is achieved. The experiment shows that the new method can effectively separate interference signals from the original signal and improve communication quality.

Key words： Internet of Things; interference suppression; carrier communication; terminal equipment