LTE系统中无线干扰的分析与研究

谢世鑫

摘   要：随着科学技术的不断进步与发展，移动通信设备应用越来越重要、越来越广泛，象LTE系统就是其中之一。但从近些年LTE系统运行实际情况来看，该系统在运行的过程中容易受到无线信号的干扰，导致人们日常生活中通信网络应用效果不佳。基于此，该文将着重分析和研究LTE系统中的无线干扰问题。

关键词：LTE系统;无线干扰;解决对策

中图分类号：TN929     文献标志码：A

0 引言

随着研究的不断深入，LTE系统越来越完善。在通信安全方面，LTE网络采取了更高级的安全措施，象加强认证和密钥协商机制等。这些措施很好地解决了网络所存在的漏洞缺陷。但是，立足于现实层面对LTE系统运行实际情况加以分析，确定其容易受到无线信号的干扰，象上行链路干扰或下行链路干扰，导致系统无法良好运行，导致整个地区的网络瘫痪。为了尽可能地避免此种情况的发生，应当积极解决LTE系统中的无线干扰问题，提高整个系统的使用效果。

1 初始接入LTE网络

通过参考相关资料来详细的分析LTE系统，了解到初始接入LTE网络是在终端处于初始接触状态时进行的，这一过程当中需要保证UE在其支持的工作频段内进行扫描，以便能够对每个频点上的主同步信道进行有效检测，确定是否存在主同步信号，如果存在主同步信号，那么进一步确定是否为频域Zaodff-Chu序列。通常情况下，在找到主同步信号的情况下，可以确定它是由2个长度为31的m序列交叉连接得到的，并且在FDD-LTE下行无线帧结构中会出现2次，分别在时隙1和时隙10出现，2个时隙间隔在5 ms左右，也就是时隙的2个边界。

随着PSS基础的合理设置，逐步向上搜索辅同步信号，它是由2个长度为31的m序列较叉级联得到的，并且序列长度为62。又因为它的前后半帧的映射正好相反，所以在确定接收2个辅同步信号时，就可以确定10 ms的边界。通常情况下，系统在完成辅同步信号之后，终端能够获得小区唯一标识，同时也可以掌握网络制式、CRS及其他时频位置、系统帧中子帧0的所在位置、CP位置等相关参数，为后续更加科学、合理地设置LTE系统创造条件。

接收广播信号，需要从LTE无线接口处进行，这对于保证物理广播信道的应用效果有极大的帮助。当然，要想真正做到这一点，需要在通过该信道之际，着重分析网络配置参数，以便有依有据、合情合理的设置终端，为成功接入创造条件。一般情况下将PBCH设置在子帧#0的Slot#1上发送，紧靠主同步信号，这样便能使PBCH中的主信息块涵盖主要的LTE系统信息，象初始接入网络最频繁发送的参数，即：系统宽带、物理层混合ARQ指示信道结构、最重要的8位系统帧号等。

其实，要想真正完成小区搜索，仅限于接收PBCH是远远不够的，最好能够提供更多的系统信息。为了能够做到这一点，需要相关工作人员对SIB进行解码。因为SIB包括了SIB1～SIB13，并且被映射在物理下行共享信道上。需要特别说明的是SIB1～SIB13所包括的信息不同，所以相关工作人员应当注意了解它们所包括的信息内容，进而合理的设置SIB，以便SIB1～SIB13均能发挥作用。

2 无线干扰威胁

参考相关资料，确定无线干扰是指蓄意发送无线信号以降低接收信号的信噪比，甚至中断通信。通常情况下，LTE系统运作的过程中容易受到无线信号的干扰，导致系统运行不佳。经过进一步分析，确定无线信号干扰的危害性会给无线局域网、无线传感网、蜂窝通信网等造成影响，这就意味着基于LTE网络的LTE系统势必会受到无线信号的干扰。

2.1 下行干扰

参考相关资料并分析LTE系统受到下行链路干扰实际情况，确定所存在的干扰现象有多种，包括恶性无线信号干扰下行控制信道、抑或干扰广播信道、抑或对两者进行同步干扰等。而常见的干扰主要体现在宽带干扰和频谱分量干扰等方面。

一般情况下，在不了解干扰目的的情况下，常常会出现宽带干扰，系统宽带的任何位置都可能出现干扰现象，导致整个系统宽带受到阻塞。除此之外，还可能出现部分宽带受到感染的情况，也就是下行链路干扰有选择性的干扰系统宽带。

如果在整个干扰的过程当中，攻击者是非常熟悉干扰目标的，那么此时发动的干扰行为就是有选择性的，也就是攻击者会控制干扰部分的频率分量。常实施的干扰方式为单音干扰和多音干扰。其中单音干扰是借助单个高功率脉冲干扰目标信号的某个频率分量。简单来说就是适当地增加某个频率分量的功率，而非引入新的频率分量。多音干扰则是STG的简单叠加，其干扰行为的执行需要同时发送多个频率分量。

2.2 上行干扰

我们知道基地的发射功率在48 dBm左右，系统终端的最大上行功率在23 dBm左右。所以，上行链路干扰主要是通过控制信道，尤其是承载上行链路控制信息，象信道质量指标等。

其实LTE系统备受上行链路干扰，主要是攻击者熟悉上行控制信道的相关知识，在适当的时间发射干扰信号，那么上行链路的干扰将直接控制信道的信息接收，导致基地无法接收到相关的信号了解系统的相关参数。在此种干扰之下，常常会造成某个社区甚至整个基地小区受到威胁，也就是所有UE的正常通信都会遭到破坏。除此之外，攻击者还可能通过使用指向基站的定向天线来进一步提高攻击效果。

2.3 干扰减轻措施

2.3.1 多重输入与多重输出技术

对于MIMO技术也可称之为多重输入多重输出技术，该技术可以做到将独立的多个数据流同时进行发送，并且在同个频道的范围内进行发送信号或者接收信号的处理。在天线设备的辅助下，运用此项技术可以达到传输距离有效延长以及传输速率加快的效果。从现状来看，运用MIMO技术的传输速率已经提高至100 Mbps，而相應的传输距离也已达到91.44 m。

2.3.2 定向发射技术

定向发射技术指的是让辐射信号能量集中向着想要的方向发射，而其余的方向几乎没有信号。定向天线构成了定向发射的重要技术装置，其典型特征为在某一个或某几个特定方向上发射及接收电磁波的功能较强，而在其他的方向上发射及接收电磁波则为零或极小。采用定向发射天线的目的是增加辐射功率的有效利用率，增加保密性，并且增加抗干扰能力。

2.3.3 其他的抗干扰技术

随着科学技术的不断发展无线干扰的方式逐渐呈现出多样化的特点，而最常见和最简单的方式是攻击者借助开源软件，也就是定义无线电和发射硬件对整个地区的网络进行干扰，导致整个地区网络瘫痪。对此，应当采取直接扩频通信的方式，以便将信息信号扩展成宽频谱的信号，它的密度比噪声还要低，能够在接收到干扰信号的情况下予以进一步的处理，从而使干扰电平明显下降。面对现阶段LTE系统容易受到无线干扰的情况，应当探究行之有效的措施，从而尽可能地减轻无线干扰，保证LTE系统能够良好的运行。

3 结语

在通信网络中，基于空口的无线干扰攻击严重影响了人们的正常生活。经过该文一系列分析，确定LTE系统运行的过程中很可能受到无线干扰，象上行链路干扰和下行链路干扰，导致整个区域网络瘫痪，导致人们日常生活和工作受到影响。为了尽可能地避免此种情况的持续发生，应当正确认识无线干扰LTE系统的危害性，进而探究行之有效措施来尽量降低无线干扰程度，促使LTE系统能够长时间、良好地运行，满足人们的需求。总之，加强对LTE系统中无线干扰的研究具有较强的现实意义。

参考文献

[1]毛文俊，向东南.LTE系统中无线干扰的分析与研究[J].中国无线电，2016（2）：40-42.