移动通信中的抗干扰技术,终于理清脉络了

移动通信中的抗干扰技术，终于理清脉络了

一、概述

干扰是移动通信的孪生子，自移动通信诞生以来，人们就一直在跟干扰斗智斗勇。民用移动通信至今已历四代，各种制式对付干扰的手段各有千秋，我们借此机会大致盘点一下。

先来看下干扰容限的概念：系统尚能工作时，接收机允许输入的最大扰信比（干扰与有用信号之比），它反映系统在干扰环境中对干扰的耐受能力。

通信系统能正常工作的条件是：

其中：

Pji为进入接收机的干扰功率

Psi为接收机接收到的有用信号功率

Mj为干扰容限

因此，从大方向来说，我们可以从降低输入扰信比和提高系统干扰容限两方面来提高系统的抗干扰能力，而几代移动通信也正是这么做的。

二、降低输入扰信比

以扰信比表示的通信干扰方程如下：

PTs：发信机功率

PTj：干扰信号功率

GTs：发信机天线增益

GTj：干扰机天线增益

Ls：有用信号路径损耗

Lj：干扰信号路径损耗

GRs：收信机接收有用信号时的天线增益

GRj：收信机接收干扰信号时的天线增益

因此，降低输入扰信比的途径又可以分为降低干扰信号、提高有用信号、增大有用信号与干扰的时频域重合损耗三部分。

1.降低干扰信号

对于移动通信来说，干扰分为网内干扰和外干扰，网外干扰除了进行扫频排查外干扰信号源外，我们对PTj、GTj、Lj、GRj无法随意改变。

至于网内干扰的控制，各种制式的移动通信系统采取手段基本相同，有以下手段：

➢降低GTj/GRj：使用定向天线对小区扇区化，把旁瓣对准不希望覆盖的区域，相当于降低了干扰/被干扰方向的增益；TDSCDMA和TDD-LTE系统还用到了智能天线（波束赋形），效果更佳。

➢降低PTj：使用功率控制及DTX不连续发射等。

功率控制是控制网内干扰最重要的手段之一，对于GSM系统，功率控制命令通过SACCH下发，控制周期为3个测量报告的时间，约1.5秒一次。3G和4G的功率控制类似，分为开环功控和闭环功控两种，简单地说，开环功控就是无反馈的功率控制，一般用在初始接入阶段，而闭环功控根据反馈值的类型和反馈单元，又分为内环和外环。不同系统的功率控制速度不一样，WCDMA的功率控制速度是1500HZ，CDMA2000的功控速度是800HZ，LTE功率控制速度是200HZ。

需要说明的是，由于远近效应的存在，上行更容易受干扰，因此移动通信中的功率控制主要指上行功控。

2.提高有用信号

提高有用信号的手段有以下几种：

1)提高发射功率PTs

发射功率的提升受限于硬件设备，而且对于移动通信而言，每个用户不但是己方的信号源，同时又是其他用户的干扰源，因此单纯提高发射功率在改善了己方的通信效果的同时，会增加网内其他用户的干扰，整体来看不一定有好处。故，移动通信中采用功率控制的手段来调整功率，保证每个用户的功率刚刚够用就行。

2)分集接收提高接收功率Psi

所谓分集接收，是指接收端对它收到的多个互相独立（携带同一信息）的衰落特性信号进行特定的合并处理，以降低信号电平起伏的办法。包括接收和合并处理两部分。

接收方式常用的有三种：空间分集、极化分集、时间分集。

空间分集：采用空间上相对独立的多付接收天线来接收信号，然后进行合并，为保证接收信号的不相关性，这就要求天线之间的距离足够大，这样做的目的是保证了接收到的多径信号的衰落特性不同，接收天线之间的距离至少大于10个波长。是最常用的一种分集方式。

极化分集：采用不同极化方式的多付接收天线来接收信号，然后进行合并。移动通信中常见

的为正负45度极化天线。

时间分集：时间分集的代表是Rake接收技术。RAKE接收技术是CDMA移动通信系统中的一项重要技术，可以在时间上分辨出细微的多径信号，对这些分辨出来的多径信号分别进行加权调整、使之复合成加强的信号。

合并方式有三种：最大比值合并、选择式合并、等增益合并。最常用的是最大比合并，该方案在接收端只需对接收信号做线性处理，简单易实现，在接收端由多个分集支路，经过相位调整后，按照适当的增益系数，同相相加，再送入检测器进行检测，合并产生的增益与分集支路数N成正比。

除了早期工程建设遗留下个别单极化天线外，所有制式的移动通信均使用了极化分集和空间分集，而Rake接收仅用于CDMA系统。

3.增大Lf/Lp/Lt

这三种方法的原理分别是：

Lf：从频域将干扰和有用信号错开，由于民用移动通信的频段不能自主确定，因此限制了此种抗干扰方式的使用。

Lp：在极化方向上跟干扰隔离，但由于移动通信中电波在传播过程中极化方向频繁变化，因此无法用增加Lp的方式来减少干扰。

Lt：从时域上隔离干扰，一般用于军用，比如猝发传输技术，将数据压缩在一个突发脉冲中传输，让敌方来不及干扰。

另外，从某种意义上来说，各系统的多址技术也算是这类抗干扰技术，比如GSM的时分多址，其实就是从时间上把各用户的信号隔离，避免相互干扰。

三提高干扰容限

干扰容限反映了保证系统正确解调的前提下，可“忍受”的最大干扰水平。主要跟采取哪些技术手段有关，当然也跟各厂家的设备性能有关。常见的技术手段有以下几种：

1.扩频技术

扩频技术实质上是先将信号的带宽扩展，然后送入信道传输，在接收段通过相关处理，使有用信号的频谱压缩而噪声和干扰的频谱不仅不会压缩，反而会扩展得更宽，通过窄带滤波器提取有用信号，滤掉噪声和干扰。

3G系统中广泛地应用了扩频技术，对于不同的业务类型和扩频的码片速率，系统可获取不同的处理增益：

处理增益=10lg(码片速率/业务比特速率）

处理增益越高，保证正常工作所需要的载干比要求越低，比如WCDMA系统的码片速率是

3.84MChips/s，对于12.2K的语音业务，处理增益可高达25dB，相当于对不采用扩频技术的相同业务来说，用了扩频技术后对载干比的要求下降了25dB，抗干扰能力大大增强。