无线通信干扰管理Word格式文档下载.docx
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无线技术的确为人类提供了前所未有的便利。
如今每一天大约有15万人成为新的无线用户，全球范围内的无线用户数量目前已经超过2亿。
这些人包括大学教授、学生、护士、商店负责人、办公室经理和卡车司机。
他们使用无线技术的方式和他们自身的工作一样都在不断地更新。
在技术更新中体验到无线所带来的革命性的变化。
从七十年代，人们就开始了无线网的研究。
在整个八十年代，伴随着以太局域网的迅猛发展，以具有不用架线、灵活性强等优点的无线网以己之长补"
有线"
所短，也赢得了特定市场的认可，但也正是因为当时的无线网是作为有线以太网的一种补充，遵循了IEEE802.3标准，使直接架构于802.3上的无线网产品存在着易受其他微波噪声干扰,性能不稳定,传输速率低且不易升级等弱点，不同厂商的产品相互也不兼容,这一切都限制了无线网的进一步应用。
因此，到1997年6月，IEEE终于通过了802.11标准。
IEEE802.11标准是IEEE制定的无线局域网标准，主要是对网络的PHY层和LLC层进行了规定，其中对MAC层的规定是重点。
各厂商的产品在同一物理层上可以互操作，LLC是一致的，即MAC层以下对网络应用是透明的。
这样就使得无线网的两种主要用途：
同网段内的多点接入和多网段互连，易于质优价廉地实现。
对应用来说，更重要的是，某种程度上的"
兼容"
就意味着竞争开始出现。
无线通信的应用，这一应用已深入到人们生活和工作的各个方面，包括日常使用的手机、无线电话等，其中3G、WLAN、UWB、蓝牙、宽带卫星系统、数字电视都是21世纪最热门的无线通信技术的应用。
而就是由于兼容性，以及过多的设备发射的波频在同一频段上，也使得他们之间有了很多问题的产生。
随着计算机和通信技术的迅猛发展，全球信息网络正在快速向以IP为基础的下一代网络（NextGenerationNetwork或次世代网络）演进。
然而各种无线技术的出现却带了一个不可忽视的矛盾。
这在加速无线应用普及的同时，也因无线技术所固有的频率干扰而面临不可忽视的问题。
然而在篇读书报告中并不过多涉及到高速列车移动通信的解决方法，只是作为一个引子引出下面的问题：
对于无线通信中干扰问题的产生原因，以及可以应用到实践中的解决方案。
从我国的实际情况看，主要的无线通信技术将有：
属于第二代蜂窝移动通信技术的GSM和窄带CDMA、同属第三代蜂窝移动通信体系的TDD系统TD-SCDMA和FDD系统WCDMA／DMA2000、应用于宽带无线接入的WLAN/WIMAX、立足于短距离通信的UWB以及将应用于无线识别的FRID等。
这些技术的应用领域虽然有所重合，但其特定的市场需求，将在较长时期内共存，因而必须考虑其干扰情形。
首先是干扰的产生原因：
工作于不同频率的系统间的共存干扰，本质上都是由于发射机和接收机的非完美性造成的。
通常，有源设备在发射有用信号的同时，由于器件本身的原因和滤波器带外抑制的限制，在它的工作频带外还会产生杂散、谐波、互调等无用信号，这些信号落到其他无线系统的工作频带内，就会对其形成干扰。
对于无线系统而言，发射机在发射有用信号时会产生带外辐射，它包括由于调制引起的邻频辐射和带外杂散辐射。
接收机在接收有用信号的同时，落入信道内的干扰信号可能会引起接收机灵敏度的损失，落入接收带宽内的干扰信号可能会引起带内阻塞；
同时接收机也存在非线性带来的非完美性，带外信号（发射机有用信号）会引起接收机的带外阻塞。
有源设备产生的带外杂散、谐波、互调等无用信号的强度除了与设备本身的质量有关以外，还与两个因素有关：
自身的输出功率越大，无用信号的输出越大；
偏离工作带宽的程度，离工作带宽越远，无用信号越小。
系统对外来干扰的承受能力也与两个因素有关：
本身信号的强度，信号越强受干扰的机会越少；
干扰信号的大小，干扰信号电平越小，信号受干扰程度越低。
此外，发射机和接收机间的干扰还取决于两个系统工作频段的间隔和收发信机空间隔离等因素。
其次无线通信系统中无线干扰会引起无线网络性能下降甚至无法正常工作的电磁能量，它的存在直接影响到网络质量的好坏。
在网络规模不断扩大的情况下，由于频率资源的限制，频率复用度必然增加；
由于规划或地理位置的原因，在多小区的情况下多会产生同频、邻频干扰，使通信质量下降，网络服务性能变差。
干扰是影响通话质量及掉话率、接通率等网络系统指标的重要因素。
由于无线电波传播的特性，决定其在通信过程中必然受到外界多种因素的影响。
但是由于网络内部原因，它还在一定程度上受到网络内部其它因素的影响，如同频干扰、邻道干扰，以及其它因网络某些参数设定不当而造成的干扰。
这些干扰的存在给我们网络的正常运行带来了一定的不良影响。
作为网络优化问题的核心问题，解决无线干扰问题显得越来越重要。
对于不同的通信系统而言，其独特的频谱利用方式和受干扰的方式以及种类的不同决定了其在干扰的管理上不尽相同。
根据受干扰的原因的不同，大体上，我们我们可以将干扰分为系统内部干扰和系统外部干扰。
对于系统内部干扰，或者说是交调干扰主要由于设备本身的非线行原因以及设备故障所引起的在通信过程中所产生的干扰。
设备在长期运行过程中由于缺少定期的指标测试与调整，致使交调干扰在一定范围存在。
发射部分杂散辐射及接收部分杂散响应较大，从而造成对本信道和其它信道的干扰，严重的将不能正常通话，或者会出现掉话或者网络正忙等问题。
STSE板内时钟频率偏差较大，超过了某一设定值，导致实际输出信道频率与额定频率不相符，手机无法占有信道，即使占有了信道通话质量也非产差。
比如在CDMA通信系统中除了以上所说的内部干扰外，还有些其他的干扰。
例如直放站干扰，直放站属于同频放大设备，从传输方式来分有无线直放站、光纤传输直放站和移频传输直放站。
直放站作为网络深度、广度覆盖的有效手段，因其建设周期短，价格低廉，灵活性好，目前正被大量采用。
其中无线直放站最容易产生干扰，需要重点研究。
而直放站干扰又可以分为上行干扰和下行干扰。
当直放站的上行增益设置过大时，上行背景噪声被不合理地放大，经有效路径损耗后进入基站，和施主扇区接收机的噪声叠加就会提高基站噪声电平，使接收机灵敏度降低，反向误帧率上升，施主基站覆盖范围缩小，严重的会造成整个施主扇区无法工作。
目前，中国联通使用的直放站上下行的噪声系数一般都小于6dB。
下行干扰就是当主天线和重发天线隔离度不足时，经重发天线发射的放大后的信号会经其旁瓣或后瓣被施主天线的旁瓣或后瓣接收，从而形成一个反馈环路，造成直放站自激，产生下行干扰。
此外，由于一个城市中存在一些高站，易形成越区覆盖，或者是几个相邻扇区天线位置、天馈线连接或功率设置不合理，会造成某一地点PN码杂乱，移动台无法识别一个稳定的主导频，从而产生信号不稳定，呼叫接续时间偏长、掉话增加等问题。
系统外部干扰，是区别于内部干扰而言的，因为外界干扰的因素是不确定的，与系统内部干扰不同，人为产生的干扰存在“不可预见性”和“不易控制性”，因此往往只能事后补救，但其对网络质量的影响却不容忽视。
但又是很直接能够体会到的，具有事后直接易发现性，而系统外部干扰又可分为，人为干扰和自然界的干扰。
比如说GSM通信中的外界干扰是频率干扰，其主要表现为小区规划不合理、天线参数选择以及小区参数调整不当等原因造成，致使用户在同一地点而收到相同或相连的频点且载干比小于某个值，在通信过程中产生严重的背景噪音甚至掉话。
在实际网络运行中频率干扰是干扰产生的最主要原因且在高密度网络中大量存在。
频率规划或频点设定不正确，造成同频、邻频现象在短距离范围内存在，从而造成干扰。
这种现象主要出现在地区边界和省际边界的地方，在网络扩容工程结束初期该现象也出现。
频率复用不当或频率复用的两小区之间的距离不够，造成同频干扰。
或参数设置过高，则在基站附近的移动台会对本小区造成较大的邻信道干扰，影响小区中其它移动台的接通和通话质量；
过小则在小区边缘的手机将很难占上信道，且受外界干扰更大。
或参数设置过大则会与相邻小区产生覆盖交叠，造成信道干扰，手机占用信道困难，通话质量差，过小又会产生盲区。
从而与邻小区产生同频干扰、邻信道干扰。
所有以上的问题都是人为因素所造成的。
再比如CDMA通信系统中射频电磁干扰。
人为产生的射频电磁干扰已经成为CDMA系统干扰的重要组成部分。
人为产生的干扰可分为窄带干扰和宽带干扰。
窄带干扰指干扰源产生的干扰信号带915CDMA无线通信系统的干扰管理宽比CDMA单载频的带宽窄，但中心频率落在了CDMA的上行频带（825-835Mhz）或者下行频带（870-880Mhz）的某个工作频道内，如某些大功率无线电话，不规范使用的集群通信系统，电视放大器，违法使用的广播电台，会产生辐射的微波治疗仪器等；
宽带干扰信号是能够引起CDMA前向或反向的一个或多个频道背景噪声整体提升的干扰，如大功率军用通信设备、为了保密需要使用的宽带干扰机等。
其中上行链路最容易受到干扰的影响，一旦上行链路受到干扰，会使基站无法对移动台做出正确的功率控制，从而影响整个扇区范围内的网络质量，甚至无法通话。
对下行链路的干扰一般只会对局部区域的少数用户产生影响，除非干扰信号非常强。
脉冲放电，主要来自电源开关器、绝缘击穿、电焊机和点火设置的脉冲能量，例如切断大电流电路时产生的火花放电,其瞬时电流变率很大,会产生很强的电磁干扰；
在城市中，车辆点火干扰也很常见。
但这种干扰是在非常短的脉冲中包含了极少的能量，因此对CDMA网络的影响非常小，可以忽略。
面对众多的内外部干扰，理解干扰产生的原因，接下来就是能够根据其产生的机理找到切实可效的解决方案。
干扰的存在必然在一定程度上导致性能质量下降，因此如何及时发现干扰也是优化工作的问题解决的关键。
判断、确定外部干扰的存在，通常有两类方法，一类是被动式方法，另一类是主动式方法。
被动分别是干扰随机化，干扰抑制。
在干扰抑制上有一些独特技术，比如采用8天线可以抑制7个来自不同方面强干扰，这个算法已被中兴经进行移植，在一些访问结构里面已经明显体现。
干扰消除技术，中兴在CDMA里面就已经用到，比如多用户检测，就是利用迭代消除技术来消除干扰，复杂性比较高。
主动式主要包括干扰协调，干扰躲避，干扰利用。
干扰协调技术提到比较多就是部分频率从用，还有控制。
躲避技术，其实在GSM网络里面，一般采用频率从1-7技术，还可以通过调度，协助公司进行。
那么，干扰利用技术，其实主要是近联合发送技术，从而达到利用的目的。
对于干扰协调技术干扰协调技术主要是在多个小区内对空间、时间和频域的信道资源及其功率进行有效协调，从而降低相邻小区间的干扰。
其主要技术包括了部分频率重用（FFR）、多基站多输入输出（MIMO）以及功率控制技术等。
干扰随机化是一种常用的技术，其主要优点在于：
不会影响接收端调度和接收处理的复杂度，但当系统满载时，干扰随机化技术对系统性能的提升有限。
干扰随机化的代表技术为基于基站的扰码和各种跳频技术。
干扰抵消技术是将干扰小区的信号解码、复制，然后在接收到的信号中减去来自该小区的干扰信号。
干扰抵消技术的优势在于：
对小区频率资源的使用没有限制；
但其局限在于：
目标小区还必须知道干扰小区的导频结构，以便对干扰源进行信道估计。
因此，干扰抵消技术的信令开销和实现复杂度都比较高。
由此可知，干扰随机化技术对于小区间干扰抑制的增益有限，干扰抵消技术的开销和实现复杂度较高，面对日益严峻的无线通信干扰，干扰随机化和干扰抵消已经不足以解决问题。
所以小区间干扰抑制的实现方法主要是干扰协调技术。
首先是干扰协调技术中的FFR技术，FFR技术主要通过对各小区上下行信道使用的时频域资源及其功率配置做出一定的限制来达到抑制小区间干扰的目的。
FFR通常将频率资源分为若干个频率复用集，小区中心区域的用户可以采用较低的功率发射和接收，相邻小区的中心区域用户即使占用相同的频率也不会造成较强的小区间干扰，因此小区中心区域用户被分配在复用因子为1的频率复用集；
而小区边缘区域的用户需要采用较高的功率发送和接收信号，有可能造成较强的小区间干扰，因此小区边缘区域用户被分配在频率复用因子为N的频率复用集，以减小相邻小区边缘区域使用的资源在时间和频率上的冲突，降低干扰数量级，提高信号的接收信噪比，从而提高系统小区边缘甚至整个系统的服务质量。
FFR技术可以分为静态FFR、半静态FFR和动态FFR。
静态FFR主要是在小区规划时确定，资源协调周期一般是以月或天为单位，实现简单，但对实际环境的适应性较差，系统整体效率不高；
动态FFR资源协调周期是以秒为单位，需要大量的测量信息上报，并且需要在多个小区间频繁进行实时通信，系统信令开销很大，所以在实际系统中采用率低；
半静态FFR是介于静态FFR和动态FFR之间，既能较好地反映实际环境的变化又不显著增加系统开销。
其次是多基站MIMO技术。
多基站MIMO技术是单用户MIMO（SU-MIMO）和多用户MIMO（MU-MIMO）的辅助和补充。
它主要利用的是多个基站联合协作与一个或多个终端进行通信，通过基站之间信号的协调来改善覆盖、增加系统流量并抑制小区间干扰强度。
我们可以通过下面一个例子进行比较。
多基站MIMO是802.16m和LTE-A的一项干扰抑制和增强覆盖的技术，对增强用户的体验有重要的作用。
IEEE802.16m标准方案中的多基站MIMO可以分为4类：
单基站发送数据、多基站发送数据、单基站接收数据、多基站接收数据。
单基站发送数据，同一时刻只有一个基站为终端提供服务，这种情况主要采用预编码矩阵索引（PMI）协调算法，它有两种实现方式。
PMI限制、PMI推荐。
多基站发送数据终端所有反馈均是只发送给服务基站，多基站发送数据分两种。
闭环宏分集（CL-MD）和协作MIMO（Co-MIMO）。
单基站接收数据如果服务基站和邻近基站均使用闭环MIMO，某基站下的用户可以通过对两个PMI采用PMI合并的方式发送数据，以减低扇区间的干扰（ICI）。
除此以外，当邻区受到干扰时，功率控制技术也可以看作是一种干扰协调方案。
它需要从全网的角度考虑功率控制的最优化方案，既要关注本小区内负载的变化，又要尽量降低对于相邻小区的干扰强度。
功率控制又可分为，开环功率控制和闭环功率控制，他们各有自己特点针对不同的变化情况，事实不同的解决方案。
对于移动通信中的频率干扰问题，也有不同于无线通信的解决方案。
例如移动通信系统中的各种干扰一般可以分为小区内的干扰、小区间的干扰、不同通信制式之间的干扰、不同运营商之间的干扰、系统设备造成的干扰等。
根据具体不同的干扰形成原因可以实施不同的解决方法。
从技术角度出发我们可以借助技术来解决，例如小区内干扰可以采用设计正交性好的多址码、上下行链路同步、纠错编码、功率控制、分集接收/发送、联合检测、智能天线、空时处理等信号处理技术加以改善或解决。
而小区间的干扰以及TDD与FDD系统间的干扰，可以从物理层技术方面考虑，也可以从高层的无线资源管理技术着手。
从物理层来看，同步技术和智能天线技术是很好的措施，从无线资源管理角度分析，动态信道分配是十分有效的方案。
此外，还需要考虑不同运营商统一协调网络规划等。
除了在技术层面上得到一些解决办法外，我们在工程建设方面也可以进一步改进以弥补技术方面的不足。
一般情况下，在工程建设中是在移动网络规划和建设的过程中，从工程的角度采用一些优化办法改善无线干扰。
这些方法主要有：
增加频率保护带。
增加频率保护带解决方案是通过频率规划，使得干扰系统的发射频段和被干扰系统的接收频段在频域上得到一定的隔离。
随着隔离的增大，干扰系统发射机信号落入被干扰接收机接受带宽内的分量减小，同时接收机接受滤波器对干扰系统发射信号的衰落加大，由此系统间干扰减小。
适当地频率保护带可以有效缓解干扰问题。
同时，在考虑使用附加滤波器来限制干扰信号时，由于理想线性的滤波器难以实现，因此也需要留有一定的保护带为滤波器提供过渡带。
但另一方面，由于频率资源的稀缺，以及发射、接收滤波器频率响应特性的不同，使用保护带时也应综合考虑其他干扰解决方案，尽量减少保护带宽的大小。
提高滤波精度。
提高滤波精度解决方案是在原有设备的无线收发系统基础上，通过使用高精度滤波器或附加滤波器来进一步提高发射机或接收机的滤波特性，达到系统间共存所需的隔离度。
提高滤波精度是有效解决干扰的途径之一，但也意味着成本的增加。
增加站址间距。
增加站址间距方法可以有效降低干扰，但此方法受到站址资源匮乏和多运营商共存情况等的限制，具体工程实施难度较大。
优化天线安装。
优化天线安装包括天线倾角、方位角、垂直和水平隔离等，通过采取一些优化措施，提高天线间的耦合损失，降低干扰。
限制设备参数。
限制设备参数是规定足够的设备指标来保证收发频率相邻的共存问题，主要有严格限制发射功率等。
众所周知，CDMA系统所采用的扩频通信技术中，信号所占用的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽（基带宽度）；
频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；
在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解析及恢复所传信息数据。
CDMA采用的是直接序列扩频系统（DSSS,DirectSequenceSpreadSpectrum）的方法，直接序列扩展频谱（DSSS）系统具有合成的RF带宽，比传输基带数据率的最小带宽要求大得多。
而GSM和AMPS无线通信系统中是使用最小的射频（RF）带宽来传输基带数据（BaseBandData），这些系统被称为窄带系统。
CDMA系统是基于码分技术（扩频技术）和多址技术的通信系统，系统为每个用户分配各自特定地址码。
地址码之间具有相互准正交性，从而在时间、空间和频率上都可以重叠；
将需传送的具有一定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的伪随机码进行调制，使原有的数据信号的带宽被扩展，接收端进行相反的过程，进行解扩，增强了抗干扰的能力。
CDMA系统属于自干扰系统。
CDMA系统只接收地址码一样的部分，其他部分变成噪音。
CDMA的关键技术为扩频技术，所以它的功率谱被扩展的很宽，从而功率很低。
CDMA的扩频通信具有抗干扰能力强，抗衰落能力强，在信道中传输的有用信号的功率比干扰信号的功率低得多，因此信号好像隐蔽在噪声中，利用扩频码的相关性来获取用户信息抗截获能力强，多个用户同时接受，同时发送。
然而仅具有CDMA的技术还是不够的。
OFDM技术的出现将会给CDMA增加新的能量。
OFDM技术为正交频分复用，其主要思想是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。
正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI。
每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。
而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。
由于这种技术具有在杂波干扰下传送信号的能力，因此常常会被利用在容易受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。
OFDM中的各个载波是相互正交的，每个载波在一个符号时间内有整数个载波周期，每个载波的频谱零点和相邻载波的零点重叠，这样便减小了载波间的干扰。
由于载波间有部分重叠，所以它比传统的FDMA提高了频带利用率。
在OFDM传播过程中，高速信息数据流通过串并变换，分配到速率相对较低的若干子信道中传输，每个子信道中的符号周期相对增加，这样可减少因无线信道多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的码间干扰。
另外，由于引入保护间隔，在保护间隔大于最大多径时延扩展的情况下，可以最大限度地消除多径带来的符号间干扰。
如果用循环前缀作为保护间隔，还可避免多径带来的信道间干扰。
在上行OFDM系统中，由于要保持各用户之间的正交性，需要使多个用户的信号在基站“同步接收”，即各用户的信号需要同时到达基站，误差在CP之内。
由于各用户距基站的距离不同，需要对各终端的发射时钟进行调整，距离较远的终端较早发送，距离较近的终端较晚发送，这种操作称为时钟控制。
OFDM系统虽然保证了小区内用户间的正交性，但无法实现自然的小区间多址（CDMA则很容易实现）。
如果不采取任何额外设计，系统将面临严重的小区间干扰（某些宽带无线接入系统就因缺乏这方面的考虑而可能为多小区组网带来困难）。
可能的解决方案包括：
跳频OFDMA、加扰、小区间频域协调、干扰消除等。
由于CDMA与OFDM各有千秋，我们可以将此两种技术进行有机结合在一起，已解决无线通信中的干扰问题。
那就是CDMA与OFDM的结合。
CDMA与OFDM相结合的系统具有下述优点：
具有更大的灵活性，如在OFDM信号中加入保护时间带来的灵活性，可以使得在不同小区环境中达到最佳的频谱利用率。
高容量，高性能，由于频率交织，系统提供了更多重数的频率分集，因此，可以应用不同检测方法充分挖掘这种分集提供的增益。
高抗干扰性，因两者抗干扰的优势结合而有更高的抗干扰性。
不需要均衡，由于多载波调制的特性，它将高速率信号分割成多个低速率信号，使得信号波形间的干扰得到消除，因此可以不需要均衡。
由于CDMA与OFDM相结合，克服了CDMA实际传输速度低（0.4Mbps）等的缺陷，而使它可以适应高速（>
10Mbps）无线网络视频通信。
因此，CDMA与OFDM相结合的传输技术，完全可用于移动视频监控系统的传输，从而将会大大促进移动视频监控系统的发展，使其获得最为广泛的应用[。
因此我们也可以利用CDMA和OFDM技术来降低信道上因抢占信道而产生的干扰问题。
对于以上各种技术的应用，也徐汇起到很好的效果，但随着无线技术的发展，仅仅依靠上面的技术也是不可行的，那就是去发展抗干扰技术。
例如实时选频技术，在实时选频系统中,通常把干扰水平的大小作为选择频率的一个重要因素。
所以由实时选频系统所提供的优质频率,实际上已经躲开了干扰,可使系统工作在传输条件良好的弱干扰或无干扰的频道上。
仅仅依靠传统的抗干扰方式是不能解决问题的，这就急需我们进行研究提出新的抗干扰技术。
近年来出现的高频自适应通信系统,也就是说,遇到严重干扰时,通信系统将作出切换信道的响应。
这样的抗干扰技术或许能够帮助我们来解决一些问题。
高频自适应抗干扰技术高频自适应是指高频通信系统具有适应通信条件变化的能力。
在高频通信系统中可以有各种类型的自适应,如频率自适应、功率自适应、速率自适应、分集自适应、自适应均衡和自适应调零天线等。
但是改善高频无线电通信质量、提高可通率的最有效的途径是实时地选频和换频,使通信线路始终工作
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