一、概述

干擾是移動(dòng)通信的孿生子，自移動(dòng)通信誕生以來(lái)，人們就一直在跟干擾斗智斗勇。民用移動(dòng)通信至今已歷四代，各種制式對(duì)付干擾的手段各有千秋，我們借此機(jī)會(huì)大致盤(pán)點(diǎn)一下。

先來(lái)看下干擾容限的概念：系統(tǒng)尚能工作時(shí)，接收機(jī)允許輸入的最大擾信比（干擾與有用信號(hào)之比），它反映系統(tǒng)在干擾環(huán)境中對(duì)干擾的耐受能力。

通信系統(tǒng)能正常工作的條件是：

其中：

Pji為進(jìn)入接收機(jī)的干擾功率
Psi為接收機(jī)接收到的有用信號(hào)功率
Mj為干擾容限

因此，從大方向來(lái)說(shuō)，我們可以從降低輸入擾信比和提高系統(tǒng)干擾容限兩方面來(lái)提高系統(tǒng)的抗干擾能力，而幾代移動(dòng)通信也正是這么做的。

二、降低輸入擾信比

以擾信比表示的通信干擾方程如下：

P_Ts：發(fā)信機(jī)功率
P_Tj：干擾信號(hào)功率       
G_Ts：發(fā)信機(jī)天線增益
G_Tj：干擾機(jī)天線增益
L_s：有用信號(hào)路徑損耗
L_j：干擾信號(hào)路徑損耗
G_Rs：收信機(jī)接收有用信號(hào)時(shí)的天線增益
G_Rj：收信機(jī)接收干擾信號(hào)時(shí)的天線增益

因此，降低輸入擾信比的途徑又可以分為降低干擾信號(hào)、提高有用信號(hào)、增大有用信號(hào)與干擾的時(shí)頻域重合損耗三部分。

1. 降低干擾信號(hào)

對(duì)于移動(dòng)通信來(lái)說(shuō)，干擾分為網(wǎng)內(nèi)干擾和外干擾，網(wǎng)外干擾除了進(jìn)行掃頻排查外干擾信號(hào)源外，我們對(duì)P_Tj、G_Tj、L_j、G_Rj無(wú)法隨意改變。

至于網(wǎng)內(nèi)干擾的控制，各種制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)采取手段基本相同，有以下手段：

? 降低G_Tj/ G_Rj：使用定向天線對(duì)小區(qū)扇區(qū)化，把旁瓣對(duì)準(zhǔn)不希望覆蓋的區(qū)域，相當(dāng)于降低了干擾/被干擾方向的增益；TDSCDMA和TDD-LTE系統(tǒng)還用到了智能天線（波束賦形），效果更佳。

? 降低P_Tj：使用功率控制及DTX不連續(xù)發(fā)射等。

功率控制是控制網(wǎng)內(nèi)干擾最重要的手段之一，對(duì)于GSM系統(tǒng)，功率控制命令通過(guò)SACCH下發(fā)，控制周期為3個(gè)測(cè)量報(bào)告的時(shí)間，約1.5秒一次。3G和4G的功率控制類似，分為開(kāi)環(huán)功控和閉環(huán)功控兩種，簡(jiǎn)單地說(shuō)，開(kāi)環(huán)功控就是無(wú)反饋的功率控制，一般用在初始接入階段，而閉環(huán)功控根據(jù)反饋值的類型和反饋單元，又分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)。不同系統(tǒng)的功率控制速度不一樣，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。

需要說(shuō)明的是，由于遠(yuǎn)近效應(yīng)的存在，上行更容易受干擾，因此移動(dòng)通信中的功率控制主要指上行功控。

2.提高有用信號(hào)

提高有用信號(hào)的手段有以下幾種：

1)提高發(fā)射功率P_Ts

發(fā)射功率的提升受限于硬件設(shè)備，而且對(duì)于移動(dòng)通信而言，每個(gè)用戶不但是己方的信號(hào)源，同時(shí)又是其他用戶的干擾源，因此單純提高發(fā)射功率在改善了己方的通信效果的同時(shí)，會(huì)增加網(wǎng)內(nèi)其他用戶的干擾，整體來(lái)看不一定有好處。故，移動(dòng)通信中采用功率控制的手段來(lái)調(diào)整功率，保證每個(gè)用戶的功率剛剛夠用就行。

2)分集接收提高接收功率P_si

所謂分集接收，是指接收端對(duì)它收到的多個(gè)互相獨(dú)立（攜帶同一信息）的衰落特性信號(hào)進(jìn)行特定的合并處理，以降低信號(hào)電平起伏的辦法。包括接收和合并處理兩部分。

接收方式常用的有三種：空間分集、極化分集、時(shí)間分集。

空間分集：采用空間上相對(duì)獨(dú)立的多付接收天線來(lái)接收信號(hào)，然后進(jìn)行合并，為保證接收信號(hào)的不相關(guān)性，這就要求天線之間的距離足夠大，這樣做的目的是保證了接收到的多徑信號(hào)的衰落特性不同，接收天線之間的距離至少大于10個(gè)波長(zhǎng)。是最常用的一種分集方式。

極化分集：采用不同極化方式的多付接收天線來(lái)接收信號(hào)，然后進(jìn)行合并。移動(dòng)通信中常見(jiàn)的為正負(fù)45度極化天線。

時(shí)間分集：時(shí)間分集的代表是Rake接收技術(shù)。RAKE接收技術(shù)是CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要技術(shù)，可以在時(shí)間上分辨出細(xì)微的多徑信號(hào)，對(duì)這些分辨出來(lái)的多徑信號(hào)分別進(jìn)行加權(quán)調(diào)整、使之復(fù)合成加強(qiáng)的信號(hào)。

合并方式有三種：最大比值合并、選擇式合并、等增益合并。最常用的是最大比合并，該方案在接收端只需對(duì)接收信號(hào)做線性處理，簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，在接收端由多個(gè)分集支路，經(jīng)過(guò)相位調(diào)整后，按照適當(dāng)?shù)脑鲆嫦禂?shù)，同相相加，再送入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，合并產(chǎn)生的增益與分集支路數(shù)N成正比。

除了早期工程建設(shè)遺留下個(gè)別單極化天線外，所有制式的移動(dòng)通信均使用了極化分集和空間分集，而Rake接收僅用于CDMA系統(tǒng)。

3. 增大L_f/L_p/L_t

這三種方法的原理分別是：

L_f：從頻域?qū)⒏蓴_和有用信號(hào)錯(cuò)開(kāi)，由于民用移動(dòng)通信的頻段不能自主確定，因此限制了此種抗干擾方式的使用。

L_p：在極化方向上跟干擾隔離，但由于移動(dòng)通信中電波在傳播過(guò)程中極化方向頻繁變化，因此無(wú)法用增加L_p的方式來(lái)減少干擾。

L_t：從時(shí)域上隔離干擾，一般用于軍用，比如猝發(fā)傳輸技術(shù)，將數(shù)據(jù)壓縮在一個(gè)突發(fā)脈沖中傳輸，讓敵方來(lái)不及干擾。

另外，從某種意義上來(lái)說(shuō)，各系統(tǒng)的多址技術(shù)也算是這類抗干擾技術(shù)，比如GSM的時(shí)分多址，其實(shí)就是從時(shí)間上把各用戶的信號(hào)隔離，避免相互干擾。

三、提高干擾容限

干擾容限反映了保證系統(tǒng)正確解調(diào)的前提下，可“忍受”的最大干擾水平。主要跟采取哪些技術(shù)手段有關(guān)，當(dāng)然也跟各廠家的設(shè)備性能有關(guān)。常見(jiàn)的技術(shù)手段有以下幾種：

1. 擴(kuò)頻技術(shù)

擴(kuò)頻技術(shù)實(shí)質(zhì)上是先將信號(hào)的帶寬擴(kuò)展，然后送入信道傳輸，在接收段通過(guò)相關(guān)處理，使有用信號(hào)的頻譜壓縮而噪聲和干擾的頻譜不僅不會(huì)壓縮，反而會(huì)擴(kuò)展得更寬，通過(guò)窄帶濾波器提取有用信號(hào)，濾掉噪聲和干擾。

3G系統(tǒng)中廣泛地應(yīng)用了擴(kuò)頻技術(shù)，對(duì)于不同的業(yè)務(wù)類型和擴(kuò)頻的碼片速率，系統(tǒng)可獲取不同的處理增益：

處理增益=10lg(碼片速率/業(yè)務(wù)比特速率）

處理增益越高，保證正常工作所需要的載干比要求越低，比如WCDMA系統(tǒng)的碼片速率是3.84MChips/s，對(duì)于12.2K的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，處理增益可高達(dá)25dB，相當(dāng)于對(duì)不采用擴(kuò)頻技術(shù)的相同業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，用了擴(kuò)頻技術(shù)后對(duì)載干比的要求下降了25dB，抗干擾能力大大增強(qiáng)。

2. 跳頻

跳頻就是手機(jī)和基站都按照一個(gè)相同的頻點(diǎn)序列來(lái)收發(fā)信息，移動(dòng)通信中的跳頻技術(shù)主要指的是在GSM系統(tǒng)中的應(yīng)用。

GSM系統(tǒng)中，小區(qū)中每個(gè)頻點(diǎn)所受的干擾強(qiáng)度和分布是不一樣的，同一路通話的突發(fā)脈沖的載頻的變化，降低了信號(hào)所受的干擾，通話受到的電波干擾被平均，否則，移動(dòng)臺(tái)一直工作在固定的頻點(diǎn)上，則整個(gè)通話過(guò)程的每一個(gè)突發(fā)脈沖可能都會(huì)受到固定不變的強(qiáng)干擾，也就是說(shuō)采用跳頻技術(shù)把干擾分散到了攜帶突發(fā)脈沖的不同的載頻上，也可以認(rèn)為是頻率分集。

跳頻產(chǎn)生的增益跟參與跳頻的頻點(diǎn)數(shù)有關(guān)，另外還跟跳頻的速率和環(huán)境有關(guān)。在工程中，實(shí)際測(cè)試跳頻增益的基本方法是：在要求相同的FER前提下，接收機(jī)在不同的跳頻頻點(diǎn)數(shù)時(shí)要求不同的C/I，這些C/I的差值就是跳頻所獲得的增益。

3. 數(shù)字處理技術(shù)

1) 信源編碼

信源編碼是將原始信息轉(zhuǎn)換成利于傳輸?shù)臄?shù)字信息，目標(biāo)就是使信源減少冗余，更加有效、經(jīng)濟(jì)地傳輸，最常見(jiàn)的應(yīng)用形式就是壓縮。好的信源編碼在較高的誤碼率下，解碼輸出的信號(hào)仍有較高質(zhì)量，對(duì)解調(diào)器輸入信號(hào)的載干比要求較低。

對(duì)于語(yǔ)音業(yè)務(wù)而言，信源編碼一般要經(jīng)過(guò)抽樣、量化和編碼三個(gè)步驟，各系統(tǒng)使用的信源編碼為：

至于LTE系統(tǒng)，初期由于僅支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因此不涉及信源編碼，Volte階段支持語(yǔ)音業(yè)務(wù)后，采用的也是AMR編碼方式。

2) 信道編碼

信道編碼就是在發(fā)送端對(duì)原數(shù)據(jù)添加冗余信息，這些冗余信息是和原數(shù)據(jù)相關(guān)的，再在接收端根據(jù)這種相關(guān)性來(lái)檢測(cè)和糾正傳輸過(guò)程產(chǎn)生的差錯(cuò)。

移動(dòng)通信中常見(jiàn)的信道編碼方式有線性分組碼、卷積碼、級(jí)聯(lián)碼、Turbo碼和LDPC碼等。不同的編碼復(fù)雜度不同，功能也不一，有些只能檢錯(cuò)，有些可以糾錯(cuò)，以下是在各類通信系統(tǒng)中的使用情況：

3)交織

交織技術(shù)把一條信息中的連續(xù)比特以非連續(xù)方式發(fā)送，這樣即使在傳輸過(guò)程中發(fā)生了成串差錯(cuò)，恢復(fù)成一條連續(xù)比特串的消息時(shí)，差錯(cuò)也就變成單個(gè)(或者長(zhǎng)度很短)的錯(cuò)誤比特，這時(shí)再用信道糾正隨機(jī)差錯(cuò)的編碼技術(shù)(FEC)消除隨機(jī)差錯(cuò)。交織技術(shù)可以消除一定時(shí)間上，連續(xù)干擾的影響，但必須要跟糾錯(cuò)技術(shù)同時(shí)使用才有意義，而且隨著交織深度的不同，會(huì)帶來(lái)不同程度的時(shí)延。

4. 調(diào)制方式

不同的調(diào)制方式，抗干擾性能不同，以調(diào)相來(lái)說(shuō)，調(diào)制階數(shù)越高，傳輸效率越高，但同時(shí)對(duì)信號(hào)質(zhì)量的要求也越高，抗干擾能力越弱，比如64QAM的抗干擾能力就弱于16QAM。    

除了GSM使用調(diào)頻外，其他通信系統(tǒng)均使用調(diào)相方式，對(duì)于LTE來(lái)說(shuō)，根據(jù)無(wú)線環(huán)境的不同，靈活采用不同的調(diào)制方式，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

各制式使用的調(diào)制方式如下：

四、小結(jié)

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，抗干擾技術(shù)也在不斷的發(fā)展中，但萬(wàn)變不離其宗，大的方向還是這么幾個(gè)，只要掌握了總的脈絡(luò)，學(xué)習(xí)起來(lái)就能事半功倍，避免“只見(jiàn)樹(shù)木，不見(jiàn)森林”。

作者：朱美根，杭州華星博鴻通信技術(shù)有限公司