一、概述

干擾是移動通信的孿生子，自移動通信誕生以來，人們就一直在跟干擾斗智斗勇。民用移動通信至今已歷四代，各種制式對付干擾的手段各有千秋，我們借此機(jī)會大致盤點一下。

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

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)接收到的有用信號功率
Mj為干擾容限

因此，從大方向來說，我們可以從降低輸入擾信比和提高系統(tǒng)干擾容限兩方面來提高系統(tǒng)的抗干擾能力，而幾代移動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：有用信號路徑損耗
L_j：干擾信號路徑損耗
G_Rs：收信機(jī)接收有用信號時的天線增益
G_Rj：收信機(jī)接收干擾信號時的天線增益

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

1. 降低干擾信號

對于移動通信來說，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源外，我們對P_Tj、G_Tj、L_j、G_Rj無法隨意改變。

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

? 降低G_Tj/ G_Rj：使用定向天線對小區(qū)扇區(qū)化，把旁瓣對準(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，對于GSM系統(tǒng)，功率控制命令通過SACCH下發(fā)，控制周期為3個測量報告的時間，約1.5秒一次。3G和4G的功率控制類似，分為開環(huán)功控和閉環(huán)功控兩種，簡單地說，開環(huán)功控就是無反饋的功率控制，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，因此移動通信中的功率控制主要指上行功控。

2.提高有用信號

提高有用信號的手段有以下幾種：

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，而且對于移動通信而言，每個用戶不但是己方的信號源，同時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，會增加網(wǎng)內(nèi)其他用戶的干擾，整體來看不一定有好處。故，移動通信中采用功率控制的手段來調(diào)整功率，保證每個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，是指接收端對它收到的多個互相獨立（攜帶同一信息）的衰落特性信號進(jìn)行特定的合并處理，以降低信號電平起伏的辦法。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、時間分集。

空間分集：采用空間上相對獨立的多付接收天線來接收信號，然后進(jìn)行合并，為保證接收信號的不相關(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的衰落特性不同，接收天線之間的距離至少大于10個波長。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接收信號，然后進(jìn)行合并。移動通信中常見的為正負(fù)45度極化天線。

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

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接收信號做線性處理，簡單易實現(xiàn)，在接收端由多個分集支路，經(jīng)過相位調(diào)整后，按照適當(dāng)?shù)脑鲆嫦禂?shù)，同相相加，再送入檢測器進(jìn)行檢測，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)遺留下個別單極化天線外，所有制式的移動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_和有用信號錯開，由于民用移動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，但由于移動通信中電波在傳播過程中極化方向頻繁變化，因此無法用增加L_p的方式來減少干擾。

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

另外，從某種意義上來說，各系統(tǒng)的多址技術(shù)也算是這類抗干擾技術(shù)，比如GSM的時分多址，其實就是從時間上把各用戶的信號隔離，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)實質(zhì)上是先將信號的帶寬擴(kuò)展，然后送入信道傳輸，在接收段通過相關(guān)處理，使有用信號的頻譜壓縮而噪聲和干擾的頻譜不僅不會壓縮，反而會擴(kuò)展得更寬，通過窄帶濾波器提取有用信號，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，對于12.2K的語音業(yè)務(wù)，處理增益可高達(dá)25dB，相當(dāng)于對不采用擴(kuò)頻技術(shù)的相同業(yè)務(wù)來說，用了擴(kuò)頻技術(shù)后對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)和基站都按照一個相同的頻點序列來收發(fā)信息，移動通信中的跳頻技術(shù)主要指的是在GSM系統(tǒng)中的應(yīng)用。

GSM系統(tǒng)中，小區(qū)中每個頻點所受的干擾強(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，降低了信號所受的干擾，通話受到的電波干擾被平均，否則，移動臺一直工作在固定的頻點上，則整個通話過程的每一個突發(fā)脈沖可能都會受到固定不變的強(qiáng)干擾，也就是說采用跳頻技術(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，實際測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)在不同的跳頻頻點數(shù)時要求不同的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，解碼輸出的信號仍有較高質(zhì)量，對解調(diào)器輸入信號的載干比要求較低。

對于語音業(yè)務(wù)而言，信源編碼一般要經(jīng)過抽樣、量化和編碼三個步驟，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)性來檢測和糾正傳輸過程產(chǎn)生的差錯。

移動通信中常見的信道編碼方式有線性分組碼、卷積碼、級聯(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，有些可以糾錯，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，這樣即使在傳輸過程中發(fā)生了成串差錯，恢復(fù)成一條連續(xù)比特串的消息時，差錯也就變成單個(或者長度很短)的錯誤比特，這時再用信道糾正隨機(jī)差錯的編碼技術(shù)(FEC)消除隨機(jī)差錯。交織技術(shù)可以消除一定時間上，連續(xù)干擾的影響，但必須要跟糾錯技術(shù)同時使用才有意義，而且隨著交織深度的不同，會帶來不同程度的時延。

4. 調(diào)制方式

不同的調(diào)制方式，抗干擾性能不同，以調(diào)相來說，調(diào)制階數(shù)越高，傳輸效率越高，但同時對信號質(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，對于LTE來說，根據(jù)無線環(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，但萬變不離其宗，大的方向還是這么幾個，只要掌握了總的脈絡(luò)，學(xué)習(xí)起來就能事半功倍，避免“只見樹木，不見森林”。

作者：朱美根，杭州華星博鴻通信技術(shù)有限公司