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，我們借此機會大致盤點一下。

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

通信系統能正常工作的條件是：

其中：

Pji為進入接收機的干擾功率
Psi為接收機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干擾容限兩方面來提高系統的抗干擾能力，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：發信機功率
P_Tj：干擾信號功率       
G_Ts：發信機天線增益
G_Tj：干擾機天線增益
L_s：有用信號路徑損耗
L_j：干擾信號路徑損耗
G_Rs：收信機接收有用信號時的天線增益
G_Rj：收信機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，干擾分為網內干擾和外干擾，網外干擾除了進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。

至于網內干擾的控制，各種制式的移動通信系統采取手段基本相同，有以下手段：

? 降低G_Tj/ G_Rj：使用定向天線對小區扇區化，把旁瓣對準不希望覆蓋的區域，相當于降低了干擾/被干擾方向的增益；TDSCDMA和TDD-LTE系統還用到了智能天線（波束賦形），效果更佳。

? 降低P_Tj：使用功率控制及DTX不連續發射等。

功率控制是控制網內干擾最重要的手段之一，對于GSM系統，功率控制命令通過SACCH下發，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，分為開環功控和閉環功控兩種，簡單地說，開環功控就是無反饋的功率控制，一般用在初始接入階段，而閉環功控根據反饋值的類型和反饋單元，又分為內環和外環。不同系統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，由于遠近效應的存在，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)提高發射功率P_Ts

發射功率的提升受限于硬件設備，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，因此單純提高發射功率在改善了己方的通信效果的同時，會增加網內其他用戶的干擾，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，然后進行合并，為保證接收信號的不相關性，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，然后進行合并。移動通信中常見的為正負45度極化天線。

時間分集：時間分集的代表是Rake接收技術。RAKE接收技術是CDMA移動通信系統中的一項重要技術，可以在時間上分辨出細微的多徑信號，對這些分辨出來的多徑信號分別進行加權調整、使之復合成加強的信號。

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，在接收端由多個分集支路，經過相位調整后，按照適當的增益系數，同相相加，再送入檢測器進行檢測，合并產生的增益與分集支路數N成正比。

除了早期工程建設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。

3. 增大L_f/L_p/L_t

這三種方法的原理分別是：

L_f：從頻域將干擾和有用信號錯開，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，比如猝發傳輸技術，將數據壓縮在一個突發脈沖中傳輸，讓敵方來不及干擾。

另外，從某種意義上來說，各系統的多址技術也算是這類抗干擾技術，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正確解調的前提下，可“忍受”的最大干擾水平。主要跟采取哪些技術手段有關，當然也跟各廠家的設備性能有關。常見的技術手段有以下幾種：

1. 擴頻技術

擴頻技術實質上是先將信號的帶寬擴展，然后送入信道傳輸，在接收段通過相關處理，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系統中廣泛地應用了擴頻技術，對于不同的業務類型和擴頻的碼片速率，系統可獲取不同的處理增益：

處理增益=10lg(碼片速率/業務比特速率）

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系統的碼片速率是3.84MChips/s，對于12.2K的語音業務，處理增益可高達25dB，相當于對不采用擴頻技術的相同業務來說，用了擴頻技術后對載干比的要求下降了25dB，抗干擾能力大大增強。

2. 跳頻

跳頻就是手機和基站都按照一個相同的頻點序列來收發信息，移動通信中的跳頻技術主要指的是在GSM系統中的應用。

GSM系統中，小區中每個頻點所受的干擾強度和分布是不一樣的，同一路通話的突發脈沖的載頻的變化，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脈沖可能都會受到固定不變的強干擾，也就是說采用跳頻技術把干擾分散到了攜帶突發脈沖的不同的載頻上，也可以認為是頻率分集。

跳頻產生的增益跟參與跳頻的頻點數有關，另外還跟跳頻的速率和環境有關。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，接收機在不同的跳頻頻點數時要求不同的C/I，這些C/I的差值就是跳頻所獲得的增益。

3. 數字處理技術

1) 信源編碼

信源編碼是將原始信息轉換成利于傳輸的數字信息，目標就是使信源減少冗余，更加有效、經濟地傳輸，最常見的應用形式就是壓縮。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量，對解調器輸入信號的載干比要求較低。

對于語音業務而言，信源編碼一般要經過抽樣、量化和編碼三個步驟，各系統使用的信源編碼為：

至于LTE系統，初期由于僅支持數據業務，因此不涉及信源編碼，Volte階段支持語音業務后，采用的也是AMR編碼方式。

2) 信道編碼

信道編碼就是在發送端對原數據添加冗余信息，這些冗余信息是和原數據相關的，再在接收端根據這種相關性來檢測和糾正傳輸過程產生的差錯。

移動通信中常見的信道編碼方式有線性分組碼、卷積碼、級聯碼、Turbo碼和LDPC碼等。不同的編碼復雜度不同，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中的使用情況：

3)交織

交織技術把一條信息中的連續比特以非連續方式發送，這樣即使在傳輸過程中發生了成串差錯，恢復成一條連續比特串的消息時，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差錯的編碼技術(FEC)消除隨機差錯。交織技術可以消除一定時間上，連續干擾的影響，但必須要跟糾錯技術同時使用才有意義，而且隨著交織深度的不同，會帶來不同程度的時延。

4. 調制方式

不同的調制方式，抗干擾性能不同，以調相來說，調制階數越高，傳輸效率越高，但同時對信號質量的要求也越高，抗干擾能力越弱，比如64QAM的抗干擾能力就弱于16QAM。    

除了GSM使用調頻外，其他通信系統均使用調相方式，對于LTE來說，根據無線環境的不同，靈活采用不同的調制方式，保證了數據傳輸的可靠性。

各制式使用的調制方式如下：

四、小結

隨著通信技術的發展，抗干擾技術也在不斷的發展中，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，學習起來就能事半功倍，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有限公司