從3G~5G小區(qū)間干擾抑制技術(shù)綜述

1、3G-5G小區(qū)間干擾抑制技術(shù)綜述一、概述：干擾,泛指一切進(jìn)入信道或通信系統(tǒng)對(duì)合法信號(hào)的正常工作造成了影響非期望信號(hào)。移動(dòng)通信系統(tǒng)的干擾是影響無(wú)線網(wǎng)絡(luò)掉話率、接通率等系統(tǒng)指標(biāo)的重要因素之一。它嚴(yán)重影響了網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行和用戶的通話質(zhì)量。1.1、干擾的分類：（1）、從頻段上可分為上行干擾與下行干擾。上行干擾定義為干擾信號(hào)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上行段,基站受外界射頻干擾源干擾。上行干擾的后果是造成基站覆蓋率的降低。物理上看,在無(wú)上行干擾的情況下,基站能夠接收較遠(yuǎn)處手機(jī)信號(hào)。當(dāng)上行干擾出現(xiàn)時(shí),期望的手機(jī)信號(hào)需強(qiáng)于干擾信號(hào),基站才能與手機(jī)聯(lián)絡(luò),因此手機(jī)必須離基站更近,因此造成了基站覆蓋率的降低。下行干擾是指干擾源所發(fā)

2、干擾信號(hào)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)下行頻段,手機(jī)接收到干擾信號(hào),無(wú)法區(qū)分正常基站信號(hào),使手機(jī)與基站聯(lián)絡(luò)中斷,造成掉話或無(wú)法登記。由于基站下行信號(hào)通常較強(qiáng),對(duì)GSM來(lái)說(shuō),當(dāng)某一下行頻點(diǎn)被干擾時(shí),手機(jī)能夠選擇次強(qiáng)頻點(diǎn),與其他基站聯(lián)絡(luò)。而CDMA本身即自擾系統(tǒng),因此上行干擾的危害比下行干擾更嚴(yán)重。（2）、從頻點(diǎn)上可分為同頻干擾與非同頻干擾。同頻干擾廣義上是指干擾源占用的頻率恰好與正常信號(hào)頻率相同,上行下行都存在。但在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中,同頻干擾特指GSM制式中不同基站同一頻點(diǎn)的下行信號(hào)在同一小區(qū)出現(xiàn),使手機(jī)無(wú)法區(qū)分不同的基站,形成干擾。由于GSM制式采用多頻點(diǎn)復(fù)用,相鄰小區(qū)不會(huì)用同一頻點(diǎn)。但遠(yuǎn)處小區(qū)功率控制出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),

3、遠(yuǎn)處小區(qū)同頻點(diǎn)信號(hào)可能千擾到本小區(qū)。（3）、從干擾源可分為固定頻率干擾、隨機(jī)寬帶干擾、強(qiáng)信號(hào)對(duì)弱信號(hào)的干擾以及互調(diào)干擾等。固定頻率干擾是指具有固定頻率的干擾源工作于移動(dòng)通信頻段。這種干擾頻率幾乎不變,或小范圍抖動(dòng),上下行都可能存在;隨機(jī)寬帶干擾,是指具有寬頻帶或頻率隨機(jī)變化的干擾源工作于移動(dòng)通信頻段,這種干擾幅度起伏不定,頻率隨機(jī)飄動(dòng),主要存在于上行;強(qiáng)信號(hào)對(duì)弱信號(hào)的干擾,是指合法的信號(hào)占用合法的頻率,由于功率過(guò)強(qiáng),造成鄰近頻段接收設(shè)備阻塞?；蛴捎趶?qiáng)信號(hào)雜散輻射過(guò)寬,造成對(duì)鄰接頻段的干擾;互調(diào)干擾,是由于外部一個(gè)或多個(gè)無(wú)線信號(hào)源由饋纜進(jìn)入接收裝置的非線性放大器產(chǎn)生的。（4）、從通信系統(tǒng)來(lái)分可以

4、分為移動(dòng)通信系統(tǒng)內(nèi)部干擾和移動(dòng)通信系統(tǒng)外部干擾。1.2、移動(dòng)通信系統(tǒng)中干擾的分類（1）、移動(dòng)通信系統(tǒng)內(nèi)部頻率的干擾： 在2G系統(tǒng)中為提高頻率利用率采用了頻率復(fù)用方式。這雖然增加了系統(tǒng)的容量,但同時(shí)也增加了系統(tǒng)的干擾程度。這些干擾主要包括同頻干擾、鄰頻干擾和互調(diào)干擾。（a）、同頻干擾： 所謂同頻干擾,即指無(wú)用信號(hào)的載頻與有用信號(hào)的載頻相同,并對(duì)接收同頻有用信號(hào)的接收機(jī)造成的干擾?，F(xiàn)在一般采用頻率復(fù)用的技術(shù)以提高頻譜效率。當(dāng)小區(qū)不斷分裂使基站服務(wù)區(qū)不斷縮小,同頻復(fù)用系數(shù)增加時(shí),大量的同頻干擾將取代人為噪聲和其它干擾,成為對(duì)小區(qū)制的主要約束。這時(shí)移動(dòng)無(wú)線電環(huán)境將由噪聲受限環(huán)境變?yōu)楦蓴_受限環(huán)境。當(dāng)同頻

5、干擾的載波干擾比C/I小于某個(gè)特定值時(shí),就會(huì)直接影響到手機(jī)的通話質(zhì)量,嚴(yán)重的就會(huì)產(chǎn)生掉話或使手機(jī)用戶無(wú)法建立正常的呼叫。(b)、鄰頻干擾： 所謂鄰頻干擾,即指干擾臺(tái)鄰頻道功率落入接收機(jī)通帶內(nèi)造成的干擾。由于頻率規(guī)劃原因造成的鄰近小區(qū)中存在與本小區(qū)工作信道相鄰的信道或由于某種原因致使基站小區(qū)的覆蓋范圍比設(shè)計(jì)要求范圍大,均會(huì)引起鄰頻道干擾。當(dāng)鄰頻信道的載波干擾比C/I小于某個(gè)特定值時(shí),就會(huì)直接影響到手機(jī)的通話質(zhì)量,嚴(yán)重的就會(huì)產(chǎn)生掉話或使手機(jī)用戶無(wú)法建立正常的呼叫。（c）、互調(diào)干擾：當(dāng)兩個(gè)以上不同頻率信號(hào)作用于一非線性電路時(shí),將互相調(diào)制,產(chǎn)生新頻率信號(hào)輸出,如果該頻率正好落在接收機(jī)工作信道帶寬內(nèi),則

6、構(gòu)成對(duì)該接收機(jī)的干擾,我們稱這種干擾為互調(diào)干擾?；フ{(diào)干擾主要是指數(shù)模共站的基站,由于模擬基站發(fā)射機(jī)的影響,而對(duì)數(shù)字基站產(chǎn)生的干擾。這種干擾的直接后果是時(shí)隙不能使用,造成基站資源的浪費(fèi),也會(huì)產(chǎn)生掉話。（2）、外來(lái)電波的強(qiáng)烈干擾： 由于移動(dòng)通信是靠空中電波傳播的,當(dāng)空中某些電波對(duì)正在使用的電波產(chǎn)生的干擾達(dá)到一定程度時(shí),會(huì)使信號(hào)噪聲比下降到標(biāo)準(zhǔn)值以下(影響通話質(zhì)量),這時(shí)手機(jī)將自動(dòng)關(guān)閉,便出現(xiàn)掉話。這些干擾電波來(lái)源非常復(fù)雜,是多方面的,例如工業(yè)干擾、電源火花干擾和其它的鄰近電波干擾等,這些干擾是很難完全避免的。移動(dòng)通信系統(tǒng)中無(wú)線電波傳播的特性,決定了其在通信過(guò)程中必然受到外界多種因素的影響,因此,外

7、來(lái)電波的干擾是造成移動(dòng)通信系統(tǒng)干擾的主要原因之一。二、技術(shù)現(xiàn)狀：2.1、傳統(tǒng)干擾抑制技術(shù)在傳統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)中，相鄰小區(qū)采用不同頻段以抑制小區(qū)間干擾2.1.1、基于軟頻率復(fù)用的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)軟頻率復(fù)用的核心思想是把小區(qū)覆蓋范圍分為小區(qū)中心和小區(qū)邊緣兩種不重疊的區(qū)域，在小區(qū)邊緣采用和傳統(tǒng)2G 系統(tǒng)類似的頻率復(fù)用策略以降低小區(qū)間干擾，在小區(qū)中心采用全頻率復(fù)用以提高速率。 圖1 給出了一種典型的實(shí)現(xiàn)方案，小區(qū)中心用戶可使用整個(gè)頻譜，但使用較小的功率以降低對(duì)鄰近小區(qū)的干擾。由于其路徑損耗較小, 所以降低功率并不影響其正常使用。對(duì)小區(qū)的邊緣用戶，先將整個(gè)頻帶分成3 個(gè)互不重疊的子頻段，一個(gè)小區(qū)只使用一個(gè)子

8、頻段并且相鄰小區(qū)使用不同的子頻段。由于鄰小區(qū)邊緣用戶使用互不重疊的頻段，邊緣用戶可以使用較大的功率。 該提案簡(jiǎn)單易行，通過(guò)在系統(tǒng)初始化階段進(jìn)行一次頻率資源規(guī)劃再輔以一定的資源分配算法即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)小區(qū)間干擾的抑制，且軟頻率復(fù)用效率比較高。但它也存在明顯的缺點(diǎn)， 一是小區(qū)邊緣頻譜效率不高, 通常只能使用1/3 的頻譜資源； 二是當(dāng)OFDM 系統(tǒng)內(nèi)各小區(qū)的負(fù)載隨著時(shí)間的變化而劇烈變化時(shí)，該方法顯得很不靈活。阿爾卡特提出一種改進(jìn)方案，該方案的核心是對(duì)小區(qū)邊緣進(jìn)行了細(xì)分，將整個(gè)可用頻段分為7 組。將小區(qū)邊緣分成6 個(gè)部分，每個(gè)部分可用頻率為這7 組中間的其中一組，不同小區(qū)間的相鄰小區(qū)邊緣采用的頻帶互不重

9、疊。這使得在確保小區(qū)間干擾減小的前提下, 小區(qū)邊緣可用頻率相較于華為的提案顯著提高(從1/3 提高到6/7)。具體實(shí)現(xiàn)如下： 在該方案中，每個(gè)小區(qū)的中心區(qū)域使用全段頻率以使中心區(qū)域容量最大，而邊緣區(qū)域被分為3 部分，每部分又使用不同的頻段。再將整個(gè)頻段7 等分，分別與小區(qū)中各數(shù)字區(qū)域部分相對(duì)應(yīng)，如圖。這樣就實(shí)現(xiàn)了各相鄰數(shù)字區(qū)域之間頻率的交錯(cuò)，避免了相鄰小區(qū)間的同頻干擾。 該方案雖然大大提高了SINR值，但這是以頻譜利用率作為代價(jià)，系統(tǒng)容量并未得到提高反而下降，如圖3。 由于 OFDM 系統(tǒng)小區(qū)內(nèi)子載波嚴(yán)格正交，很好地避免了小區(qū)內(nèi)的同頻干擾，因此，在某小區(qū)邊緣區(qū)域可以采取由該小區(qū)3 個(gè)數(shù)字區(qū)域部

10、分的頻率之和。A 小區(qū)的數(shù)字2 區(qū)域可以采用頻段為4 和5 的頻率，因?yàn)樾^(qū)內(nèi)的同頻干擾已經(jīng)被正交子載波消除，因此，A 小區(qū)邊80 緣區(qū)域就可以共用 2、4、5 頻段的頻率資源，占整個(gè)頻率帶寬的3/7，頻譜利用率得以提高，系統(tǒng)容量也必然提高，如圖4。 這種方案雖然可行，但是必須使用有效的資源調(diào)度方法進(jìn)行控制。當(dāng)A 小區(qū)的數(shù)字2部分調(diào)用頻段為4 的頻率資源，而E 小區(qū)的數(shù)字6 部分也調(diào)用頻段為4 的頻率資源，這樣，由于兩數(shù)字區(qū)域距離相距太小，小區(qū)間的同頻干擾較大，誤碼率會(huì)急劇上升，嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能，甚至無(wú)法保證最低通信質(zhì)量要求。 資源調(diào)度方法就是用來(lái)杜絕相鄰兩數(shù)字區(qū)域使用同一頻率造成干擾過(guò)大的情

11、況發(fā)生。由于用戶數(shù)和業(yè)務(wù)量往往都是隨機(jī)的，很少會(huì)出現(xiàn)多個(gè)相鄰小區(qū)同時(shí)達(dá)到資源短缺的情況，因此可以通過(guò)一定的資源調(diào)度方法讓資源緊張的小區(qū)邊緣區(qū)域調(diào)用同小區(qū)的其他頻率資源，而與該小區(qū)較近的鄰小區(qū)不允許再調(diào)用該頻率資源。A 小區(qū)的數(shù)字2 區(qū)域已調(diào)用頻段4 的頻率，那么小區(qū) E的數(shù)字 6、7 區(qū)域就不能再調(diào)用頻段為4 的頻率，從而避免小區(qū)間同頻干擾過(guò)大。同樣，如果A 小區(qū)數(shù)字4 區(qū)域已調(diào)用頻段5 的頻率資源，那么小區(qū)G 的數(shù)字3、6 區(qū)域就不能調(diào)用5 頻段頻率。這樣，A 小區(qū)的數(shù)字4 邊緣區(qū)域就可占用整個(gè)頻段的3/7，系統(tǒng)容量得以提升，滿足更多用戶的需求；而G 小區(qū)的數(shù)字3 和6 邊緣區(qū)域不能再調(diào)用頻

12、段5，但仍可互相調(diào)用，所占頻率也能達(dá)到整個(gè)頻段的2/7，不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)容量下降過(guò)大。如果不采用資源調(diào)度算法，頻率復(fù)用因子為7 的軟頻率復(fù)用方案中各小區(qū)中每個(gè)數(shù)字區(qū)域的可用頻率為整個(gè)頻段的1/7，雖然其SINR 值相對(duì)于頻率復(fù)用因子為3 的軟頻率復(fù)用方案有較明顯提高，但是對(duì)于小區(qū)邊緣區(qū)域容量卻有較大的降低。 采用合理的資源調(diào)度算法，不僅可以明顯增大SINR 值，也可使各小區(qū)邊緣部分的可用頻率達(dá)到3/7，這樣小區(qū)邊緣區(qū)域的容量相對(duì)頻率復(fù)用因子為3 的軟頻率復(fù)用方案就有較大105 提升，如圖4 所示。2.1.2、 結(jié)論 本文給出了一種頻率復(fù)用因子為7 的軟頻率復(fù)用方案來(lái)抑制小區(qū)間干擾，相對(duì)較常用的頻率

13、復(fù)用因子為3 的軟頻率復(fù)用方案，該方案在小區(qū)邊緣區(qū)域部分獲得了更高的用戶峰值速率，使整個(gè)系統(tǒng)容量得到提升。軟頻率復(fù)用基本不需要在基站間交換信息，優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算復(fù)雜度低，信令開(kāi)銷也很低，具有較高的可行性。但軟頻率復(fù)用使得小區(qū)邊緣只能使用部分頻譜資源，吞吐量受影響，難以實(shí)現(xiàn)高速率傳輸，這是軟頻率復(fù)用技術(shù)的根本缺陷。2.2、CDMA系統(tǒng)中常用的干擾抑制技術(shù)2.2.1、功率控制 在CDMA系統(tǒng)中，功率控制是無(wú)線資源管理的核心技術(shù)之一，它對(duì)于克服“遠(yuǎn)近效應(yīng)”、減小小區(qū)間干擾、增加系統(tǒng)容量和提高系統(tǒng)性能具有重要作用。在移動(dòng)通信的上行鏈路中，如果小區(qū)內(nèi)的所有用戶均以相同功率發(fā)射，則靠近基站移動(dòng)臺(tái)到達(dá)的信號(hào)強(qiáng)，遠(yuǎn)

14、離基站移動(dòng)臺(tái)到達(dá)的信號(hào)弱，導(dǎo)致強(qiáng)信號(hào)掩蓋弱信號(hào)的“遠(yuǎn)近效應(yīng)”。CDMA是同一小區(qū)內(nèi)多個(gè)用戶同一時(shí)刻共同使用同一頻率的系統(tǒng)，因此“遠(yuǎn)近效應(yīng)”更加突出。為了克服CDMA系統(tǒng)的“遠(yuǎn)近效應(yīng)”，應(yīng)對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行功率控制。在下行鏈路中，位于小區(qū)邊緣的移動(dòng)臺(tái)受其它相鄰小區(qū)的干擾，導(dǎo)致接收信號(hào)惡化，產(chǎn)生“邊緣效應(yīng)”，為了克服這種效應(yīng),也需要對(duì)基站實(shí)行功率控制。功率控制技術(shù)可補(bǔ)償傳輸損耗、解決“遠(yuǎn)近效應(yīng)”和“邊緣效應(yīng)”問(wèn)題、增加系統(tǒng)容量和提高系統(tǒng)性能，從而更好地發(fā)揮第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，功率控制技術(shù)可分為不同的類型。（1）、按通信的上下行鏈路方向，功率控制可分為：（a）、上行鏈路功率控制：

15、 它又稱反向功率控制，用于控制移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率，保證基站收到各個(gè)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射的信號(hào)功率或信噪比（SNR）基本相等，這樣既能有效克服“遠(yuǎn)近效應(yīng)”，又能使移動(dòng)臺(tái)在滿足自身服務(wù)質(zhì)量（Qos）要求的情況下，盡可能降低發(fā)射功率，從而延長(zhǎng)移動(dòng)臺(tái)的電池壽命。（b）、下行鏈路功率控制： 它又稱前向功率控制，用于控制基站的發(fā)射功率，使所有移動(dòng)臺(tái)收到的基站發(fā)射信號(hào)功率或信噪比基本相等，從而克服“角效應(yīng)”，并可使基站的平均發(fā)射功率減小，有效降低小區(qū)間干擾。（2）、集中式和分布式功率控制（a）、集中式功率控制 它是指在網(wǎng)絡(luò)端進(jìn)行功率控制，根據(jù)接收端接收的信號(hào)功率和各條鏈路的增益整體，調(diào)整發(fā)射端的發(fā)射功率。在已發(fā)表的論文

16、中，對(duì)集中式功控作過(guò)分析研究，證明它能通過(guò)幾次迭代，快速收斂到一個(gè)最佳的發(fā)射功率向量。由于集中式功控需知道所有鏈路的信息，會(huì)造成很大的時(shí)延，而且計(jì)算復(fù)雜度很高，在實(shí)際系統(tǒng)中很難實(shí)現(xiàn)，但它可提供功率控制的性能范圍。（b）、分布式功率控制它是在接收端進(jìn)行的功率控制，根據(jù)接收端的接收信號(hào)功率及其鏈路增益，單獨(dú)調(diào)整自身發(fā)射功率。這種方式只需了解接收端自身的局部信息，算法比較簡(jiǎn)單，在實(shí)際系統(tǒng)中易于采用。（3）、開(kāi)環(huán)功率控制、外環(huán)功率控制和內(nèi)環(huán)功率控制（a）、開(kāi)環(huán)功率控制 主要用于隨機(jī)接入過(guò)程中。在移動(dòng)臺(tái)準(zhǔn)備發(fā)起呼叫時(shí)，先接收基站發(fā)射的廣播信號(hào)，估計(jì)下行鏈路的衰落情況，然后把下行鏈路衰落近似等價(jià)為上行鏈路

17、損耗進(jìn)行補(bǔ)償，再加上一定的安全裕度，作為初始發(fā)射功率。（b）、外環(huán)功率控制 主要功能是適應(yīng)無(wú)線信道的變化情況。由于服務(wù)質(zhì)量要求是根據(jù)誤碼率或誤塊率衡量，外環(huán)通過(guò)檢測(cè)接收端的誤塊率，動(dòng)態(tài)調(diào)整內(nèi)環(huán)功控中的目標(biāo)信噪比，把功率控制與為用戶提供的服務(wù)質(zhì)量直接相關(guān)聯(lián)。（c）、內(nèi)環(huán)功率控制 又稱快速功率控制，把實(shí)時(shí)測(cè)量的SIR與目標(biāo)信噪比相比較，產(chǎn)生傳輸功率控制（TC）命令，發(fā)射端根據(jù)收到的TPC進(jìn)行功率調(diào)整。2.2.2、擴(kuò)頻技術(shù)：擴(kuò)頻是一種信息處理傳輸技術(shù)。擴(kuò)頻技術(shù)是利用同欲傳輸數(shù)據(jù)（信息）無(wú)關(guān)的碼對(duì)被傳輸信號(hào)擴(kuò)展頻譜，使之占有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)被傳送信息所必需的最小帶寬。擴(kuò)頻信號(hào)具有抗干擾，抗多徑衰落，低截獲概率

18、，碼分多址能力，高距離分辨率和精確定時(shí)特性等。擴(kuò)頻的基本方法有，直接序列（DS）、跳頻（FH）、跳時(shí)（TH）和線性調(diào)頻（Chirp）等4種，其目前人們所熟知的新一代手機(jī)標(biāo)準(zhǔn)CDMA就是直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用。而跳頻、跳時(shí)等技術(shù)則主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，以避免己方通信信號(hào)被敵方截獲或者干擾。2.2.2.1、工作原理： 在發(fā)端輸入的信息先經(jīng)信息調(diào)制形成數(shù)字信號(hào)，然后由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號(hào)以展寬信號(hào)的頻譜。展寬后的信號(hào)再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。 在接收端收到的寬帶射頻信號(hào)，變頻至中頻，然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴(kuò)頻碼序列去相關(guān)解擴(kuò)。再經(jīng)信息解調(diào)、恢復(fù)成原始信息輸出。 由此可見(jiàn)，般

19、的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)都要進(jìn)行三次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制，二次調(diào)制為擴(kuò)頻調(diào)制，三次調(diào)制為射頻調(diào)制，以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴(kuò)和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較，擴(kuò)頻通信就是多了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)部分。2.2.2.2、分類： 按照擴(kuò)展頻譜的方式不同，現(xiàn)有的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)可以分為：（a）、直擴(kuò)方式:直接序列擴(kuò)頻工作方式，簡(jiǎn)稱直擴(kuò)(DS)方式所謂直接序列擴(kuò)頻，就是直接用具有高碼率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)端去擴(kuò)展信號(hào)的頻譜。而在收端，用相同的擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行解擴(kuò)，把展寬的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原始的信息。用窄脈沖序列對(duì)某一載波進(jìn)行二相相移鍵控調(diào)制。如果采用平衡調(diào)制器，則調(diào)制后的輸出為二相相移鍵控信號(hào)，它相當(dāng)于載波抑制的調(diào)幅

20、雙邊帶信號(hào)。（b）、跳頻方式: 另外一種擴(kuò)展信號(hào)頻譜的方式稱為跳頻所謂跳頻，比較確切的意思是：用一定碼序列進(jìn)行選擇的多頻率頻移鍵控。也就是說(shuō)，用擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行頻移鍵控調(diào)制，使載波頻率不斷地跳變，所以稱為跳頻。 簡(jiǎn)單的頻移鍵控如2FSK，只有兩個(gè)頻率，分別代表傳號(hào)和空號(hào)。而跳頻系統(tǒng)則有幾個(gè)、幾十個(gè)、甚至上干個(gè)頻率、由所傳信息與擴(kuò)頻碼的組合去進(jìn)行選擇控制，不斷跳變。（c）、跳時(shí)方式： 跳變時(shí)間工作方式，簡(jiǎn)稱跳時(shí)(TH)方式。與跳頻相似，跳時(shí)是使發(fā)射信號(hào)在時(shí)間軸上跳變。首先把時(shí)間軸分成許多時(shí)片。在一幀內(nèi)哪個(gè)時(shí)片發(fā)射信號(hào)由擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行控制?？梢园烟鴷r(shí)理解為：用一定碼序列進(jìn)行選擇的多時(shí)片的時(shí)移鍵控

21、。 由于采用了窄得很多的時(shí)片去發(fā)送信號(hào)，相對(duì)說(shuō)來(lái)，信號(hào)的頻譜也就展寬了。在發(fā)端，輸入的數(shù)據(jù)先存儲(chǔ)起來(lái)，由擴(kuò)頻碼發(fā)生器的擴(kuò)頻碼序列去控制通斷開(kāi)關(guān)，經(jīng)二相或四相調(diào)制后再經(jīng)射頻調(diào)制后發(fā)射。在收端，由射頻接收機(jī)輸出的中頻信號(hào)經(jīng)本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴(kuò)頻碼序列控制通斷開(kāi)關(guān)，再經(jīng)二相或四相解調(diào)器，送到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和再定時(shí)后輸出數(shù)據(jù)。只要收發(fā)兩端在時(shí)間上嚴(yán)格同步進(jìn)行，就能正確地恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。（d）、Chirp方式： 寬帶線性調(diào)頻工作方式，簡(jiǎn)稱Chirp方式。 這種擴(kuò)頻調(diào)制方式主要用在雷達(dá)中，但在通信中也有應(yīng)用。發(fā)端有一鋸齒波去調(diào)制壓控振蕩器，從而產(chǎn)生線性調(diào)頻脈沖。它和掃頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)一樣。在收端，線性

22、調(diào)頻脈沖由匹配濾波器對(duì)其進(jìn)行壓縮，把能量集中在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)輸出，從而提高了信噪比，獲得了處理增益。匹配濾波器可采用色散延遲線，它是一個(gè)存儲(chǔ)和累加器件。其作用機(jī)理是對(duì)不同頻率的延遲時(shí)間不一樣。如果使脈沖前后兩端的頻率經(jīng)不同的延遲后一同輸出，則匹配濾波器起到了脈沖壓縮和能量集中的作用。匹配濾波器輸出信噪比的改善是脈沖寬度與調(diào)頻頻偏乘積的函數(shù)。一般，線性調(diào)頻在通信中很少應(yīng)用。 2.2.2.3、優(yōu)勢(shì)：（1）、抗干擾能力強(qiáng)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)擴(kuò)展的頻譜越寬，處理增益越高，抗干擾能力就越強(qiáng)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，如果信號(hào)頻譜展寬10倍，那么干擾方面需要在更寬的頻帶上去進(jìn)行干擾，分散了干擾功率，從而在總功率不變的條件下，其

23、干擾強(qiáng)度只有原來(lái)的1/10。另外，由于接收端采用擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，空中即使有同類信號(hào)進(jìn)行干擾，如果不能檢測(cè)出有用信號(hào)的碼序列，干擾也起不了太大作用，因此抗干擾性能強(qiáng)是擴(kuò)頻通信的最突出的優(yōu)點(diǎn)。（2）、碼分多址能力強(qiáng) 由于擴(kuò)頻通信中存在擴(kuò)頻碼序列的擴(kuò)頻調(diào)制，充分利用各種不同碼型擴(kuò)頻序列之間優(yōu)良的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，在接收端利用相關(guān)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò)，則在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號(hào)，這樣在同一頻帶上許多對(duì)用戶可以同時(shí)通話而互不干擾。（3）、高速可擴(kuò)展能力強(qiáng) 由于獨(dú)占信道且碼分多址，所以速率很高。由于在IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中，11位隨機(jī)碼元中只有1位用來(lái)傳輸

24、數(shù)據(jù)，因此吞吐量的擴(kuò)展能力強(qiáng)。相對(duì)于通用標(biāo)準(zhǔn)采用的相位變化DQPSK/DPSK調(diào)制技術(shù)，增強(qiáng)型采用了直序/脈沖位置調(diào)制（DS/PPM）技術(shù)。PPM技術(shù)使用了預(yù)置的8位碼元中的3位傳輸數(shù)據(jù)，這就使傳輸率產(chǎn)生了飛躍。2.2.2.4、應(yīng)用前景： 擴(kuò)頻信號(hào)是用擴(kuò)展隨機(jī)序列偽隨機(jī)碼調(diào)制射頻信號(hào)或不斷跳躍的載波信號(hào)頻率而得到的，這樣，擴(kuò)頻系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)通信系統(tǒng)，它可以極大限度地共享相同的頻道資源。每套系統(tǒng)都具有與眾不同的擴(kuò)展序列來(lái)減少來(lái)自其他設(shè)備的干擾，只有具有與發(fā)射者相同擴(kuò)展序列的接收者才可以重組或壓縮擴(kuò)頻傳輸信號(hào)來(lái)獲得其中加載的有效信息。即使是多套擴(kuò)頻設(shè)備使用同一個(gè)頻道在同一地區(qū)進(jìn)行信號(hào)傳輸，只要采用

25、不同的擴(kuò)頻序列，就不會(huì)相互干擾。擴(kuò)頻系統(tǒng)這一頻道復(fù)用的優(yōu)勢(shì)，使其成為在大城市頻譜資源十分擁擠的環(huán)境下最理想的選擇。 擴(kuò)頻通信作為一種成熟的高科技技術(shù)，可應(yīng)用于：（1）地僻人稀的農(nóng)村及通信不發(fā)達(dá)地區(qū);（2）有線基建已飽和的繁華市區(qū);（3）因業(yè)務(wù)要求驟增而有線基建滯后的新建社區(qū)；（4）用戶主干/備份通信網(wǎng)絡(luò)，以彌補(bǔ)郵電公眾網(wǎng)絡(luò)的不足。2.3基于多小區(qū)載波、功率聯(lián)合分配的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)軟頻率復(fù)用可以認(rèn)為是將OFDM 系統(tǒng)整個(gè)頻帶分為多個(gè)子頻段，確定各子頻段功率，然后為每個(gè)用戶指定所使用的頻段，在頻段中為用戶分配子載波。因此，針對(duì)軟頻率復(fù)用缺陷的改進(jìn)方法是直接為用戶分配載波和功率。在多小區(qū)載波、功率聯(lián)合

26、分配中，一般假設(shè)各用戶的信道狀況已知，并且當(dāng)一個(gè)子載波分配之后，對(duì)其他小區(qū)同一載波形成的干擾可以計(jì)算得到。多小區(qū)載波、功率聯(lián)合分配一般可以用約束優(yōu)化問(wèn)題建模， 根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)的不同，目前的研究可大概分為兩類，第一類的目標(biāo)是在最大發(fā)送功率受限和滿足用戶公平性條件下，通過(guò)子載波和功率的最優(yōu)分配使系統(tǒng)吞吐量達(dá)到最大78；第二類的目標(biāo)是在滿足用戶傳輸速率的條件下，通過(guò)子載波的最優(yōu)分配使總的傳輸功率最小。 載波和功率的聯(lián)合分配在具體實(shí)施上可以分為集中式和分布式兩種形式。集中式資源分配方案假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中存在包含全局網(wǎng)絡(luò)信息的設(shè)備（如RNC）， 該設(shè)備根據(jù)所有用戶的信道信息和相互干擾統(tǒng)籌載波和功率的分配。集中式資

27、源分配方案的缺陷是所有計(jì)算都集中到了一個(gè)網(wǎng)元設(shè)備上，計(jì)算量大，復(fù)雜度高。為了使方案更具實(shí)用性，一般需要對(duì)問(wèn)題模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，參考文獻(xiàn)11對(duì)載波分配進(jìn)行了簡(jiǎn)化，假設(shè)每個(gè)用戶分配的載波數(shù)相同。簡(jiǎn)化方案以一定性能下降為代價(jià)顯著降低了復(fù)雜度。 分布式資源分配方案是指載波分配發(fā)生在只有網(wǎng)絡(luò)局部信息的網(wǎng)元設(shè)備，如基站?；惊?dú)立操作，同時(shí)通過(guò)基站之間交換信息實(shí)現(xiàn)全局的優(yōu)化。參考文獻(xiàn)12提出了一種基于最大化吞吐量準(zhǔn)則的分布式功率分配算法。首先針對(duì)單載波在每個(gè)小區(qū)計(jì)算關(guān)閉該載波對(duì)整體系統(tǒng)吞吐量的影響，以此決定該載波在本小區(qū)是否分配，然后并行應(yīng)用于多載波的情形。但該算法沒(méi)有考慮到用戶的公平性問(wèn)題。參考文獻(xiàn)13同樣通

28、過(guò)子載波對(duì)整體吞吐量的貢獻(xiàn)來(lái)判斷是否在小區(qū)內(nèi)選擇該載波。算法同時(shí)還加入了用戶權(quán)重，使用戶的公平性在一定程度上得到了保證，收斂速度也較快?？傮w而言，分布式資源分配的收斂性分析是個(gè)很困難的問(wèn)題。很難保證算法能收斂到全局最優(yōu)解，并且分布式方案的分配結(jié)果會(huì)存在波動(dòng)現(xiàn)象，收斂速度較慢。2.4、基于交織多址的干擾隨機(jī)化和干擾消除 交織多址（interleave-division multiple access，IDMA）技術(shù)是碼分多址技術(shù)的一種特例（可以認(rèn)為是擴(kuò)頻因子為1時(shí)的碼分多址）1415，因此IDMA 繼承了碼分多址技術(shù)抗多徑衰落、抗多用戶干擾等諸多特性。IDMA 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)如圖2 所示。IDMA

29、技術(shù)的核心是在不同小區(qū)使用不同的偽隨機(jī)交織器， 通過(guò)偽隨機(jī)交織器產(chǎn)生不同的交織圖案，并分配給不同的小區(qū)， 接收機(jī)采用不同的交織圖案解交織，即可將目標(biāo)信號(hào)和干擾信號(hào)分別解出，然后在總的接收信號(hào)中減去干擾信號(hào)，進(jìn)而有效地提高接收信號(hào)的信干比。IDMA 技術(shù)在LTE 系統(tǒng)的應(yīng)用體現(xiàn)在兩方面： 一方面，IDMA 技術(shù)對(duì)每個(gè)基站發(fā)送信號(hào)應(yīng)用不同的交織碼，可作為干擾隨機(jī)化的手段， 其效果與傳統(tǒng)3G 系統(tǒng)的加擾并無(wú)明顯差異；另一方面，IDMA 可以采用類似于碼分多址系統(tǒng)多用戶聯(lián)合檢測(cè)的干擾消除技術(shù)，這種技術(shù)是通過(guò)將干擾信號(hào)解調(diào)/解碼后， 對(duì)該干擾信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)（reconstruction），然后從接收信號(hào)中

30、減去。如果能將干擾信號(hào)分量準(zhǔn)確減去，剩下的就是有用信號(hào)和噪聲,是一種更為有效的干擾消除技術(shù)。小區(qū)間干擾刪除的優(yōu)勢(shì)在于，對(duì)小區(qū)邊緣的頻率資源沒(méi)有限制，相鄰小區(qū)即使在小區(qū)邊緣也可以使用相同的頻率資源，可以獲得更高的小區(qū)邊緣頻譜效率和總頻譜效率。有研究表明，基于IDMA 的迭代干擾消除技術(shù)可以使小區(qū)邊緣吞吐量（即5% CDF 吞吐量）獲得50%的性能增益；在小區(qū)平均吞吐量方面，也有5%的性能增益。由于需要完全解調(diào)甚至解碼干擾信號(hào)，IDMA 對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如資源塊分配、信道估計(jì)、同步、信令等提出了更高要求或帶來(lái)了更多限制。因此,LTE Release 8 中沒(méi)有采用IDMA 的干擾消除，而僅作為一種干擾

31、隨機(jī)化技術(shù)，但是，IDMA 干擾消除技術(shù)的優(yōu)越性能仍然吸引了很多研究者的注意，在LTE 的演進(jìn)版本中有持續(xù)的論。2.5、基于協(xié)作調(diào)度的干擾抑制技術(shù)LTE-Advanced 系統(tǒng)提出了多點(diǎn)協(xié)作傳輸技術(shù)（coordinated multipoint transmission/reception，CoMP）， 因其能有效改善小區(qū)邊緣用戶性能，提高系統(tǒng)吞吐量，在近年來(lái)引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注和研究，成為L(zhǎng)TE 小區(qū)間干擾抑制技術(shù)的新研究方向。 多點(diǎn)協(xié)作傳輸技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)單基站MIMO 技術(shù)的一個(gè)補(bǔ)充和擴(kuò)展， 若干小區(qū)的基站使用光纖或電纜連接，通過(guò)基站間協(xié)作傳輸來(lái)達(dá)到減少小區(qū)間干擾、提高系統(tǒng)容量、改善小區(qū)邊緣

32、覆蓋的目的。目前，多點(diǎn)協(xié)作傳輸技術(shù)分為多點(diǎn)聯(lián)合處理和多點(diǎn)協(xié)調(diào)調(diào)度兩大類，分別適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，互相之間不能完全取代。（1） 多點(diǎn)聯(lián)合處理技術(shù)多點(diǎn)聯(lián)合處理，即多個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)（基站）之間通過(guò)共享數(shù)據(jù)及信道信息、調(diào)度信息等， 聯(lián)合為目標(biāo)用戶提供服務(wù)。其基本原理如圖3 所示，位于小區(qū)邊緣的用戶同時(shí)被小區(qū)1、小區(qū)2 服務(wù)。在采用多小區(qū)聯(lián)合處理的系統(tǒng)中， 每個(gè)基站都可以看作是虛擬天線， 與用戶形成虛擬MIMO 系統(tǒng)，使用多個(gè)基站為一個(gè)或多個(gè)用戶服務(wù)。此技術(shù)可以把相鄰小區(qū)干擾信號(hào)轉(zhuǎn)換為有用信號(hào)，從而消除相鄰小區(qū)干擾，提高小區(qū)邊緣用戶的信號(hào)質(zhì)量。多小區(qū)聯(lián)合發(fā)送雖然可以得到較大的增益，但是要在實(shí)際系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)仍

33、然具有一定的難度：首先參與聯(lián)合發(fā)送的各個(gè)基站都需要獲得所有用戶的數(shù)據(jù)包，在用戶速率較高時(shí)會(huì)要求基站之間的支撐網(wǎng)絡(luò)具有較大的容量； 另外，在用戶端對(duì)來(lái)自于多個(gè)基站的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間和頻率的同步也比較困難。（2） 多點(diǎn)協(xié)調(diào)調(diào)度技術(shù) 多點(diǎn)協(xié)調(diào)調(diào)度，即用戶數(shù)據(jù)通過(guò)用戶所在的服務(wù)小區(qū)傳輸，在相鄰節(jié)點(diǎn)（基站）之間交互調(diào)度信息、協(xié)同調(diào)度，用以避免小區(qū)間干擾。此技術(shù)類似于干擾協(xié)調(diào)、干擾隨機(jī)化的思想，通常集中在和多天線波束成形相結(jié)合的解決方案上。在多天線蜂窩通信系統(tǒng)中，波束成形是一種實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較低的發(fā)送方案，通過(guò)使用與用戶信道相匹配的發(fā)送波束，可以優(yōu)化信號(hào)功率的利用，提高服務(wù)質(zhì)量，但由于發(fā)送波束具有手電筒特性，可能

34、會(huì)對(duì)相鄰小區(qū)所服務(wù)的用戶造成較大的干擾。因此，將多點(diǎn)協(xié)調(diào)調(diào)度技術(shù)與波束成形結(jié)合起來(lái)，即通過(guò)相鄰小區(qū)間的X2 接口交換調(diào)度信息，使每個(gè)小區(qū)選擇使小區(qū)吞吐量總和最大或小區(qū)間干擾最小的波束，而不是僅僅考慮本小區(qū)的吞吐量，這樣即可有效避免波束成形可能帶來(lái)的干擾。其實(shí)現(xiàn)方式如圖4 所示，當(dāng)相鄰基站同時(shí)選擇波束RS1 或RS2 時(shí)，可最大限度地降低干擾。由于波束成形調(diào)度技術(shù)需根據(jù)小區(qū)實(shí)時(shí)用戶分布情況來(lái)確定波束類型，設(shè)備昂貴且計(jì)算復(fù)雜，目前許多提案對(duì)此進(jìn)行簡(jiǎn)化，普遍做法是假設(shè)小區(qū)內(nèi)波束的類型（如發(fā)射方向、覆蓋范圍等）是事先確定的，小區(qū)間協(xié)作調(diào)度只需考慮某個(gè)時(shí)隙使用哪個(gè)波束，而不用考慮波束的類型。波束協(xié)作調(diào)度

35、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，只需在相鄰干擾小區(qū)間交換用戶信息，實(shí)用性較好，更重要的是，波束協(xié)作調(diào)度與其他干擾抑制技術(shù)可以同時(shí)使用，現(xiàn)有波束協(xié)作調(diào)度沒(méi)有考慮波束功率的協(xié)作控制，預(yù)計(jì)引入波束功率協(xié)作控制后，波束協(xié)作調(diào)度可彌補(bǔ)軟頻率復(fù)用的缺陷。三、技術(shù)演進(jìn)： 抑制MIMO蜂窩系統(tǒng)中小區(qū)間干擾的多基站聯(lián)合處理研究進(jìn)展如下：MIMO技術(shù)在解決容量和傳輸速率方面的優(yōu)勢(shì)無(wú)與倫比是新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。在MIMO系統(tǒng)多小區(qū)組網(wǎng)情況下"由于每個(gè)天線都是干擾源MIMO蜂窩系統(tǒng)中的小區(qū)間干擾比單天線蜂窩系統(tǒng)嚴(yán)重得多，導(dǎo)致MIMO吞吐量銳減和用戶性能惡化。如何在多小區(qū)環(huán)境更好地利用MIMO技術(shù)抑制或降低小區(qū)間干擾

36、或其它小區(qū)干擾是關(guān)鍵,因此,研究抑制MIMO蜂窩系統(tǒng)中小區(qū)間干擾的算法和方法具有重要的理論與應(yīng)用價(jià)值.但是"僅通過(guò)單個(gè)基站處理無(wú)法解決小區(qū)間干擾問(wèn)題,必須通過(guò)多基站聯(lián)合處理才行,現(xiàn)在這方面的研究工作剛剛起步，其中包括一些很有意義的工作，特別是以聯(lián)合傳輸或預(yù)編碼為代表的多基站聯(lián)合處理。聯(lián)合傳輸/預(yù)編碼是一種可以在不犧牲性能的情況下降低接收端復(fù)雜性的方案,這對(duì)移動(dòng)通信下行鏈路(從基站到移動(dòng)臺(tái),接收端是用戶移動(dòng)終端)非常適合。在單小區(qū)環(huán)境中，聯(lián)合傳輸/預(yù)編碼已取得很大進(jìn)展相.利用聯(lián)合傳輸/預(yù)編碼解決MIMO系統(tǒng)在多小區(qū)組網(wǎng)時(shí)下行鏈路中小區(qū)間干擾或其它小區(qū)干擾問(wèn)題"是一種新的思路和

37、擴(kuò)展。 如何在多小區(qū)環(huán)境更好地利用MIMO技術(shù)降低小區(qū)間干擾或其它小區(qū)干擾十分關(guān)鍵。已有的MIMO系統(tǒng)中降低小區(qū)間干擾的方案主要包括：傳統(tǒng)方法，聯(lián)合檢測(cè)，干擾抵消（包括基于IDMA的軟干擾抵消），宏分集，信道資源調(diào)度，分布式天線，干擾隨機(jī)化，波束成型，預(yù)編碼/聯(lián)合傳輸?shù)?其主要技術(shù)特點(diǎn)總結(jié)如表1：技術(shù)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)頻率再用（包括軟頻率再用）可以簡(jiǎn)單、有效地降低小區(qū)間干擾或其他小區(qū)干擾需要復(fù)雜的頻率規(guī)劃,不僅降低了頻譜有效性,而且目前已用到極致,很難再取得進(jìn)展傳統(tǒng)方法扇區(qū)化減少小區(qū)邊沿的平均干擾，頻率可以按扇區(qū)再用，相對(duì)頻率再用方法提高了頻譜利用率減少了多經(jīng)分集效果,不能充分利用MIMO優(yōu)勢(shì);存在區(qū)間

38、用戶數(shù)不平衡問(wèn)題,增加切換復(fù)雜性擴(kuò)頻通過(guò)碼分配和控制每個(gè)小區(qū)的負(fù)載等，將干擾調(diào)整在較低水平降低了系統(tǒng)負(fù)載"不能充分利用MIMO優(yōu)勢(shì)功率控制通過(guò)功率控制，降低對(duì)相鄰小區(qū)的干擾理想的功率控制很難實(shí)現(xiàn)聯(lián)合檢測(cè)可以采用ML,ZF，MMSE等聯(lián)合檢測(cè)方案，去的較低的比特錯(cuò)誤率移動(dòng)臺(tái)需要配置較大數(shù)量的天線,移動(dòng)臺(tái)需要連續(xù)處理導(dǎo)頻信道和進(jìn)行信道估計(jì),移動(dòng)臺(tái)的處理復(fù)雜度高干擾相消可以采用串行'并行'迭代等方案"取得較低的比特錯(cuò)誤率"與聯(lián)合檢測(cè)比較復(fù)雜度有一定下降移動(dòng)臺(tái)需要配置較大數(shù)量的天線"移動(dòng)臺(tái)需要連續(xù)處理導(dǎo)頻信道和進(jìn)行信道估計(jì),對(duì)信道估計(jì)誤差十分敏感宏分集可以獲得較好的分