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論CDMA無線通信系統(tǒng)的干擾管理論文和開題報告 CDMA無線通信系統(tǒng)的干擾管理【摘要】在無線通信系統(tǒng)中，干擾一直是影響網(wǎng)絡質(zhì)量的重要因素。隨著中國聯(lián)通CDMA精品網(wǎng)絡建設的不斷深入，如何最大限度減少干擾對網(wǎng)絡的影響，是廣大網(wǎng)絡優(yōu)化人員共同關注的課題。本文從CDMA通信系統(tǒng)的頻譜特點出發(fā)，分析了CDMA系統(tǒng)中不同類型的干擾情況，并結(jié)合實際工作對如何偵測及排除干擾做了詳細的闡述。【關鍵詞】CDMA干擾管理無線通信系統(tǒng)中的無線干擾是指能引起無線網(wǎng)絡性能下降甚至無法正常工作的電磁能量，它的存在直接影響到網(wǎng)絡質(zhì)量的好壞。對CDMA通信系統(tǒng)而言，其獨特的頻譜利用方式?jīng)Q定了其在干擾的管理上與GSM和AMPS移動通信系統(tǒng)不盡相同。在目前聯(lián)通CDMA網(wǎng)絡建設日趨完善的今天，如何最大限度地降低無線干擾對網(wǎng)絡的影響、改善網(wǎng)絡質(zhì)量、提高用戶滿意度已經(jīng)是網(wǎng)絡優(yōu)化工作的重要內(nèi)容。1CDMA系統(tǒng)的頻譜特點1.1擴展頻譜的概念CDMA系統(tǒng)所采用的擴頻通信技術中，信號所占用的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬（基帶寬度）；頻帶的擴展是通過一個獨立的碼序列來完成，用編碼及調(diào)制的方法來實現(xiàn)的，與所傳信息數(shù)據(jù)無關；在接收端則用同樣的碼進行相關同步接收、解析及恢復所傳信息數(shù)據(jù)。CDMA采用的是直接序列擴頻系統(tǒng)（DSSS,DirectSequenceSpreadSpectrum）的方法，直接序列擴展頻譜（DSSS）系統(tǒng)具有合成的RF帶寬，比傳輸基帶數(shù)據(jù)率的最小帶寬要求大得多。而GSM和AMPS無線通信系統(tǒng)中是使用最小的射頻（RF）帶寬來傳輸基帶數(shù)據(jù)（BaseBandData），這些系統(tǒng)被稱為窄帶系統(tǒng)。1.2CDMA系統(tǒng)抗干擾性分析1）無線頻譜利用率高，抗干擾性強在窄帶通信系統(tǒng)（如GSM、AMPS）中，主要依靠頻道劃分來防止信道之間的干擾。以中國聯(lián)通GSM網(wǎng)為例，頻帶寬度只有6M（共29個頻點），由于采用TDMA時分多址的復用方式，頻率復用困難與用戶增長的矛盾非常突出。而CDMA系統(tǒng)采用碼分多址技術，采用擴頻碼序列的擴頻調(diào)制，充分利用各種不同碼型的擴頻碼序列之間優(yōu)良的自相關特性和互相關特性，在接收端利用相關檢測技術進行解擴，則在分配給不同用戶碼型的情況下可以區(qū)分不同用戶的信號，提取出有用信號，從而讓許多用戶共享某個信道1.23M的寬頻帶，大大提高頻帶的利用率。而其中的各種干擾信號，因其在收端的非相關性，解擴后得到的窄帶信號中只有很微弱的成份，能夠有效得到抑制。正常條件下，誤碼率可低至l0-10。2）采用有效的功率控制手段，保證系統(tǒng)容量CDMA系統(tǒng)是自干擾系統(tǒng)，移動臺的功率發(fā)射對小區(qū)內(nèi)的其他用戶而言就是干擾。為此CDMA采用了一系列功率控制技術，減少系統(tǒng)內(nèi)的相互干擾，使系統(tǒng)容量最大化。CDMA系統(tǒng)的功率控制類型有：反向開環(huán)功率控制、反向閉環(huán)功率控制和前向功率控制。反向閉環(huán)功率控制系統(tǒng)保證了每一部使用相同信道的移動臺以相同的功率被基站接收。而CDMA1X采用的快速功率控制使功率控制更加精確。3）能有效抑制多徑干擾CDMA系統(tǒng)采用兩種方法來抵抗多徑干擾的影響：一是采用分集接收技術，即采用空分或極化天線把最強的有用信號分離出來，排除其他路徑的干擾信號；二是采用其特有的RAKE接收技術，將不同路徑來的不同延遲、不同相位的信號在接收端從時域上對齊相加，合并成較強的有用信號。RAKE接收技術能有效解決目前困擾GSM和AMPS系統(tǒng)的多徑干擾問題。2CDMA系統(tǒng)干擾的類型干擾可能是系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生，也可能是外部施加于系統(tǒng)的。系統(tǒng)內(nèi)部干擾，是由于多個用戶使用相同的無線接口或系統(tǒng)內(nèi)不同設備間所引起的；外部干擾是由不受系統(tǒng)操作影響的干擾源產(chǎn)生的干擾。2.1系統(tǒng)內(nèi)部干擾分析內(nèi)部干擾分為如下幾種：2.1.1由于用戶過量增長，導致RF總噪聲的增加為了確保系統(tǒng)有比較好的處理增益，單扇區(qū)、單載頻的用戶數(shù)受到了限制。理論上，基站的平均接收功率應該在熱噪聲功率以上的0-5dB內(nèi)，如果一個小區(qū)滿載時，會導致噪聲基底增加5dB左右。在IS-95系統(tǒng)中，可以推算得到，每當用戶增加1倍，信道處理增益就要下降3dB。當扇區(qū)內(nèi)手機用戶接近于極限時，手機的發(fā)射功率就容易失控。在極限狀況下，額外的手機用戶所帶來的附加手機發(fā)射功率，會將總功率提高到熱噪聲水平之上，這會導致所有的其他手機用戶提高發(fā)射功率，以保持適當?shù)腅b/No（每比特能量與噪聲頻譜密度比，EnergyperbittoNoisespectraldensity）值，這最終會產(chǎn)生“雪球”效應。特別是在一些突發(fā)話務熱點地區(qū)，會比較容易發(fā)生因RF總噪聲的增加而導致呼叫困難、話音質(zhì)量差、無線上網(wǎng)速度變慢的現(xiàn)象。2.1.2直放站干擾直放站作為網(wǎng)絡深度、廣度覆蓋的有效手段，因其建設周期短，價格低廉，靈活性好，目前正被大量采用。直放站屬于同頻放大設備，從傳輸方式來分有無線直放站、光纖傳輸直放站和移頻傳輸直放站。其中無線直放站最容易產(chǎn)生干擾，需要重點關注。直放站干擾可以分為上行和下行干擾1）上行干擾在CDMA系統(tǒng)中，接入到基站接收機入口的噪聲功率應小于-113dB。當直放站的上行增益設置過大時，上行背景噪聲被不合理地放大，經(jīng)有效路徑損耗后進入基站，和施主扇區(qū)接收機的噪聲疊加就會提高基站噪聲電平，使接收機靈敏度降低，反向誤幀率上升，施主基站覆蓋范圍縮小，嚴重的會造成整個施主扇區(qū)無法工作。目前，聯(lián)通使用的直放站上下行的噪聲系數(shù)一般都小于6dB。2）下行干擾當施主天線和重發(fā)天線隔離度不足時，經(jīng)重發(fā)天線發(fā)射的放大后的信號會經(jīng)其旁瓣或后瓣被施主天線的旁瓣或后瓣接收，從而形成一個反饋環(huán)路，造成直放站自激，產(chǎn)生下行干擾。一般施主天線和重發(fā)天線的隔離度要求達到9095dB，不當?shù)那跋蛟鲆嬖O置會產(chǎn)生接收信號很強，但無法通話的情況。直放站自激時，會造成覆蓋區(qū)通話音質(zhì)變差，起呼成功率下降，掉話率上升；嚴重時使施主基站和其周圍的基站發(fā)生癱瘓。當隔離度大于直放站增益15dB時，才能保證不產(chǎn)生自激。2.1.3鄰小區(qū)導頻干擾CDMA系統(tǒng)前向信道中，不同基站扇區(qū)使用周期為215-1的M序列的不同相位來區(qū)分，定義相位偏置單位為64個碼片，即共有512個相位可用。每個扇區(qū)的相位稱為PNOFFSET（簡稱PN碼）。在確定的PN相位偏置增長系數(shù)（PILOT_INC）及PNGROUP情況下，如何合理分配不同基站扇區(qū)PN碼就至關重要。如果相鄰扇區(qū)被分配了相同或鄰近相位的PN碼，會造成移動臺無法識別應該為其提供服務的扇區(qū)，造成移動臺無法正常登陸、經(jīng)常脫網(wǎng)、起呼成功率低、掉話率升高的后果。此外，由于城區(qū)存在一些高站，易形成越區(qū)覆蓋，或者是幾個相鄰扇區(qū)天線位置（如方位角、俯仰角）、天饋連接或功率設置不合理，會造成某一地點PN碼雜亂，移動臺無法識別一個穩(wěn)定的主導頻，從而產(chǎn)生信號不穩(wěn)定，呼叫接續(xù)時間偏長、掉話增加等問題。例如，在金華聯(lián)通永康花街CDMA基站開通后，經(jīng)常接到用戶投訴，反映該基站附近呼叫接續(xù)時間偏長，而且經(jīng)常會有無法接通的現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)基站內(nèi)第一和第二扇區(qū)有一對饋線的跳線存在“鴛鴦線”連接，在進行重新連接后信號恢復了正常。2.2系統(tǒng)外部干擾分析當CDMA網(wǎng)絡下行或者上行有較強的外來干擾時，干擾會造成系統(tǒng)的基底噪聲（NoiseFloor）抬高，使得基站或者手機不得不加大發(fā)射功率以對抗外來的干擾，這種情況會對網(wǎng)絡性能造成負面影響，使網(wǎng)絡性能質(zhì)量下降。強烈的外來干擾產(chǎn)生后，可以從普通手機用戶的實際感受和系統(tǒng)性能的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中得到直觀的反映。外部干擾可分自然界的和人為產(chǎn)生的兩大類。2.2.1自然界的干擾自然界的干擾是由某些自然現(xiàn)象引起的。最常見的是雷電、太陽黑子活動、火山噴發(fā)和地震引起的磁暴等產(chǎn)生的電磁干擾。雷電會在廣大地區(qū)從幾千赫到幾百兆赫以上的極寬頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生嚴重電磁干擾。而太陽黑子活動會對CDMA的GPS衛(wèi)星時鐘同步系統(tǒng)造成干擾，嚴重的會造成網(wǎng)絡中斷。當然，自然界的干擾的影響面畢竟有限，而且概率也很低，在日常網(wǎng)絡優(yōu)化過程中，不會將其作為工作重點。2.