無線通信系統(tǒng)頻率干擾原理及其解決之道

1、無線通信系統(tǒng)頻率干擾原理及其解決之道隨著計算機(jī)和通信技術(shù)的迅猛進(jìn)展，全球信息網(wǎng)絡(luò)正在迅速向以ip為基礎(chǔ)的下一代網(wǎng)絡(luò)（ngn）演進(jìn)。將來全球個人多媒體通信的寬帶化、移動化的技術(shù)趨勢，加之靈便性、方便性的市場要求，使得無縫籠罩、無線銜接的目標(biāo)正在日益變?yōu)楝F(xiàn)實。當(dāng)前，各種無線技術(shù)展現(xiàn)出百花齊放、百技爭鳴的局面，這在加速無線應(yīng)用普及的同時，也因無線技術(shù)所固有的頻率干擾而瀕臨不行忽略的問題。1、頻率干擾原理分析無線干擾的產(chǎn)生是多種多樣的，原有的專用系統(tǒng)占用現(xiàn)有頻率資源、不同運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)配置不當(dāng)、發(fā)信機(jī)自身設(shè)置問題、小區(qū)重疊、環(huán)境、電磁兼容（emc）等，都是無線通信網(wǎng)絡(luò)干擾產(chǎn)生的緣由。工作于不同頻率的系統(tǒng)間

2、的共存干擾，本質(zhì)上都是因為放射機(jī)和接收機(jī)的非完善性造成的。通常，有源設(shè)備在放射實用信號的同時，因為器件本身的緣由和帶外抑制的限制，在它的工作頻帶外還會產(chǎn)生雜散、諧波、互調(diào)等無用信號，這些信號落到其他無線系統(tǒng)的工作頻帶內(nèi)，就會對其形成干擾。對于無線系統(tǒng)而言，放射機(jī)在放射實用信號時會產(chǎn)生帶外輻射，它包括因為調(diào)制引起的鄰頻輻射和帶外雜散輻射。接收機(jī)在接收實用信號的同時，落入信道內(nèi)的干擾信號可能會引起接收機(jī)智敏度的損失，落入接收帶寬內(nèi)的干擾信號可能會引起帶內(nèi)堵塞；同時接收機(jī)也存在非線性帶來的非完善性，帶外信號（放射機(jī)實用信號）會引起接收機(jī)的帶外堵塞。有源設(shè)備產(chǎn)生的帶外雜散、諧波、互調(diào)等無用信號的強(qiáng)度除

3、了與設(shè)備本身的質(zhì)量有關(guān)以外，還與兩個因素有關(guān)：自身的輸出功率越大，無用信號的輸出越大；偏離工作帶寬的程度，離工作帶寬越遠(yuǎn)，無用信號越小。系統(tǒng)對外來干擾的承受能力也與兩個因素有關(guān)：本身信號的強(qiáng)度，信號越強(qiáng)受干擾的機(jī)會越少；干擾信號的大小，干擾信號電平越小，信號受干擾程度越低。此外，放射機(jī)和接收機(jī)間的干擾還取決于兩個系統(tǒng)工作頻段的間隔和收發(fā)信機(jī)空間隔離等因素。無線和移動通信系統(tǒng)的干擾主要有同頻干擾、鄰頻干擾、帶外干擾、互調(diào)干擾和堵塞干擾。2、無線通信系統(tǒng)頻率干擾情形從我國的實際狀況看，主要的無線通信技術(shù)將有：屬于其次代蜂窩移動通信技術(shù)的gsm和窄帶cdma、定位為固定電話補(bǔ)充的phs（小靈通）和s

4、cdma （大靈通）、同屬第三代蜂窩移動通信體系的tdd系統(tǒng)td-scdma和fdd系統(tǒng)wcdmadma2000、應(yīng)用于寬帶無線接入的 wlanwimax、立足于短距離通信的uwb以及將應(yīng)用于無線識別的frid等。這些技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域雖然有所重合，但其特定的市場需求，將在較長時期內(nèi)共存，因而必需考慮其干擾情形。2.1 現(xiàn)有無線通信頻譜計劃我國現(xiàn)有的無線與移動通信頻譜詳細(xì)分配狀況1所示，此外，wlan用法無需許可的ism頻段，uwb用法3.55.8g頻段，而wimax和rfid尚未終于確定頻段，其中wimax有可能分配在2.5g、3.5g或5.8g頻段。2.2 無線干擾基本情形由圖1可以看出，gs

5、m1800、phs、scdma、td-scdma、cdma2000、wcdma等無線系統(tǒng)的頻段挺直相鄰或重合，難以避開之間的互相干擾，而uwb的超寬帶的特點也會造成干擾，2所示。圖1 我國無線通信技術(shù)現(xiàn)有頻譜分配圖2 無線干擾暗示圖2.3 移動通信系統(tǒng)干擾移動通信系統(tǒng)中的各種干擾普通可以分為小區(qū)內(nèi)的干擾、小區(qū)間的干擾、不同通信制式之間的干擾、不同運(yùn)營商之間的干擾、系統(tǒng)設(shè)備造成的干擾等。小區(qū)內(nèi)的干擾主要有多徑干擾、遠(yuǎn)近效應(yīng)和多址干擾等。這些干擾的產(chǎn)生是由無線信道的時變性和電磁波傳揚(yáng)過程中的時延與衰落等特點打算的，當(dāng)相鄰小區(qū)采納同一頻率時產(chǎn)生的干擾，對于tdd系統(tǒng)來說尤為嚴(yán)峻。tdd系統(tǒng)與fdd系

6、統(tǒng)之間的干擾，主要是tdd信道（包括上行信道和下行信道）與fdd上行信道之間的干擾。除了上面的干擾之外，不同運(yùn)營商之間的干擾、系統(tǒng)設(shè)備造成的干擾等也是需要加以考慮的問題。3、干擾解決計劃無線通信系統(tǒng)中的干擾雖然普遍存在，但按照干擾的產(chǎn)生根源和干擾狀況的分析，結(jié)合計算機(jī)和大范圍的現(xiàn)場實驗，也找到了一些降低和消退干擾的有效方法。這些辦法主要分為兩大類：基本技術(shù)類和工程建設(shè)類。3.1 基本技術(shù)類辦法從詳細(xì)技術(shù)角度分析，小區(qū)內(nèi)干擾可以采納設(shè)計正交性好的多址碼、上下行鏈路同步、糾錯編碼、功率控制、分集接收/發(fā)送、聯(lián)合檢測、智能天線、空時處理等信號處理技術(shù)加以充實或解決。而小區(qū)間的干擾以及tdd與fdd系

7、統(tǒng)間的干擾，可以從物理層技術(shù)方面考慮，也可以從高層的無線資源管理技術(shù)著手。從物理層來看，同步技術(shù)和智能天線技術(shù)是很好的措施，從無線資源管理角度分析，動態(tài)信道分配是非常有效的計劃。此外，還需要考慮不同運(yùn)營商統(tǒng)一協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等。3.2 工程建設(shè)類辦法工程建設(shè)計劃是在移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)的過程中，從工程的角度采納一些優(yōu)化方法充實無線干擾。這些辦法主要有：增強(qiáng)頻率庇護(hù)帶、提高濾波精度、增強(qiáng)站址間距、優(yōu)化天線安裝、限制設(shè)備參數(shù)等。增強(qiáng)頻率庇護(hù)帶解決計劃是通過頻率規(guī)劃，使得干擾系統(tǒng)的放射頻段和被干擾系統(tǒng)的接收頻段在頻域上得到一定的隔離。隨著隔離的增大，干擾系統(tǒng)放射機(jī)信號落入被干擾接收機(jī)接受帶寬內(nèi)的重量減小，

8、同時接收機(jī)接受濾波器對干擾系統(tǒng)放射信號的衰落加大，由此系統(tǒng)間干擾減小。適當(dāng)?shù)仡l率庇護(hù)帶可以有效緩解干擾問題。同時，在考慮用法附加濾波器來限制干擾信號時，因為抱負(fù)線性的濾波器難以實現(xiàn)，因此也需要留有一定的庇護(hù)帶為濾波器提供過渡帶。但另一方面，因為頻率資源的稀缺，以及放射、接收濾波器頻率響應(yīng)特性的不同，用法庇護(hù)帶時也應(yīng)綜合考慮其他干擾解決計劃，盡量削減庇護(hù)帶寬的大小。提高濾波精度解決計劃是在原有設(shè)備的無線收發(fā)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過用法高精度濾波器或附加濾波器來進(jìn)一步提高放射機(jī)或接收機(jī)的濾波特性，達(dá)到系統(tǒng)間共存所需的隔離度。提高濾波精度是有效解決干擾的途徑之一，但也意味著成本的增強(qiáng)。增強(qiáng)站址間距辦法可以有效降低干擾，但此辦法受到站址資源匱乏和多運(yùn)營商共存狀況等的限制，詳細(xì)工程實施難度較大。優(yōu)化天線安裝包括天線傾角、方位角、垂直和水平隔離等，通過實行一些優(yōu)化措施，提高天線間的耦合損失，降低干擾。限制設(shè)備參數(shù)是規(guī)定足夠的設(shè)備指標(biāo)來保證收發(fā)頻率相鄰的共存問題，主要有嚴(yán)格限制放射功率等。4、結(jié)