CDMA干擾分析

1、CDMA干擾分析CDMA干擾分析武漢郵電科學研究院武漢虹信通信技術有限責任公司目錄一、CDMA干擾概述1、前向鏈路同信道干擾1.1、相同小區(qū)的干擾1.2、其他小區(qū)的干擾2、反向鏈路同信道干擾2.1、相同小區(qū)的干擾2.2、其他小區(qū)的干擾3、CDMA容量與干擾關系4、CDMA小區(qū)載荷與干擾關系5、CDMA鏈路與干擾關系6、厄蘭容量與干擾關系7、CDMA系統(tǒng)干擾分類二、降低CDMA系統(tǒng)干擾的常用方法1、功率控制1.1、反向功率控制1.2、反向功率控制2、碼型設計3、空間濾波技術4、分集技術5、多用戶檢測技術三、CDMA直放站干擾分析及解決方法1、CDMA直放站與GSM直放站混合傳輸1.1、技術可行性

2、分析1.2、兼容網(wǎng)引入的干擾分析2、減少干擾的常用方法2.1、天線隔離度檢測技術2.2、自適應干擾抵消技術2.3、分集接收技術2.4、線性功放技術2.5、降噪技術2.6、多級濾波技術一、CDMA干擾概述CDMA的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)不僅存在來自鄰小區(qū)的同信道干擾，還存在有本小區(qū)內(nèi)的同信道干擾，在CDMA多小區(qū)系統(tǒng)中，大多數(shù)干擾來自同一小區(qū)內(nèi)的移動用戶，因此，多小區(qū)CDMA系統(tǒng)的總干擾量并不比單小區(qū)的CDMA系統(tǒng)大很多，Qualcomn公司進行模擬實驗表明，來自別的小區(qū)的干擾僅為基站收到的本小區(qū)內(nèi)部干擾的35%，因此，系統(tǒng)工程設計中就要著眼于限制這干擾，下面我們分前向鏈路和反向鏈路來討論。1、 前向鏈路

3、同信道干擾在計算IS-95CDMA前向鏈路的同信道干擾中，我們首先考慮只有單小區(qū)各種時也存在的小區(qū)內(nèi)干擾，然后在考慮一般情況下多區(qū)系統(tǒng)中來自其他小區(qū)的干擾。11、 相同小區(qū)的干擾理論上講、根本就不存在同小區(qū)的前向鏈路干擾，因為CDMA的前向鏈路信道是正交的。包括導頻信道在內(nèi)，任何一個前向鏈路信道都可以通過將解擴碼片流乘以適當?shù)奈譅柺埠瘮?shù)，并在沃爾什函數(shù)的周期（64個碼片）內(nèi)求和（積分）而取出來。這個過程的結果就是所選信道的基帶數(shù)據(jù)流中不含來自前向鏈路中其他信道的干擾。然而，實際的移動傳播信道會引入同小區(qū)干擾，這是因為移動臺收到的信號是來自多徑的信號。12、 其他小區(qū)的干擾來自其他CDMA扇區(qū)和

4、小區(qū)基站的信號對本小區(qū)的移動臺接收機而言就是干擾。來自于其他小區(qū)的干擾會有波動，可采用對數(shù)正態(tài)隨機變量模型，即按分貝數(shù)表示的干擾功率為正態(tài)隨機變量：干擾功率（dBm）=平均值（dBm）+零均值高斯隨機變量平均干擾功率可用傳播功率損耗模型來預測，如損耗與距離的次方成正比。從數(shù)字上前向鏈路的其他小區(qū)干擾可模型化為對數(shù)正態(tài)變量。_ 干擾功率（dB）=10lgIi =10 lgIi + dBWi式（1.1）dB Wi/10dB Wi/10_或 Ii= Ii ×10 =常數(shù)×1/Ri ×10_其中：Ii=來自基站i的干擾功率中值Ri=移動臺與第i個基站的距離=傳輸損耗指數(shù)W

5、i=零均值單位方差高斯隨機變量_dB為波動的標準差，取值范圍為613dB。為了分析其他小區(qū)的干擾，只要考慮式（1.1）中的中值干擾項Ii及移動臺的空間分布的影響就足夠了，所謂移動臺的分布就是決定Ii取值的 Ri 。2、反向鏈路同信道干擾21、相同小區(qū)的干擾反向鏈路的同小區(qū)干擾是由其他移動臺的信號在基站接收機疊加而成的。由于對CDMA系統(tǒng)而言，來自所有移動用戶的信號在相同的時間里占用相同的帶寬，因此從分析的角度出發(fā)，總的干擾可以模型化為限帶白噪聲。在基站接收機的幾乎所有噪聲都是由于移動信號的干擾造成的?？赏瑫r呼叫發(fā)射的移動臺數(shù)目（系統(tǒng)容量）達到最大值所要求的條件是使每個移動臺信號達到基站時具有相

6、同的功率，而且應在滿足鏈路性能的前提下信號功率盡可能低。因此移動發(fā)射機功率的動態(tài)控制是反向鏈路設計的一個重要部分。由于采用了功率控制，當小區(qū)內(nèi)有M個移動用戶同時工作時，在基站接收機上的同小區(qū)干擾功率為：Isc = (M-1).S.r其中 S=在接收機端收到的來自每個移動臺的功率r =反向鏈路平均話音激活因子22、其他小區(qū)的干擾假定每一個干擾小區(qū)與所關心的小區(qū)有相同的特性，特別是同時工作的反向鏈路的用戶數(shù)M相同，則到達每個基站的總的同小區(qū)反向鏈路功率為MSr，對所關心的基站而言其他小區(qū)的干擾則可寫成：Ioc = .M. r.S其中的“再用系數(shù)” 可解釋為： = 收到的其他小區(qū)總功率/收到的本小區(qū)

7、總功率 =再用系數(shù)假設=0.33,這樣總的平均反向鏈路干擾功率為：It=Isc+Ioc=(M-1) rS+MrS =(1+)M-1 rS或 It=（M/Fe-1）rS其中：Fe=1/（1+）為“CDMA再用效率”，它等于總接收功率中屬于本小區(qū)發(fā)射的那一部分，并可解釋為： Fe=1/（1+）=總的同小區(qū)功率/總的接收功率（同小區(qū)和其他小區(qū)）1注意，在一個理想的蜂窩系統(tǒng)中，即鄰區(qū)沒有同信道干擾功率“泄漏”時，再用效率為1。另一個量F稱為“再用因子”，可定義為再用效率的倒數(shù)：F= 1/Fe=1+3、CDMA容量與干擾關系考慮一個單小區(qū)系統(tǒng)，當忽略熱噪聲時，容量即同時工作用戶數(shù)Mc與系統(tǒng)參數(shù)的關系為：

8、（C/I）req = SNRreq =rS/(Mc-1) rS = 1/(Mc-1) 現(xiàn)在我們來考慮一個多小區(qū)系統(tǒng)，由于其他小區(qū)干擾的緣故，因此每個小區(qū)的容量M應小于Mc。同樣忽略熱噪聲，多小區(qū)系統(tǒng)的載波干擾比與多小區(qū)容量M之間的關系為：SNRreq=1/（M-1）+M 令C/I等于單小區(qū)情形和多小區(qū)情形所需的值，則有：SNRreq=1/(Mc-1) =1/（M-1）+M 于是，多小區(qū)與單小區(qū)容量的關系為：Mc/M=單小區(qū)容量/多小區(qū)容量=1+=在利用因子就有：M=Mc/1+= Mc/F= McFe, 0.330.42該式意味著多小區(qū)環(huán)境中的CDMA容量為單小區(qū)環(huán)境下的容量的70%到75%。4

9、、CDMA小區(qū)載荷與干擾關系CDMA蜂窩工程師采用一個稱為反向鏈路“小區(qū)載荷”的概念來檢測干擾電平，并為系統(tǒng)中每個特定的小區(qū)選取最優(yōu)參數(shù)，小區(qū)載荷定義為：X=小區(qū)載荷=工作的用戶數(shù)/最大允許的用戶數(shù)我們現(xiàn)在來研究X與基站接收機的熱噪聲與反向鏈路干擾相對功率之間的關系。假設反向鏈路功率控制使得接收SNR保持在某個給定值0。用有關總干擾功率的關系可以得出小區(qū)內(nèi)最大允許用戶數(shù)為：SNR=02我們可以得到：M=Fe(1+1/0r- /rS)2這個M值的一個上限可以通過忽略熱噪聲而得到，即：Mmax=M/=0 = Fe(1+1/0r)2現(xiàn)在來解小區(qū)載荷X，考慮M/Fe與反向鏈路干擾的關系，得：X=M/M

10、maxIt/(It+ )這個關系說明系統(tǒng)容量是自我限制的，因為干擾量正比于同區(qū)和鄰區(qū)的用戶數(shù)。載荷X是描述容量潛力使用情況的一個簡單的方法。5、CDMA鏈路平衡與干擾關系前向鏈路功率過大會對其他小區(qū)的移動臺造成不必要的干擾。而反向鏈路的功率過大則會降低小區(qū)的有效容量。因此需要對系統(tǒng)進行平衡，使前向鏈路覆蓋區(qū)與反向鏈路損耗在容許范圍的區(qū)域邊界恰好重疊，即盡可能使前向鏈路小區(qū)尺寸與反向鏈路小區(qū)尺寸相同。一個平衡的系統(tǒng)可以使越區(qū)平滑并降低干擾。而當前向鏈路太強反向鏈路太弱時，對約區(qū)的移動接收機而言，導頻信道就不再是協(xié)助越區(qū)而是一個干擾了。另一方面，若前向鏈路太弱而反向鏈路太強，在小區(qū)叫界處的移動臺就

11、失去與任何一個基站的聯(lián)系，因為反向鏈路的干擾太大了。為了保持前向和反向鏈路的邊界相同（或基本相同），在系統(tǒng)設計時就要使平衡因子最小。平衡因子定義為：B=L前向（dB） - L反向（dB）系統(tǒng)的平衡狀態(tài)可以用系統(tǒng)為反向鏈路受限（反向鏈路半徑相對較小）還是前向鏈路受限（前向鏈路半徑相對較?。﹣砻枋?。具體屬于哪一例，可以由下面的準則來區(qū)分： B-：系統(tǒng)為反向鏈路受限 -B：系統(tǒng)處于平衡狀態(tài) B ：系統(tǒng)為前向鏈路受限參數(shù)（最多1到2dB）用于考慮計算B時所有因子的容差。6、厄蘭容量與干擾關系在CDMA蜂窩系統(tǒng)中并不像FDMA和TDMA系統(tǒng)中那樣具有固定的信道數(shù)，因為容量（允用戶數(shù)）取決于干擾程度。當反

12、向鏈路多址干擾功率超過一個事先定好的可以保證可接收的信號質(zhì)量的干擾電平時，就會發(fā)生阻塞。當基站接收機的總用戶干擾超過某個門限時，系統(tǒng)就拒絕下一個試圖呼叫的用戶。當CDMA的阻塞率Bcdma等于某個值（通常為1%2%）時的用戶數(shù)定義為系統(tǒng)的厄蘭容量，對應于FDMA或TDMA蜂窩系統(tǒng)中的等效信道數(shù)。因此CDMA的阻塞率計算是基于多址干擾分析的。由于在給定時間的用戶數(shù)（呼叫業(yè)務）是隨機的，而且來自任一用戶的干擾功率也是隨機變量，就要用阻塞概率來估算平均工作用戶數(shù)即CDMA小區(qū)或扇區(qū)的厄蘭容量。厄蘭容量的確定取決于有關呼叫業(yè)務和用戶干擾的概率分布的假設。阻塞概率公式考慮有M個工作用戶的一個獨立的CDM

13、A小區(qū)。在基站收到的信號加噪聲總功率為：r1P1+r2P2+r3P3+rmPm + (N0W)c噪聲系數(shù)M個反向鏈路信號其中22ri為表示反向鏈路話音激活的隨機變量,其實驗數(shù)值為:Eri=r =0.4 和Eri = r =0.31Pi為M個用戶的隨機信號功率.7、CDMA系統(tǒng)干擾分類在蜂窩移動碼分多址通信中，干擾可以大致分為三種類型：加性白噪聲干擾、多徑干擾與多用戶間的多址干擾。加性白噪聲干擾：信道編碼和數(shù)字式調(diào)制解調(diào)技術是用來抵抗傳統(tǒng)白噪聲的方法。多徑干擾：路徑傳播損耗：又稱為衰耗，它是指電波在空間傳播所產(chǎn)生的損耗，它反映了船艙傳播在宏觀大范圍（即公里量級）的空間距離上的接收信號電平平均值得

14、變化趨勢。慢衰落損耗：它是由于在電波傳播路徑上受到建筑物及山丘等的阻擋所產(chǎn)生的陰影效應二產(chǎn)生的損耗。它反映了中等范圍內(nèi)數(shù)百波長量級接收電平的均值變化而產(chǎn)生的損耗，一般遵從對數(shù)正態(tài)分布，其變化率較慢故又稱為慢衰落。陰影效應：由大型建筑物和其他物體的阻擋而形成在傳播接收區(qū)域上的半盲區(qū)?？焖ヂ鋼p耗：它主要是由于多徑傳播而產(chǎn)生的衰落，它反映微觀小范圍內(nèi)數(shù)十波長量級接收電平的均值變化而產(chǎn)生的損耗，一般遵從Rayleigh（瑞利）分布或Rician（萊斯）分布，其變化率比慢衰落快，故又稱它為快衰落，仔細劃分快衰落又可以分為一下三類：空間選擇性衰落、頻率選擇性衰落和時間選擇性衰落。多普勒效應：它是由于接收的

15、移動用戶高速運動引起傳播頻率的擴散而引起的，其擴散程度與用戶運動速度成正比。多址干擾：在CDMA系統(tǒng)中，由于所有用戶均使用相同頻段的無線信道和相同的時隙，用戶間僅靠地址擴頻碼的不同，即靠它們之間互相關特性加以區(qū)別。若用戶間的互相關不為零，則用戶間就存在這干擾，我們稱這類干擾為多址干擾。遠近效應：在上行鏈路中，如果保持小區(qū)內(nèi)所有移動臺的發(fā)射功率相同，由于小區(qū)內(nèi)移動臺用戶的隨機移動，移動臺與基站之間的距離是不相同的，離基站近的移動臺的信號強，離基站遠的移動臺信號弱，將會產(chǎn)生以強壓弱的現(xiàn)象，而設備的非線性更會加速這一現(xiàn)象的產(chǎn)生，這就是所謂的“遠近效應”。角效應：在下行鏈路中，當移動臺位于相鄰小區(qū)的交

16、界處時，收到所屬基站的有用信號功率很低，同時還會受到相鄰小區(qū)基站較強的干擾，這就是所謂的“角效應”。二、降低CDMA干擾的常用方法1、功率控制CDMA在相同的時間內(nèi)，使用相同的頻率，僅以不同的碼字來區(qū)分信道。在移動無線電環(huán)境中存在陰影，多徑衰落和遠距離損耗影響，蜂窩式移動臺在小區(qū)內(nèi)的位置是隨機的，且經(jīng)常變動，所以路徑損耗會大幅度的變化，特別在多區(qū)蜂窩DS/CDMA系統(tǒng)中，所有小區(qū)均采用相同頻率，盡管理論上不同用戶分配的地址碼是正交的，但實際上很難保證，造成各信道間的相互干擾，從而不可避免地引起嚴重的多址干擾和“遠近效應”（發(fā)生在上行鏈路上，如果小區(qū)中的所有用戶均以相同的功率發(fā)射，則靠近基站的移

17、動臺到達基站的信號強，遠離基站的移動臺到達基站的信號弱，導致強信號掩蓋弱信號）和“拐角效應”（發(fā)生在下行鏈路中，當移動臺處于小區(qū)拐角處，往往它經(jīng)受的衰落時非常嚴重的，移動臺的通信質(zhì)量會迅速下降，甚至會產(chǎn)生掉話）。CDMA系統(tǒng)是要在保證質(zhì)量的前提下，降低發(fā)射功率，減少干擾增加容量，它是一種自干擾限制系統(tǒng)，不需要發(fā)射功率裕量。有人稱“功率控制”是CDMA技術中關鍵的關鍵，因為沒有良好的功率控制，系統(tǒng)就不能達到預期的目標，就不能形成合格產(chǎn)品投入商用。CDMA系統(tǒng)有前向功率（即控制基站發(fā)射功率）和反向功率（即控制移動站發(fā)射功率），其中反向功率控制尤為重要，因為反向鏈路的信道狀況相對惡劣得多，所以要確保

18、系統(tǒng)容量和通話質(zhì)量，克服衰落和解決遠近效應等問題，很大程度都依賴它。11、 反向功率控制反向功率控制分為開環(huán)、閉環(huán)功率控制和外環(huán)功率控制。（1）反向開環(huán)功率控制 開環(huán)控制的目的是試圖使所有移動臺發(fā)出的信號在達到基站時具有相同的功率。它完全是一種移動臺自己進行的功率控制。如果假定上、下行鏈路的路徑損耗相同，移動臺只需檢測所接收的信號就能判斷上行鏈路的路徑損耗，并相應的給本臺發(fā)送功控指令。開環(huán)功率控制是當移動臺發(fā)起呼叫或響應基站的呼叫時首先工作的，在開環(huán)功率控制中，移動臺根據(jù)它收到基地站的導頻信號的強度，估計前向鏈路路徑的損耗，從而確定發(fā)射功率的大小。如果移動臺接收功率較小，表明前向傳輸路徑的損耗

19、較大，則認為反向鏈路損耗也較大，于是就增大移動臺的發(fā)射功率。反之，減小移動臺發(fā)射功率。它是移動臺一方單獨實現(xiàn)控制的。但CDMA的收發(fā)頻率相隔45MHz，因而前向和反向的衰落相關系數(shù)并不等于1，這種開環(huán)控制僅僅是對移動臺的發(fā)射功率平均而言，落在比較正確的范圍內(nèi)。開環(huán)功率控制是為了補償平均路徑衰落的變化和陰影衰落，必須有很大的動態(tài)范圍。IS-95標準規(guī)定，至少應達到±32dB動態(tài)范圍。開環(huán)功率控制只是移動臺對發(fā)射電平的粗略估計，移動臺通過測量接收功率來估計發(fā)射功率，不需要任何前向鏈路的控制。（2）反向閉環(huán)功率控制閉環(huán)功率控制的設計目的是使基站對移動臺的開環(huán)功率控制估計迅速作出修正，以使移

20、動臺保持最佳的發(fā)射功率，使基站接收到信號達到所需要的信干比。其控制過程是基站收到移動臺的通話信號，都單獨的每隔1.25ms對收到的移動臺的信干比測量一次，并和設定的信干比比較，若收到的過高，基站發(fā)出功率降低指令，如果過低則發(fā)出提高指令，這樣每1.25ms發(fā)出一個功率調(diào)節(jié)指令，形成一個800bit/s的控制流插入下行鏈路被控制功率移動臺的業(yè)務信道內(nèi)，移動臺接收并檢測到功率控制指令，將其轉換為模擬電壓，加到開環(huán)控制電壓上，再用于發(fā)射機增益控制電路上。功率控制比特（“0”或“1”）是連續(xù)發(fā)送的，“0”比特指示移動臺增加平均輸出功率，“1”比特指示移動臺減少平均輸出功率。每個功率控制比特使移動臺增加或

21、減少功率的大小是1dB。閉環(huán)控制的全部動態(tài)范圍限制在±24dB以內(nèi)?；旧夏茉诒ＷC質(zhì)量的前提下控制功率，使發(fā)射功率基本上沒有裕量，閉環(huán)控制800bit/s控制碼率亦足以跟上大多數(shù)瑞利衰落。功率控制系統(tǒng)可不設固定的SIR門限，而采用可調(diào)節(jié)的SIR門限，這可為CDMA增添很多優(yōu)點，如系統(tǒng)負載輕的可以提高鏈路質(zhì)量；負載重時可以靈活地借用鄰小區(qū)的容量。閉環(huán)功率控制方式控制準確度高，有利于克服信道的快衰落。但開始呼叫時必須以高電平呼叫，直到基站識別作出應答，移動臺才能功率下降到適當值。在此該電平持續(xù)時間內(nèi)，就會造成各種干擾。另外基站到每個移動臺都必須具備某種形式的控制信道，以發(fā)送功率控制比特。

22、為彌補開、閉環(huán)功控的缺點，保證功控的精確度和速度，采用開、閉環(huán)功控結合的功控方式。在開始呼叫時，先用開環(huán)方式由移動臺測量前向信號的功率，調(diào)整起始電平，然后用閉環(huán)方式由基站測量來自移動臺的信號，并與SIR的門限值比較，產(chǎn)生一個功控指令發(fā)給移動臺，該指令與開環(huán)功控方式相結合，將移動臺的發(fā)射功率雕整到適當值。發(fā)射功率的調(diào)整采用階梯控制方式，有利于設備簡化。（3）外環(huán)功率控制IS-95是將閉環(huán)功率控制與外環(huán)功率結合是用來完成系統(tǒng)的功率控制，它在高層控制器中定期檢查業(yè)務信道的誤幀率，來調(diào)整閉環(huán)功控的目標信干比。反向外環(huán)功率控制是用來動態(tài)調(diào)整反向閉環(huán)功控中的信干比門限。因為在語音通信中，反映話音質(zhì)量的誤幀

23、率FER和誤比特率BER。基站根據(jù)接收反向信道的誤幀率統(tǒng)計值來調(diào)整目標SIR，這就使得功率控制直接與通話質(zhì)量相聯(lián)系，而不是僅僅體現(xiàn)在改善信噪比上。12、前向功率控制在前向功率控制中，基站根據(jù)移動臺提供的測量結果，調(diào)整對每個移動臺的發(fā)射功率。其目的是對路徑衰落小的移動臺分配較小的前向鏈路功率，而對于遠離基站和誤碼率高的移動臺分配較大的前向鏈路功率。 基站通過移動臺對前向誤幀率的報告決定是增加發(fā)射功率還是減少發(fā)射功率。移動臺的報告分為定期報告和門限報告。定期報告是每隔一段時間匯報一次，門限報告是當FER達到一定門限時才報告。這個門限是由運營者根據(jù)對話音質(zhì)量的不同要求設置的。2、碼型設計（1）碼型設

24、計是克服多址干擾的最理想的措施采用完全同步的碼分多址方式；設計一組完全正交的互相關為零的擴頻地址碼，比如沃爾什碼；用戶接收機在完全同步并采用理想正交擴頻碼的條件下，各用戶之間是不產(chǎn)生多用戶干擾的。（2）實際情況下，多用戶干擾總是存在的在多徑衰落信道中，理想的完全同步是難以實現(xiàn)的，因此擴頻碼也難以保持完全的正交性；理論上已證明，同時具有理想自相關和理想互相關特性的二進制（歸零）擴頻碼是不存在的，這就是著名的WELCH界。因此多用戶干擾總是存在的。（3）工程實用化的碼型設計既然已知多址干擾是由于擴頻碼的互相關函數(shù)不為零引起的，顯然互相關性越小，多址干擾影響就越小。在同步碼分體制中，可采用理想互相關

25、特性的碼型，比如沃爾什碼，同時盡可能提高時變多徑信道下的同步精度，以減少由于微小不同步而引入互相關性能下降和多址干擾影響的上升。在異步碼分體制中，要選用互相關函數(shù)小的擴頻系列與碼組。3、空間濾波技術它的基本思路是將小區(qū)內(nèi)的多址干擾按區(qū)間區(qū)域?qū)⒋髤^(qū)劃成小區(qū)，將多用戶的干擾從整個小區(qū)劃分為局限于若干小區(qū)的局部小區(qū)，以達到在每個子小區(qū)內(nèi)減少多用戶干擾影響的目的，在具體實現(xiàn)上可分為：多扇區(qū)化。即將一個小區(qū)劃分為空間相互獨立的若干個扇區(qū)，比如三扇區(qū)、六扇區(qū)等。即用扇區(qū)設計來達到隔離扇區(qū)間的多用戶干擾。智能天線技術。智能天線采用更多更窄的動態(tài)波束來隔離空間多用戶干擾，若能達到一個動態(tài)波束跟蹤一個用戶，則基

26、本上從空間上完成隔離和消除了多址干擾。智能天線是基于自適應天線陣原理，利用天線陣的波束賦形產(chǎn)生多個獨立的波束，并自適應地調(diào)整波束方向來跟蹤每一個用戶，達到提高信號干擾噪聲比SINR，增加系統(tǒng)容量的目的。采用智能天線技術，實際上是通過數(shù)字信號處理，使天線陣為每一個用戶自適應地進行波束賦形，相當于為每個用戶形成了一個可跟蹤它的高增益天線，從而既可以進行全方位通信，也可以用較小的發(fā)射功率覆蓋相同的范圍。通過在基站使用全向收發(fā)智能天線，可以為每個用戶提供一個窄的定向波束，使信號在有限的方向區(qū)域發(fā)送和接收，充分利用了信號的發(fā)射功率，降低了信號全向發(fā)射帶來的電磁污染與相互干擾，它的優(yōu)點有：擴大了系統(tǒng)的覆蓋

27、區(qū)域；提高了系統(tǒng)的容量；提高了系統(tǒng)頻譜利用率；降低基站發(fā)射功率，節(jié)省系統(tǒng)成本，減少信號間干擾和電磁環(huán)境污染。智能天線的關鍵技術是空間參數(shù)的提取和數(shù)字賦型的實現(xiàn)。4、分集技術分集技術是研究如何充分利用傳輸中的多徑信號能量，以改善傳輸?shù)目煽啃浴Ｋ彩且豁椦芯咳绾纬浞掷眯盘柕幕緟⒘吭跁r域、頻域和空域中，如何分散開又如何收集起來的技術。41、空間分集利用不同接收地點（空間）收到的信號衰落的獨立性，實現(xiàn)抗衰落的功能；空間分集的基本結構為：發(fā)端一副天線發(fā)送，收端N部天線接收；接收天線間的距離為D，D為相關區(qū)間的R，它應滿足D=R/其中為波長；為天線擴散角（在城市中，一般為20度）分集天線數(shù)N越大，分集

28、效果越好，但是不分集與分集差異較大，屬于質(zhì)變。分集增益正比于分集的數(shù)量N，其改善是有限的，屬于量變，且改善程度隨分集數(shù)量N的增加而逐步減少。工程上要在性能與復雜性間一折中，一般取N=24。空間分集還有兩類變化形式： 極化分集：它利用在同一地點兩個極化方向相互正交的天線發(fā)出信號，可呈現(xiàn)出不相關的衰落特性進行分集接收，即在收發(fā)端天線上安裝水平與垂直極化天線，就可以把得到的兩路衰落特性不相關的信號進行極化分集。其優(yōu)點是：結構緊、節(jié)省空間；缺點是：由于發(fā)射功率要分配到兩副天線上，因此有3dB損失。角度分集：由于地形、地貌和建筑物等接收環(huán)境的不同，使到達接收端的不同路徑信號可能來自不同的方向。而每個方向

29、性天線接收到的多徑信號是不相關的。空間分集中由于接收端有N副天線，若N副天線尺寸、增益相同，則空間分集除了可獲得抗衰落的分集增益以外，還可獲得每副天線3dB的設備增益。42、頻率分集將待發(fā)送的信息，分別調(diào)制在不同的載波上發(fā)送至信道；只要不同的載波之間的間隔足夠大，載波間隔f大于頻率相關帶寬F，即： fF=1/L其中L為接收信號時延功率譜的寬度。頻率分集與空間分集相比，其優(yōu)點是減少了接收天線與相應設備的數(shù)目；缺點是要占用更多的頻譜資源，并且在發(fā)送端有可能需要采用多部發(fā)射機。43、時間分集對于一個隨機衰落的信號，當取樣信號時間間隔足夠大時，兩個樣點間的衰落是互不相關的，利用這一特性可以構成時間分集

30、。將待發(fā)送的信號每隔一定時間間隔（大于時間相關區(qū)域T）重復發(fā)送，在接收端就可以得到N條獨立的分集支路。在時域上時間間隔t應大于時域相關區(qū)間T，即tT=1/B其中B為多卜勒頻移的擴散區(qū)間，它與移動臺的運動速度成正比，可見，時間分集對處于靜止狀態(tài)的移動臺是無用的。時間分集和空間分集相比，其優(yōu)點是減少了接收天線數(shù)目，缺點是要占用更多的時隙資源，從而降低了傳輸效率。5、多用戶檢測（1）多用戶檢測的基本思路基于信息論中的最佳信號檢測理論，尋求蜂窩式碼分多址的多用戶的最優(yōu)聯(lián)合檢測理論。充分利用擴頻碼的已知結構信息，在通常的碼分多址CDMA中，都將多徑干擾與多址干擾看作等效白噪聲的無用信息來處理，這是一種消

31、極的處理方法，然而實際上不論多徑干擾還是多址干擾，本質(zhì)上并不是粹無用的白噪聲，而是有強烈結構性的偽隨機系列信號，而且用戶間與各條路徑間的相關函數(shù)都是已知的，因此從理論上看，完全有可能利用這些偽隨機系列的已知結構信息和統(tǒng)計信息來進一步削除它所帶來的負面影響，以達到提高系統(tǒng)性能的目的。多徑干擾與多址干擾其實質(zhì)是一樣的，都來源于偽隨機系列，如能充分利用擴頻碼的已知結構信息和統(tǒng)計信息，兩者是可以同時消除的，同時消除和削弱了多址和多徑干擾，也必然消除和削弱了遠近效應。因此一箭三雕的方案是可行的。最優(yōu)的聯(lián)合檢測方案是可能的?；谏鲜龀浞掷脭U頻碼的已知結構和統(tǒng)計信息在信息論最佳信號檢測理論指導下，對多個用

32、戶的匹配濾波接收的基礎上，進行多用戶聯(lián)合檢測，并充分利用已知偽碼結構與統(tǒng)計信息，設法消除其他所有用戶的有用用戶干擾的方案，理論上是完全可行的。（2）多用戶檢測器的主要優(yōu)缺點多用戶檢測器的主要優(yōu)點是消除或減弱多址干擾的有效手段；是消除或減弱多徑干擾的有效手段；是消除或減弱遠近效應的有效手段；簡化功率控制、降低功率控制精度；彌補正交擴頻碼互相關性不理想所帶來的消極影響；改善系統(tǒng)性能、提高系統(tǒng)容量、增大小區(qū)覆蓋范圍。多用戶檢測器的主要缺點大大增加系統(tǒng)設備的復雜性；增加系統(tǒng)時延，特別是當采用自適應算法并對于擴頻碼較長的系統(tǒng)更是如此；多用戶檢測一般需要知道用戶擴頻碼的主要特征參量，這對于實際的多徑時變信

33、道而不是一件容易的事，它需要通過不停的信道估計來實現(xiàn)，而且估值的精度將直接影響多用戶檢測器的性能。三、CDMA直放站干擾分析及解決方法1CDMA直放站與GSM直放站混合傳輸?shù)母蓴_分析11技術可行性分析現(xiàn)在，我們在設計室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)時，往往會遇到GSM和CDMA同處一地的情況，兩個頻率靠得足夠近時才有可能產(chǎn)生對系統(tǒng)有實際影響的互調(diào)產(chǎn)物，CDMA標準在訂時即己充分研究了它與GSM網(wǎng)絡的相互影響，在兩套系統(tǒng)之間留有足夠的隔離頻帶，證明在兩組頻率相隔如此之遠的情況下是不會有較大互調(diào)干擾產(chǎn)生的；至于帶內(nèi)的互調(diào)，我們一般采用無互調(diào)頻率組合來加以避免。所以說，建設網(wǎng)絡兼容直放站系統(tǒng)的關鍵問題是如何濾去雜散干擾

34、，才能夠確保網(wǎng)絡兼容建設質(zhì)量。虹信公司直放站除采用帶外抑制度性能優(yōu)良的無源濾波器件外，還采用中頻選頻方式(通過高性能的聲表面波濾波器)確保890MHz以外雜散干擾比國標要求的13dBm低40dB左右；高性能的線性功放確?；フ{(diào)干擾在輸出功率為43dBm時，不超過17dBm。采用這些措施的同時也抑制了GSM系統(tǒng)的阻塞干擾，這就確保了網(wǎng)絡兼容的可能性。當CDMA信號與GSM信號需要覆蓋區(qū)域相同或相近且信號源相距遠近不同時(如均從附近基站提取或均從空中天線接收，但也可信號引入方式不同)，可考慮采用對應的直放站主設備而共用天饋線系統(tǒng)。但天饋線系統(tǒng)必需是寬頻器件，即覆蓋了CDMA頻段及GSM頻段。網(wǎng)絡兼容

35、設計時還要考慮到所選共用器件能承受的最大功率，并且要考慮留余量供系統(tǒng)日后擴容。同時，需要充分考慮到每個系統(tǒng)在功分器中的差異、同軸電纜中插損的差異等，對天線的輸出功率必須詳細計算，使得每個系統(tǒng)均達到技術規(guī)范要求。由于CDMA網(wǎng)絡與GSM網(wǎng)絡頻段相隔較近，故射頻特征相似。即信號在電纜、功分器、耦合器，天線等器件上衰耗相差不大，因此也是可以滿足網(wǎng)絡兼容建設的。12、兼容網(wǎng)引入的干擾分析121 CDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)對CDMA網(wǎng)絡的干擾分析由于CDMA系統(tǒng)是一個自干擾系統(tǒng)，來自使用同一CDMA系統(tǒng)頻率的移動臺(反向鏈路)和基站(前向鏈路)的干擾對網(wǎng)絡影響較大。在前向鏈路中，移動臺所受到的干擾主要來自于室

36、內(nèi)分布系統(tǒng)服務區(qū)域內(nèi)其他用戶的前向鏈路信號和其他天線傳來的本鏈路多徑信號。由于室內(nèi)分布系統(tǒng)各天線服務區(qū)域較小，移動臺通常只受本天線覆蓋區(qū)內(nèi)的其他移動臺鏈路干擾，對于本鏈路的其他多徑信號，表現(xiàn)為不同時延的有用信號，通過RAKE接收機的合成處理，產(chǎn)生多徑分集作用，加強了有用信號。所以，CDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)可改善前向鏈路信號。在反向鏈路中，所有移動臺的信號及其多徑反射信號通過室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的主覆蓋天線以及臨近的天線把信號匯集到基站上，使得干擾信號成倍增加。CDMA系統(tǒng)的容量隨干擾的增加而減小，一般情況下，CDMA系統(tǒng)的前向鏈路容量要大于反向鏈路的容量，系統(tǒng)的容量取決于反向鏈路。但室內(nèi)分布系統(tǒng)可改善CD

37、MA系統(tǒng)前向鏈路，干擾基本不增加，前向鏈路的容量不會降低；而在反向鏈路中，由于干擾的增加，反向鏈路的容量將急劇下降。所以，在使用CDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)中，系統(tǒng)的容量將取決于反向鏈路。由于CDMA基站采用雙天線接收，針對反向鏈路容量下降的問題，可以考慮采用室內(nèi)分布系統(tǒng)分集接收的辦法來改善上行干擾，具體實施辦法是除上行覆蓋的主天線外，再加一分集接收天線，將分集信號調(diào)制到另外一種頻率上與主天線接收信號一起傳輸，在近端分離后解調(diào)，再將解調(diào)信號耦合到基站的分集接收口，這樣可將反向信噪比改善3dB左右。122 CDMA直放站對GSM網(wǎng)絡的干擾分析與優(yōu)化兼容組網(wǎng)的主要干擾來自CDMA的下行頻段對GSM900M

38、z的上行頻段的干擾。中國聯(lián)通800MHz CDMA的下行頻段與中國聯(lián)通GSM900Mz的上行頻段相差19MH2，兩者之間的保護帶較寬，所以干擾不太嚴重。然而，在室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設中，一般業(yè)主希望建設的室內(nèi)布線工程中能夠兼顧各個運營商，中國聯(lián)通的CDMA工作頻段是825MHz-835Mz(上行，基站收移動臺發(fā))和870MHz-880MHz(下行，基站發(fā)移動臺收)。分析兩系統(tǒng)的干擾，其主要的干擾是雜散干擾，阻塞干擾和互調(diào)干擾。其中，雜散干擾與CDMA直放站在890MHZ附近的帶外發(fā)射有關，如果CDMA直放站的帶外發(fā)射超標，且GSM系統(tǒng)自身無法克服，將導至GSM系統(tǒng)信噪比下降，服務質(zhì)量惡化。阻塞干擾

39、與GSM接收機的帶外抑制能力有關，涉及到CDMA直放站的載波發(fā)射功率，GSM接收機濾波器等，如果阻塞干擾過大，GSM系統(tǒng)的接收機將因飽和而無法工作?；フ{(diào)干擾與CDMA系統(tǒng)使用多載頻系統(tǒng)的非線性有關，如果互調(diào)干擾落在GSM帶內(nèi)，GSM系統(tǒng)將無法克服。如果GSM系統(tǒng)接收機的帶外抑制能力很強，同時如果CDMA系統(tǒng)的帶外抑制很好，則可以很好抑制阻塞干擾； 目前的CDMA基站以單載頻為主，所以互調(diào)干擾可暫不考慮。而且，即使采用多載頻，好的功放線性度也足以保證好的互調(diào)干擾；根據(jù)IS-95CDMA技術體制，當其基站的發(fā)射功率為43dBm，在198MHZ信道帶寬以外，信號迅速下降60dB，在2，25MHZ信道

40、帶寬以外，信號幅度不超過-13dBm。 CDMA系統(tǒng)不存在同頻干擾問題，直放設備和基站射頻發(fā)射機的噪聲發(fā)射是系統(tǒng)的主要干擾源，我們在設備上使用了增益高，噪聲系數(shù)小的優(yōu)質(zhì)低噪聲放大器和功率放大器，使設備的噪聲發(fā)射電平指標十分優(yōu)良，同時，所有的放大模塊都設置有ATT和ALC的調(diào)節(jié)器，便于在工程現(xiàn)場根據(jù)具體情況對增益、信號電平和噪聲發(fā)射電平作過一步的調(diào)節(jié)，以更好的滿足網(wǎng)絡對噪聲發(fā)射的要求；對網(wǎng)絡局部的精細調(diào)整可采用射頻同軸衰耗器靈活調(diào)整；由于CDMA系統(tǒng)工作帶寬大，給受信設備的噪聲抑制帶來一定的困難，我們在設備設計時注意選用品質(zhì)優(yōu)良的腔體濾波器多級濾波，最大限度抑制了帶外干擾；在室內(nèi)組網(wǎng)時，為了便于

41、對信號覆蓋場強作靈活的調(diào)節(jié)，我們一般使用直放機對中低樓層進行覆蓋，而在高樓層則盡量使用蜂窩設備的一級RF信號進行覆蓋，由于這級信號未經(jīng)信號放大處理，噪聲電平很低，避免了對周圍基站的干擾。室內(nèi)系統(tǒng)開通后，必然與室外基站建立了一定的切換關系，相對言，CDMA系統(tǒng)由于在切換方式上采用了軟切換，則其切換的成功率本身會較GSM系統(tǒng)要高，如果在工程規(guī)劃時適當注意把中低樓層邊緣區(qū)的覆蓋場強設計得稍弱一些，使泄露到室外的信號電平得到很好的控制，那么就會使室內(nèi)系統(tǒng)對室外覆蓋環(huán)境的影響減到最低程度；我們認為室內(nèi)系統(tǒng)的開通會分流很多原室外信號覆蓋不良區(qū)域的話務，對全網(wǎng)指標的優(yōu)化會起到積極的作用。另外，CDMA直放站采用以下幾項關鍵技術也可以顯著改善其性能，減小對GSM900系統(tǒng)的干擾。2、減少干擾的常用方法2.1、天線隔離度檢測技術天線隔離度檢測是利用信號波形的變化與檢測電壓的對應關系確定天線隔離度的技術。一般我們通過數(shù)字頻率合成技術與鎖相頻率合成技術，讓發(fā)射信號的頻率跟接收信號頻率相差一個在IS95規(guī)定的頻率容限范圍內(nèi)的值，如果天線隔離度太差，則接收信號的波形產(chǎn)生變化，