無(wú)線(xiàn)通信頻率干擾解決方案

隨著(zhù)計算機和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，全球信息網(wǎng)絡(luò )正在快速向以IP為基礎的下一代網(wǎng)絡(luò )（NGN）演進(jìn)。未來(lái)全球個(gè)人多媒體通信的寬帶化、移動(dòng)化的技術(shù)趨勢，加之靈活性、便利性的市場(chǎng)要求，使得無(wú)縫覆蓋、無(wú)線(xiàn)連接的目標正在日益變?yōu)楝F實(shí)。當前，各種無(wú)線(xiàn)技術(shù)呈現出百花齊放、百技爭鳴的局面，這在加速無(wú)線(xiàn)應用普及的同時(shí)，也因無(wú)線(xiàn)技術(shù)所固有的頻率干擾而面臨不可忽視的問(wèn)題。

1、無(wú)線(xiàn)通信系統的頻率干擾原理分析

無(wú)線(xiàn)干擾的產(chǎn)生是多種多樣的，原有的專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)電系統占用現有頻率資源、不同運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )配置不當、發(fā)信機自身設置問(wèn)題、小區重疊、環(huán)境、電磁兼容（EMC）等，都是無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )射頻干擾產(chǎn)生的原因。工作于不同頻率的系統間的共存干擾，本質(zhì)上都是由于發(fā)射機和接收機的非完美性造成的。通常，有源設備在發(fā)射有用信號的同時(shí)，由于器件本身的原因和濾波器帶外抑制的限制，在它的工作頻帶外還會(huì )產(chǎn)生雜散、諧波、互調等無(wú)用信號，這些信號落到其他無(wú)線(xiàn)系統的工作頻帶內，就會(huì )對其形成干擾。

對于無(wú)線(xiàn)系統而言，發(fā)射機在發(fā)射有用信號時(shí)會(huì )產(chǎn)生帶外輻射，它包括由于調制引起的鄰頻輻射和帶外雜散輻射。接收機在接收有用信號的同時(shí)，落入信道內的干擾信號可能會(huì )引起接收機靈敏度的損失，落入接收帶寬內的干擾信號可能會(huì )引起帶內阻塞；同時(shí)接收機也存在非線(xiàn)性帶來(lái)的非完美性，帶外信號（發(fā)射機有用信號）會(huì )引起接收機的帶外阻塞。

有源設備產(chǎn)生的帶外雜散、諧波、互調等無(wú)用信號的強度除了與設備本身的質(zhì)量有關(guān)以外，還與兩個(gè)因素有關(guān)：自身的輸出功率越大，無(wú)用信號的輸出越大；偏離工作帶寬的程度，離工作帶寬越遠，無(wú)用信號越小。系統對外來(lái)干擾的承受能力也與兩個(gè)因素有關(guān)：本身信號的強度，信號越強受干擾的機會(huì )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，發(fā)射機和接收機間的干擾還取決于兩個(gè)系統工作頻段的間隔和收發(fā)信機空間隔離等因素。

無(wú)線(xiàn)和移動(dòng)通信系統的干擾主要有同頻干擾、鄰頻干擾、帶外干擾、互調干擾和阻塞干擾。

2、無(wú)線(xiàn)通信系統頻率干擾情形

從我國的實(shí)際情況看，主要的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)將有：屬于第二代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)的GSM和窄帶CDMA、定位為固定電話(huà)補充的PHS（小靈通）和SCDMA（大靈通）、同屬第三代蜂窩移動(dòng)通信體系的TDD系統TD-SCDMA和FDD系統WCDMA／DMA2000、應用于寬帶無(wú)線(xiàn)接入的WLAN／WiMAX、立足于短距離通信的UWB以及將應用于無(wú)線(xiàn)識別的FRID等。這些技術(shù)的應用領(lǐng)域雖然有所重合，但其特定的市場(chǎng)需求，將在較長(cháng)時(shí)期內共存，因而必須考慮其干擾情形。

2.1　現有無(wú)線(xiàn)通信頻譜方案
我國現有的無(wú)線(xiàn)與移動(dòng)通信頻譜具體分配情況如圖1所示，此外，WLAN使用無(wú)需許可的ISM頻段，UWB使用3.5／5.8G頻段，而WiMAX和RFID尚未最終確定頻段，其　中WiMAX有可能分配在2.5G、3.5G或5.8G頻段。

圖1　我國無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)現有頻譜分配
2.2　無(wú)線(xiàn)干擾基本情形
由圖1可以看出，GSM1800、PHS、SCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000、WCDMA等無(wú)線(xiàn)系統的頻段直接相鄰或重合，難以避免之間的相互干擾，而UWB的超寬帶的特點(diǎn)也會(huì )造成干擾，如圖2所示。

圖2　無(wú)線(xiàn)干擾示意圖

2.3　移動(dòng)通信系統干擾
移動(dòng)通信系統中的各種干擾一般可以分為小區內的干擾、小區間的干擾、不同通信制式之間的干擾、不同運營(yíng)商之間的干擾、系統設備造成的干擾等。
小區內的干擾主要有多徑干擾、遠近效應和多址干擾等。這些干擾的產(chǎn)生是由無(wú)線(xiàn)信道的時(shí)變性和電磁波傳播過(guò)程中的時(shí)延與衰落等特點(diǎn)決定的，當相鄰小區采用同一頻率時(shí)產(chǎn)生的干擾，對于TDD系統來(lái)說(shuō)尤為嚴重。TDD系統與FDD系統之間的干擾，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，不同運營(yíng)商之間的干擾、系統設備造成的干擾等也是需要加以考慮的問(wèn)題。

3、干擾解決方案

無(wú)線(xiàn)通信系統中的干擾雖然普遍存在，但根據干擾的產(chǎn)生根源和干擾情況的分析，結合計算機仿真和大范圍的現場(chǎng)試驗，也找到了一些降低和消除干擾的有效辦法。這些方法主要分為兩大類(lèi)：基本技術(shù)類(lèi)和工程建設類(lèi)。

3.1　基本技術(shù)類(lèi)方法
從具體技術(shù)角度分析，小區內干擾可以采用設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(xiàn)、空時(shí)處理等信號處理技術(shù)加以改善或解決。而小區間的干擾以及TDD與FDD系統間的干擾，可以從物理層技術(shù)方面考慮，也可以從高層的無(wú)線(xiàn)資源管理技術(shù)著(zhù)手。從物理層來(lái)看，同步技術(shù)和智能天線(xiàn)技術(shù)是很好的措施，從無(wú)線(xiàn)資源管理角度分析，動(dòng)態(tài)信道分配是十分有效的方案。此外，還需要考慮不同運營(yíng)商統一協(xié)調網(wǎng)絡(luò )規劃等。

3.2　工程建設類(lèi)方法
工程建設方案是在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )規劃和建設的過(guò)程中，從工程的角度采用一些優(yōu)化辦法改善無(wú)線(xiàn)干擾。這些方法主要有：增加頻率保護帶、提高濾波精度、增加站址間距、優(yōu)化天線(xiàn)安裝、限制設備參數等。

增加頻率保護帶解決方案是通過(guò)頻率規劃，使得干擾系統的發(fā)射頻段和被干擾系統的接收頻段在頻域上得到一定的隔離。隨著(zhù)隔離的增大，干擾系統發(fā)射機信號落入被干擾接收機接受帶寬內的分量減小，同時(shí)接收機接受濾波器對干擾系統發(fā)射信號的衰落加大，由此系統間干擾減小。

適當地頻率保護帶可以有效緩解干擾問(wèn)題。同時(shí)，在考慮使用附加濾波器來(lái)限制干擾信號時(shí)，由于理想線(xiàn)性的濾波器難以實(shí)現，因此也需要留有一定的保護帶為濾波器提供過(guò)渡帶。但另一方面，由于頻率資源的稀缺，以及發(fā)射、接收濾波器頻率響應特性的不同，使用保護帶時(shí)也應綜合考慮其他干擾解決方案，盡量減少保護帶寬的大小。

提高濾波精度解決方案是在原有設備的無(wú)線(xiàn)收發(fā)系統基礎上，通過(guò)使用高精度濾波器或附加濾波器來(lái)進(jìn)一步提高發(fā)射機或接收機的濾波特性，達到系統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(zhù)成本的增加。

增加站址間距方法可以有效降低干擾，但此方法受到站址資源匱乏和多運營(yíng)商共存情況等的限制，具體工程實(shí)施難度較大。

優(yōu)化天線(xiàn)安裝包括天線(xiàn)傾角、方位角、垂直和水平隔離等，通過(guò)采取一些優(yōu)化措施，提高天線(xiàn)間的耦合損失，降低干擾。

限制設備參數是規定足夠的設備指標來(lái)保證收發(fā)頻率相鄰的共存問(wèn)題，主要有嚴格限制發(fā)射功率等。

4、結論

分析不同的無(wú)線(xiàn)干擾情形，有針對性的采取相關(guān)解決措施，進(jìn)而在技術(shù)演進(jìn)、設備研發(fā)、網(wǎng)絡(luò )規劃、系統建設、運營(yíng)和優(yōu)化中，減弱乃至消除干擾是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。在3G建設前夜，尤其需要我國的科研和工程技術(shù)人員為打造精品網(wǎng)絡(luò )、構造和諧通信作出更多的努力。