移动通信中的抗干扰技术,终于理清脉络了
另外,从某种意义上来说,各系统的多址技术也算是这类抗干扰技术,比如GSM的时分多址,其实就是从时间上把各用户的信号隔离,避免相互干扰。
三、提高干扰容限
干扰容限反映了保证系统正确解调的前提下,可"忍受"的最大干扰水平。主要跟采取哪些技术手段有关,当然也跟各厂家的设备性能有关。常见的技术手段有以下几种:
1. 扩频技术
扩频技术实质上是先将信号的带宽扩展,然后送入信道传输,在接收段通过相关处理,使有用信号的频谱压缩而噪声和干扰的频谱不仅不会压缩,反而会扩展得更宽,通过窄带滤波器提取有用信号,滤掉噪声和干扰。
3G系统中广泛地应用了扩频技术,对于不同的业务类型和扩频的码片速率,系统可获取不同的处理增益:
处理增益=10lg(码片速率/业务比特速率)
处理增益越高,保证正常工作所需要的载干比要求越低,比如WCDMA系统的码片速率是3.84MChips/s,对于12.2K的语音业务,处理增益可高达25dB,相当于对不采用扩频技术的相同业务来说,用了扩频技术后对载干比的要求下降了25dB,抗干扰能力大大增强。
2. 跳频
跳频就是手机和基站都按照一个相同的频点序列来收发信息,移动通信中的跳频技术主要指的是在GSM系统中的应用。
GSM系统中,小区中每个频点所受的干扰强度和分布是不一样的,同一路通话的突发脉冲的载频的变化,降低了信号所受的干扰,通话受到的电波干扰被平均,否则,移动台一直工作在固定的频点上,则整个通话过程的每一个突发脉冲可能都会受到固定不变的强干扰,也就是说采用跳频技术把干扰分散到了携带突发脉冲的不同的载频上,也可以认为是频率分集。
跳频产生的增益跟参与跳频的频点数有关,另外还跟跳频的速率和环境有关。在工程中,实际测试跳频增益的基本方法是:在要求相同的FER前提下,接收机在不同的跳频频点数时要求不同的C/I,这些C/I的差值就是跳频所获得的增益。
3. 数字处理技术
1) 信源编码
信源编码是将原始信息转换成利于传输的数字信息,目标就是使信源减少冗余,更加有效、经济地传输,最常见的应用形式就是压缩。好的信源编码在较高的误码率下,解码输出的信号仍有较高质量,对解调器输入信号的载干比要求较低。
对于语音业务而言,信源编码一般要经过抽样、量化和编码三个步骤,各系统使用的信源编码为:
至于LTE系统,初期由于仅支持数据业务,因此不涉及信源编码,Volte阶段支持语音业务后,采用的也是AMR编码方式。
2) 信道编码
信道编码就是在发送端对原数据添加冗余信息,这些冗余信息是和原数据相关的,再在接收端根据这种相关性来检测和纠正传输过程产生的差错。
移动通信中常见的信道编码方式有线性分组码、卷积码、级联码、Turbo码和LDPC码等。不同的编码复杂度不同,功能也不一,有些只能检错,有些可以纠错,以下是在各类通信系统中的使用情况:
3)交织
交织技术把一条信息中的连续比特以非连续方式发送,这样即使在传输过程中发生了成串差错,恢复成一条连续比特串的消息时,差错也就变成单个(或者长度很短)的错误比特,这时再用信道纠正随机差错的编码技术(FEC)消除随机差错。交织技术可以消除一定时间上,连续干扰的影响,但必须要跟纠错技术同时使用才有意义,而且随着交织深度的不同,会带来不同程度的时延。
4. 调制方式
不同的调制方式,抗干扰性能不同,以调相来说,调制阶数越高,传输效率越高,但同时对信号质量的要求也越高,抗干扰能力越弱,比如64QAM的抗干扰能力就弱于16QAM。
除了GSM使用调频外,其他通信系统均使用调相方式,对于LTE来说,根据无线环境的不同,灵活采用不同的调制方式,保证了数据传输的可靠性。
各制式使用的调制方式如下:
四、小结
随着通信技术的发展,抗干扰技术也在不断的发展中,但万变不离其宗,大的方向还是这么几个,只要掌握了总的脉络,学习起来就能事半功倍,避免"只见树木,不见森林"。
作者:朱美根,杭州华星博鸿通信技术有限公司
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