邻道和同频干扰对抗策略

移动通信系统处在强干扰背景下工作，归纳起来有互调干扰、邻道干扰、同频干扰、码间干扰、多址干扰等形式。

（一）互调干扰及对抗措施

1.互调干扰

互调干扰是当有多个不同频率的信号加到非线性器件上时，非线性变换将产生许多组合频率信号，其中的一部分可能落到接收机的通带内且有一定强度，对有用信号所形成的干扰。互调干扰是蜂窝移动通信系统中最主要的干扰形式。

产生互调干扰的条件是：存在非线性变化器件，使输入信号混频产生互调成分；输入信号频率必须满足其组合频率能落到接收机的通带内；输入信号功率足够大，能够产生幅度较大的互调干扰成分。

从互调干扰产生的条件可知，偶数阶的组合频率都远离有用信号的频率，不可能落到接收机的通带内，形成互调干扰。而奇数阶的组合频率就有可能落到接收机的通带内，形成互调干扰。在奇数阶互调干扰中，最主要的是三阶互调干扰，至于五阶或五阶以上的基数干扰由于能量很小，一般工程设计中，其影响可以忽略。

假设多信道移动通信网络中各无线电波信道频率和信道序号的关系由式（3-4）表示：式中，fx为无线电波信道频率；f0为起始频率；Δf为信道间隔，而Cx（1、2、…、n）是信道序号。因此各无线电波信道频率可以用信道序号表示。若有n个信道，则信道序列号为：C1、C2、…、Ci、…、Cj、…、Ck、…、Cn。

则产生三阶互调干扰的充分条件可以用式（3-5）表示：

式中，d为信道序号差值，dix则表示信道序号Ci和Cx的差值。

因此在具体判断某个预选的信道组之间是否存在三阶互调干扰关系时，只需要确定信道组中任意两信道序号有没有相同的差值即可，如果有相同的差值，则表示该信道组存在三阶互调干扰，如果没有相同的差值，则表示该信道组不存在三阶互调干扰。

【例】给定1，3，4，11，17，22，26信道，问是否存在三阶互调干扰?

解：根据三阶互调的充分条件，建立如图3-22所示的差值阵列法，其信道序号差值如该图所示，图中无相同差值，则表示1，3，4，11，17，22，26信道组成的信道组无三阶互调。

图3-22　差值阵列法

根据产生三阶互调干扰的充分条件，确定的无三阶互调的信道组见表3.4。

表3.4　无三阶互调信道组

由表3.4可见，当选择无三阶互调信道组工作时，在占用的频段内，只能使用一部分频道，因而频道利用率不高。而且，需用的频道数越多，频道利用率越低。

需要指出的是，选用无三阶互调信道组时，三阶互调产物仍然存在，只是不落到本系统的工作频道内而已，对本系统以外的系统仍然能够构成干扰。

2.对抗措施

由于发射高频滤波器及天线馈线等元器件的接触不良，或拉线天线及天线螺栓等金属构件由于锈蚀而造成的接触不良，在发射机强射频场的作用下会产生互调，因此需要采取适当的措施加强维护，使部件接触良好，避免互调干扰的产生。

此外，在系统设计规划时，合理地分配频道，选择无三阶互调的信道组，合理设置基站布局和覆盖控制，就不会产生严重的互调干扰。

（二）邻道干扰及对抗措施

1.邻道干扰

邻道干扰又叫邻频干扰，是一种来自相邻的或相近的频道的干扰，相近的频道可以是相隔几个频道。邻道干扰主要来自两个方面，一是由于工作频带紧邻的若干个频道的信号扩展超过限定的宽度，对相邻频道的干扰，即边带扩展干扰；二是由于噪声频谱很宽，部分噪声分量存在于与噪声频率邻近的频带内，即边带噪声干扰。

1）边带扩展干扰

边带扩展干扰是指信号频谱超出了限定的宽度，落到邻频道的干扰。在多频道工作的移动通信系统中，基站发信机的边带扩展对工作在邻频道的移动台接收机的干扰并不严重，即使当移动台靠近基站时，移动台接收到的有用信号也远远大于邻道干扰。此外由于收发双工频段间隔很大，移动台与移动台之间、基站收发信机之间的邻道干扰可以忽略不计。只有当移动台靠近基站时，移动台的边带扩展会对正在接收邻道微弱信号的基站接收机产生较大的干扰，如图3-23所示。

图3-23　边带扩展干扰

2）边带噪声干扰

边带噪声主要来源于发射机本身，该噪声频率处于发信载频的两侧，且噪声频谱很宽，可能在数兆范围内对邻道信号的接收产生干扰，如图3-24所示。

2.对抗措施

减少邻道干扰的措施主要有：

图3-24　边带噪声干扰

（1）提高中频滤波选择性。

（2）自适应地调整移动台发射功率。

（3）选用扩频通信方式。

（4）基站天线采用定向接收。

（5）从系统和设备上进行改良，减少发射机产生边带噪声等。(www.xing528.com)

（三）同频干扰及对抗措施

1.同频干扰

同频干扰就是指所有落到接收机通带内的与有用信号频率相同的无用信号的干扰，也称为同波道干扰或载波干扰。

这些无用信号和有用信号一样，在接收机中经放大、变频而落到中频通带内，因此只要在接收机输入端存在同频干扰，接收系统就无法滤除和抑制它。存在同频干扰的频率范围是f0±Br/2，f0为有用信号载波频率，Br为接收机中频带宽。

在移动通信中，为了增加系统容量，必须提高频率利用率，可以在不同的空间区域对相同频率进行重复使用。具体方法是可以将一组频道频率（频道组）分配给相隔一定距离的两个或多个小区使用。这些使用相同频率的小区叫作同频小区，同频小区之间存在同频干扰。自然地，同频小区之间距离越小，空间隔离度越小，同频干扰越大，但频率复用次数增加，频率利用率提高；反之，同频干扰可以减小，但频率利用率亦降低。因此两者要兼顾考虑，在进行蜂窝网的频率分配时，尽量提高频率利用率。对同频干扰和同频复用距离的研究是小区制移动通信网频率分配的依据。

同频道复用距离与以下因素有关：

（1）调制方式（调相或调频）。

（2）工作频率电波的传播特征。

（3）无线小区的半径。

（4）要求的可靠通信概率（通信可靠度）。

（5）选用的工作方式（单工或双工）。

2.对抗措施

减少同频干扰的措施主要有：

（1）移动台发射功率采用自动控制。

（2）合理选择基站的位置，改进基站天线方向性，降低天线高度。

（3）发送同步信号，使各同频源发信频率同步，调制信号的相位一致。

（4）保持系统中各发信机调制频偏的一致和稳定。

（5）加强无线电频率资源管理，防止私设电台的现象发生。

（四）码间干扰及对抗措施

1.码间干扰

在移动通信系统当中，数字传输的带宽是有限的，总存在数量不等的频率响应失真，如果有一个脉冲序列通过该带宽受限的实际系统，就会使脉冲展宽，从而产生符号重叠的现象，这就是码间干扰。码间干扰会产生两种影响：一是出现传输波形失真，二是叠加有干扰和噪声。

在移动通信环境中，由于传播时延Δ引起的码间干扰和信号传输速率及工作频率是无关的，传播时延受带宽限制和多径反射的影响。移动无线环境是无法改变的，必须通过其他技术措施来对付码间干扰。应用信号波形整形技术和使用均衡器能显著降低码间干扰。

如果信号传输速率相对较低，满足式（3-6）：

式中，fb是信号传输速率，则传播时延的影响可以忽略。例如，在一个典型的郊区范围内，传播时延为0.5 μs，信号传输速率为16 kb/s，则1/fb＝6.25 μs，远大于传播时延Δ，故由于Δ引起的码间干扰可以忽略。

2.对抗措施

减少码间干扰的措施主要有：

（1）尽量减少传输距离。

（2）当信号传输速率较低的时候，波形整形技术对码间干扰是有效的。

（3）在接收端，使用均衡器对接收的信号进行均衡，降低码间干扰。

（五）多址干扰及对抗措施

1.多址干扰

在CDMA系统中，由于所有用户都使用相同频率和相同时隙的无线信道，用户之间利用地址码的不同来加以区分。但由于区分用户的地址码互相关性并不完全为0，则用户彼此之间存在着干扰，我们称这类干扰为多址干扰。随着CDMA系统用户数的增加，因为地址码互相关性不为0所带来的多址干扰也会变大。

多址干扰产生的原因主要有两点：一是由于各用户使用的通信频率相同，在不同用户之间的扩频序列不能进行完全正交，即互相关系数不为零；二是即使扩频序列能正交，实际信道中的异步传输也会引入相关性。

由于CDMA系统是一个干扰受限系统，即干扰的大小直接影响系统容量，因此有效地克服和抑制多址干扰就成为CDMA系统中最关键的问题。

2.对抗措施

（1）扩频码的设计。多址干扰产生的根源是扩频码间的不完全正交性，如果扩频码集能在任何时刻完全正交，那么多址干扰就会不复存在。但实际上信道中都存在不同程度的异步性，要设计出在任何时延上都能保持正交性的码集几乎是不可能的，因此需要设计者设计出一种尽可能降低互相关性的工程实用码型。

（2）功率控制。功率控制可以有效地减小远近效应的影响，降低多址干扰，但是不能从根本上消除多址干扰。

（3）前向纠错编码。利用编码的附加冗余度纠正因信道畸变而产生的错误比特判决，已成为提高通信质量的一个重要手段，对于纠正多址干扰引发的错误也同样有效。

（4）空间滤波技术。用智能天线对接收信号进行空域处理可以减小多址干扰对信号的影响，同时采用具有一定方向性的扇形天线也可以抑制除某一角度内的其他干扰，而提高系统性能。

（5）多用户检测技术。多用户检测理论和技术的基本思想是利用多址干扰中包含的用户间的互相关信息来估计干扰和降低、消除干扰的影响。