1、外部无线干扰对 CDMA 移动通信系统的影响的研究和分析摘要：CDMA 通信系统使用扩频通信技术，具有抗多径衰减，软容量，软切换，系统容量比 GSM 大等优点，主要用于对抗外来强干扰和保密，因此已成为第三代通信系统的主要技术，得以广泛应用。目前无线通信网络规模不断扩大，移动用户迅速增长，基站的频率复用度增加，使得无线信号在空间中更容易受到其他外部无线干扰，影响 CDMA 通信系统的通信质量。本文是对 CDMA 通信系统的研究。首先通过对 CDMA 通信原理的详细介绍，主要是扩频通信的介绍，引出外部无线干扰对 CDMA 通信系统的影响及分析，再使用仪表找出干扰源并提出相应的解决方法，最后总结外部
2、干扰的原因，提出相应的预防方法。关键词：CDMA 通信系统，无线干扰，排查Research an analysis of influence of wireless interference outside of CDMA mobile communication syetemAbstract:CDMA communication system using spread spectrum communication technology，having resistance to multipath fading, soft capacity, soft handover, advantages
3、 of the system capacity than GSM, mainly used for strong against external interference and confidentiality, so it has become the main technology of the third generation communication system. At present, the wireless communication network scale unceasingly expands, the rapid growth of mobile users, t
4、he base station frequency reuse degree increases, the wireless signal from other wireless interference outside more vulnerable in the space, affect the communication quality of CDMA communication system.This article is to research the CDMA communication system. First, through the detailed introducti
5、on to the CDMA communication principle, mainly spread spectrum communication is introduced, and the influence of external analysis leads to wireless interference on CDMA communication system, and then use the instrument to find out the interference source and the corresponding solving methods, cause
6、s the final summary external interference prevention method, puts forward the corresponding.Keywords: CDMA communication system, Wireless interference, Investigation1. 引言 .11.1 课题背景和应用 .11.2 课题的目的和意义 .11.3 课题的内容和结构 .22.CDMA 通信原理 .32.1 扩频通信原理 .32.1.1 概述 .32.1.2 理论基础 .32.1.3 主要性能指标 .42.1.4 工作原理 .52.1.
7、5 调制方式 .52.1.6 扩频通信的特点 .72.1 CDMA 通信系统 .82.2 功率控制 .82.2.1 软切换技术 .92.2.2 分集 .92.2.3 多用户检测 .93. 无线干扰 .103.1 无线干扰的种类及原因 .103.2 CDMA 系统的外部干扰 .113.3 外部干扰对 CDMA 系统性能的影响 .113.3.1 干扰对覆盖半径的影响 .113.3.2 干扰对系统容量的影响 .124. 外部干扰的排除 .144.1 测试干扰的手段 .144.2 干扰排查 .164.3 干扰查找案例 .174.4 800MHz CDMA 频段常见的外部干扰 .185. 总结 .195
8、.1 总结外部干扰对 CDMA 系统的影响 .195.2 展望 .19致 谢 .21参考文献： .22第 页01. 引言1.1 课题背景和应用对于通信领域，随着移动通信技术发展，通信的随时、随地、方便、有效等方面得到了满足。其中 GSM 网络和 CDMA 网络广泛普及，成为当今移动通信的主流。为此，在及时方便地获取信息等方面，随之而来的个性化和扩展应用的需求，大大刺激了人们对扩展通信业务领域和网络业务支撑的需求，其中最主要的是以数据流为形式的信息交流业务的需求。CDMA 通信系统使用扩频通信技术，扩频通信技术在军事通信中已有半个多世纪的历史，主要用于两个目的：对抗外来强干扰和保密。因此 CDM
9、A 通信技术具有许多技术上的优点：抗多径衰减、软容量、软切换、其系统容量大、采用话音激活、分集接收和智能天线技术可以进一步提高系统容量。由于 CDMA 通信技术具有上述优势，第三代移动通信系统主要采用宽带 CDMA 技术。新型移动通信系统（如 CDMA 网络）必须与原先的网络（如 GSM 网络、寻呼网）共存于同一个复杂的无线环境中，其中的多数旧系统在若干年内还将继续使用。同时，无线射频设备，如数字视频广播和无线局域网，也可能会产生新的使通信服务中断的信号。由于应用环境的限制越来越大，众多的新业务竞相挤占在有限的蜂窝式站点，致使信号发射台上竖满了各种天线，通信的天空变得拥挤不堪。因此，为了提高
10、CDMA 通信系统的服务质量，需要找出外部无线干扰的主要干扰源并作出相应的解决方法。1.2 课题的目的和意义CDMA 通信网络盘能支撑起大部分的信息交流，如：多方通话、手机支付、手机上网、图片交换、多媒体下载、信息查询、游戏下载、秘书服务等。而为了支撑这些服务并保证服务质量，必须保证外部无线干扰在 CDMA 通信系统的承受范围之内。本文在着重介绍 CDMA 系统原理的基础上，着重阐述了外部无线干扰对 CDMA 系统的影响，并使用相关仪表找出干扰源并排除，解决外部无线干扰对 CDMA 系统的影响。第 页11.3 课题的内容和结构第一章为引言部分，主要介绍了课题研究的背景、目的、意义以及国内外的研
11、究状况和应用。第二章介绍了 CDMA 通信系统的原理，CDMA 的频谱特点，并且详细分析了扩频通信原理。第三章主要介绍外部干扰的分类，分析产生外部干扰的原因，以及外部干扰对 CDMA 网络的影响分析。第四章提出外部干扰的排除方法，并且结合实际现网存在的干扰情况，通过仪器仪表的使用，定位干扰源并且排查故障。第五章总结外部干扰的原因、对 CDMA 网络的危害，提出预防和及时发现解决外部干扰的方法。最后是致谢，参考文献和附录部分。第 页22.CDMA 通信原理2.1 扩频通信原理2.1.1 概述CDMA 通信是利用相互正交（或尽可能正交）的不同编码分配给不同用户调制信号，实现多用户同时使用同一频率接
12、入系统和网络的通信，即码分多址通信。由于利用相互正交（或尽可能正交）的编码区调制信号，会将原信号的信号频谱带宽扩展，因此，对这种调制方式的通信，又称为扩展频谱通信。扩频通信是将传送的信息数据被伪随机编码调制实现频谱扩展后再传输，接收端则采用同样的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。显然，这种通信方式与一般的窄带通信方式相反，是在扩展频谱后，宽带通信，再相关处理恢复成窄带后解调数据，因此，具有伪随机编码调制和信号相关处理两大特点。正是这两大特点，使扩频通信具有许多优点，如抗干扰、抗噪音、抗多径衰落、能在低功率谱密度下工作、有保密性 可多址复用和任意选址可高精度测量等。从电磁波来看，扩频通信
13、与一般现有的常规通信方式完全不同。扩频通信用伪随机编码把基带信号的频谱进行扩展，形成相当带宽的低功率谱密度信号发射。使用不同的伪随机编码，不同通信用户可在同一频段，同一时间工作，互不影响或影响极小。常规通信是在频段上细分（频分）或时间上细分（时分）给通信用户，彼此互不干扰分别使用因此，扩频通信在调制解调上是与众不同的。2.1.2 理论基础香农在信息论研究中总结出的信道容量公式香农公式表示如下：（1）2log+SCWN第 页3式中，C信道容量；W频带宽度；信噪比。SN由式可知，加大频带宽度 W 或提到信噪比 S / N，都可以提高信道容量 C。换句话说，当信道容量一定时，频带宽度和信噪比 S /
14、 N 是相互关联的，增加频带宽度可以降低对信噪比的要求，反之亦然。当频带宽度增加到一定程度，有用信号功率可以接近噪声功率甚至小于噪声功率。2.1.3 主要性能指标处理增益和抗干扰容限是扩频通信系统的两个重要性能指标。1. 处理增益 （即扩频增益）pG扩频通信系统在发送端对信号频谱进行扩展，在接收端解扩还原信息，这样可以大大提高系统的抗干扰容限。理论分析表明，各种扩频系统的抗干扰性能与信息频谱扩展后的扩频信号带宽比例有关。一般把扩频信号带宽 W 与信息带宽 F 之比成为处理增益 ，即pG=pGx处理增益表明了扩频系统信噪比改善的程度，是扩频系统的一个重要性能指标。2. 抗干扰容限抗干扰容限表征是
15、扩频通信系统能在多大干扰环境下正常工作的能力，系统的抗干扰容限定义如下：(2)JSOM=+LpGN式中，输出端的信噪比;OSN第 页4接收系统的工作损耗。SL由式可知，扩频处理增益 提高后，抗干扰容限 可以大大提高，甚至信号淹没在噪pGJ M声下也能正常通信。通常的扩频设备可以将用户信息（待传输的信息）的带宽扩展数十倍、百倍甚至上千倍，以尽可能地提高处理增益，提高抗干扰容限。2.1.4 工作原理扩频通信的原理如图所示：在扩频通信系统中，输入的信息先经信息调制形成数字信号，然后由扩频编码器产生的扩频码序列对数字信号进行调制，以展宽信号的频谱，展宽后的信号再经过射频调制发送出去。接收端收到宽带射频
16、信号后，变频至中频，然后用与发射端相同的扩频码序列进行相关解扩，再经过信息解调，恢复成原始信息输出。由此可见，一般扩频通信系统都要进行三次调制和相应的解调，分别为信息调制、扩频调制、射频调制，以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统相比，扩频通信增加了扩频调制和解扩。2.1.5 调制方式根据扩展频谱的不同方式，扩频通信系统可分为：直接序列扩频（DS） 、调频扩频（FH） 、跳时扩频（TH）以及以上几种方式的组合。如果在数据上直接加入伪随机序列编码，可得到直序扩频（DSSS） 。在实际应用中，伪随机序列与通信信号相乘，产生完全被伪随机序列“打乱”了的数据。如果伪随机码作用在信息调 制扩
17、频调 制射 频调 制扩频发生器射频发生器变 频 扩 频解 调本地射频发生器信 息解 调本地扩频发生器第 页5载波频率上，就得到跳频扩频（） ，伪随机码迫使载波按照伪随机序列改变或跳变。如果用伪随机序列控制发射信号的开或关，则可得到时间跳变的扩频技术（） 。1. 直序扩频（）直接序列扩频直接使具有高码速率的扩频码序列在发射端对信号频谱进行扩展，在接收端用相的扩频码序列进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始信息。直接序列扩频的频谱展宽和解扩过程如图所示：第 页62. 跳频扩频（）跳频是指用一定码序列进行选择的多频率频移键控，也就是说用扩频码序列进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变，所以称为跳频，跳
18、频速率由原始信息的速率决定。3. 时跳变扩频（）跳时是指发射信号在时间轴上跳变。首先把时间轴分成许多时片，在一帧内哪个时片发射信号由扩频编码序列去进行调制。由于采用了窄很多的时片去发送信号，相对来说，信号的频谱也就展宽了。2.1.6 扩频通信的特点1. 抗干扰强扩频通信系统由于在发射端扩展信号频谱，在接收端解扩还原信息，产生了扩频增益，从而大大提高了抗干扰容限。根据扩频增益不同，甚至信号淹没在噪声中也能提取出来。在目前商用的通信系统中，扩频通信是唯一能够在信号低于噪声条件下正常工作的通信方式。各种形式的人为干扰（如电子对抗）或其他窄带或宽带（扩频）系统的干扰，只要波形、时间和码元稍有差异，解扩
19、后仍然保持其宽带性，而有用信号将被还原。如图所示，对于脉冲干扰，在信号的接收过程中，它经历的是被一次“模二相加”的过程，可以看成一个扩频过程，其带宽将被扩展。而有用信号确是一个被二次“模二相加”的第 页7过程，是一个解扩过程，其信号被恢复（压缩）后，保证高于干扰。2. 易于同频使用，提高了无线频谱利用率由于扩频通信采用了相关接收技术，信号发射功率极低，且可工作在信道噪声和热噪声背景中，可以在同一地区重复使用同一频率。3. 安全保密由于扩频系统将传送的信息扩展到很宽的频带上去，其功率密度随频谱的展宽而降低，甚至可以将信号淹没在噪声中。因此，其保密性很强，要截获或窃听、侦查这样的信号非常困难。4.
20、抗多径干扰由于大气层、建筑物等对电波的发射折射等原因导致接收端有多个不同传播路径的信号。不同的传播路径使电波在幅度上的衰减不同，到达时间的延迟也不同，从而形成多径干扰。直扩系统能够有效地抗多径干扰。2.1 CDMA 通信系统CDMA 通信系统主要采用扩频技术，扩频通信原理和特点在上述已经有所介绍，这里主要介绍 CDMA 的关键技术和体系结构。2.2 功率控制在 CDMA 系统中，由于所有用户均使用相同频段的无线信道和相同的时隙，地址间仅靠地址扩频码的不同，即靠他们之间的互相关特性加以区分。若用户间的互相关不为零，则用户间就存在着干扰，称为多址干扰。同时由于 CDMA 为一干扰受限系统，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称为 CDMA 系统中最主要、最关键的问题。除了多址干扰本身的直接影响外，在上行链路中，如果保持小区内所有的移动台的发射功率相同，由于小区内移动台用户的随机移动，使得移动台与基站间的距离是不同的，离基站近的移动台信号强，离基站远的移动台信号弱，将会产生以强压弱的现象，而设备的非线性更会加速这一现象的产生，产生“远近效应” 。在下行链路中，当移动台位于相邻小区的交界处时，收到所属基站的有用信号功率很低，同时还会收到相邻小区基站较强的干扰，产
