1、如何解决 CDMA 网络中的干扰现象1毕业设计 （ 论文 ）题 目： 如何解决 CDMA 网络中的干扰现象 学生姓名 学生学号 专业方向 指导教师 指导单位 2011年 11 月目 录摘 要 .3第一章 概述 .41.1干扰概述 .4如何解决 CDMA 网络中的干扰现象21.2前向链路同信道干扰 .41.3反向链路同信道干扰 .51.4 CDMA链路平衡与干扰关系 51.5 CDMA系统干扰分类 51.6 CDMA导频污染 61.6导频污染产生原因 .71.6影响表现 .81.7厄兰容量与干扰关系 .9第二章 降低 CDMA干扰方法 .102.1功率控制 102.2前向功率控制 102.3 空
2、间滤波技术 .112.4 分集技术 112.5导频污染解决办法 12第三章 干扰案例 143.1问题描述： 143.2问题分析： 1433 解决方案： .163.4复测情况： 16第四章 课题总结 18致 谢 19参考文献 .20如何解决 CDMA 网络中的干扰现象3摘 要现在的时代是信息的时代，信息传递的快速性和准确性是一个至关重要的问题。因此提高网络质量具有重要的实际意义。在第三代移动通信技术中，最具代表性的方案有北美的 CDMA2000、欧洲与日本的 WCDMA及我国的 TD-SCDMA。其中 CDMA2000是在 IS95(带宽为 123 MHz的 2G CDMA)基础上直接演进而来；
3、WCDMA 又称宽带 CDMA，其带宽为 5 MHz或更高；TD-SCDMA 又称时分同步 CDMA，其同步主要指所有终端用户上行链路的信号在到达基站接收端的解调器时完全同步。以上三大标准均以 CDMA为基础技术。本论文研究和探索了关于 CDMA网路干扰问题，针对 CDMA网络干扰的特性深入研究，综合运用功率控制、前向功率控制、空间滤波技术、分级技术进行对网络干扰的解决。为提高 CDMA网络质量奠定了基础。关键词：网络质量，CDMA 网络，功率控制，空间滤波技术，分级技术,导频污染，厄兰容量如何解决 CDMA 网络中的干扰现象4第 一 章 概 述1.1干扰概述任何一个移动通讯网络必须与其他的移
4、动通信系统（CDMA 网络、GSM网络、广播电视、无线局域网、寻呼等）共存于一个复杂的无线环境中，由于每种通信系统也都会采用各种复用方式来提高频谱效率，增加容量，势必会引入同/邻频干扰，同时无线系统还存在着电波传播多径效应造成的干扰、以及有些无线射频设备故障后也会产生影响通信的信号等。这些干扰信号必定会对网络覆盖区域的通信指标（掉话率、呼叫建立成功率、阻塞次数、通话质量等）产生不利的影响。 CDMA的数字蜂窝系统不仅存在来自邻小区的同信道干扰，还存在有本小区内的同信道干扰，在 CDMA多小区系统中，大多数干扰来自同一小区内的移动用户，因此，多小区 CDMA系统的总干扰量并不比单小区的 CDMA
5、系统大很多。因此，系统工程设计中就要着眼于限制这些干扰，下面我们分前向链路和反向链路来讨论。1.2前向链路同信道干扰前向链路的同信道干扰中，我们首先考虑只有单小区时存在的小区内干扰，然后在考虑一般情况下多区系统中来自其他小区的干扰。A、相同小区的干扰理论上讲根本就不存在同小区的前向链路干扰，因为 CDMA的前向链路信道是正交的。实际的移动传播信道会引入同小区干扰，这是因为移动台收到的信号是来自多径的信号。B、其他小区的干扰来自其他 CDMA扇区和小区基站的信号对本小区的移动台接收机而言就是干扰，来自于其他小区的干扰会有波动。如何解决 CDMA 网络中的干扰现象51.3反向链路同信道干扰相同小区
6、的干扰：反向链路的同小区干扰是由其他移动台的信号在基站接收机叠加而成的。由于对 CDMA系统而言，来自所有移动用户的信号在相同的时间里占用相同的带宽。在基站接收机的几乎所有噪声都是由于移动信号的干扰造成的。可同时呼叫发射的移动台数目（系统容量）达到最大值所要求的条件是使每个移动台信号达到基站时具有相同的功率，而且应在满足链路性能的前提下信号功率尽可能低。因此移动发射机功率的动态控制是反向链路设计的一个重要部分。1.4 CDMA链路平衡与干扰关系前向链路功率过大会对其他小区的移动台造成不必要的干扰。而反向链路的功率过大则会降低小区的有效容量。因此需要对系统进行平衡，使前向链路覆盖区与反向链路损耗
7、在容许范围的区域边界恰好重叠，即尽可能使前向链路小区尺寸与反向链路小区尺寸相同。一个平衡的系统可以使越区平滑并降低干扰。而当前向链路太强反向链路太弱时，对越区的移动接收机而言，导频信道就不再是协助越区而是一个干扰了。另一方面，若前向链路太弱而反向链路太强，在小区交界处的移动台就失去与任何一个基站的联系，因为反向链路的干扰太大了。1.5 CDMA系统干扰分类在蜂窝移动码分多址通信中，干扰可以大致分为三种类型：加性白噪声干扰、多径干扰与多用户间的多址干扰。A、加性白噪声干扰信道编码和数字式调制解调技术是用来抵抗传统白噪声的方法。B、多址干扰：在 CDMA系统中，由于所有用户均使用相同频段的无线信道
8、和相同的时隙，用户间仅靠地址扩频码的不同，即靠它们之间互相关特性加以区别。若用户间的互相关不为零，则用户间就存在这干扰，我们称这类干扰为多址干扰。远近效应：在上行链路中，如果保持小区内所有移动台的发射功率相同，如何解决 CDMA 网络中的干扰现象6由于小区内移动台用户的随机移动，移动台与基站之间的距离是不相同的，离基站近的移动台的信号强，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，这就是所谓的“远近效应” 。C、多径干扰：路径传播损耗：又称为衰耗，它是指电波在空间传播所产生的损耗，它反映了在宏观大范围（即公里量级）的空间距离上的接收信号电平平均值得变化
9、趋势。慢衰落损耗：它是由于在电波传播路径上受到建筑物及山丘等的阻挡所产生的阴影效应二产生的损耗。它反映了中等范围内数百波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗，一般遵从对数正态分布，其变化率较慢故又称为慢衰落。阴影效应：由大型建筑物和其他物体的阻挡而形成在传播接收区域上的半盲区。快衰落损耗：它主要是由于多径传播而产生的衰落，它反映微观小范围内数十波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗，一般遵从 Rayleigh（瑞利）分布或 Rician（莱斯）分布，其变化率比慢衰落快，故又称它为快衰落，仔细划分快衰落又可以分为一下三类：空间选择性衰落、频率选择性衰落和时间选择性衰落。多普勒效应：它是由于接收的
10、移动用户高速运动引起传播频率的扩散而引起的，其扩散程度与用户运动速度成正比。1.6 CDMA导频污染在 CDMA中当移动台的激活集中有四个或者更多导频信号（这些导频与最佳导频的 Ec/Io值之差小于 6dB，且都比 T_ADD门限大，而且这其中没有一个信号能强到足以成为真正的主导频） ，在这些区域，其它不在移动台激活集中的强导频信号的突然出现导致移动台在切换过程中掉话现象的产生，强导频信号成为潜在的干扰源：A、存在接收到的信号分支数超过 Rake 接收机的数量，且这些信号超过了给定的门限，这些信号就会对有效信号造成严重的干扰，这就是导频污染，如何解决 CDMA 网络中的干扰现象7即超过给定门限
11、的导频个数 Rake 接收机的个数。这个给定的门限一般取为Tadd的设置值。目前由于手机的有效分支数一般为 3个，因此，若存在 4个以上的超过 Tadd的强分支，则视为存在导频污染。B、网络信号电平很好，但 Ec/Io差，即在某一区域中没有一个具有足够强度的占主导地位的导频，几个覆盖导频强度相当。由于信号的快衰落引起移动台通话时在不同扇区的业务信道间频繁切换，极易造成掉话。这时若没有外界干扰的因素，说明该地区有来自很多个小区的信号，从而导致很差的Ec/Io，覆盖不好，这也是导频污染的一种情况。Ec/Io 差一般考虑为12dB。考虑目前手机的有效 Rake接收机数量为 3个，因此，可以将第 1强
12、的导频与第4强的导频进行比较，一般认为若其差异小于 3dB，则认为是存在导频污染。a、高 FER。由于有强导频存在而不能有效利用，则对其它的导频构成了干扰，导致 FER升高，提供的网络质量下降，或导致高的掉话率。 b、切换掉话。若存在 3个以上强的导频，则在这些导频之间容易发生频繁切换，从而可能造成切换掉话。 c、容量降低。存在导频污染的区域由于干扰增大，降低了系统的有效覆盖，使系统的容量受到影响。1.6导频污染产生原因导频污染产生主要是由于多个扇区之间信号相互之间干扰造成的。由于无线环境的复杂性：包括地形地貌、建筑物分布、街道分布、水域等等各方面的影响，使得信号非常难以控制，无法达到理想的状
13、况。导频污染主要发生在基站比较密集的城市环境中，容易发生导频污染的几种典型的区域为：高楼、宽的街道、高架、十字路口、水域周围的区域。原因有： A、小区布局不合理。不合理的小区布局可能导致部分区域出现覆盖空洞，而部分区域出现多个导频强信号覆盖。这样有可能会造成网络中大面积的导频污染或覆盖盲区。有时，由于地理环境太复杂，设计阶段考虑不尽全面，需要在网络优化阶段通过调整来解决。 B、基站选址或天线挂高太高。相对周围的地物而言，周围的大部分区域都如何解决 CDMA 网络中的干扰现象8在天线的视距范围内，使得信号在很大的范围内传播（尤其是在室外、街道等场所） ，就可能在许多区域影响到周围的其它站，造成导
14、频污染问题。 C、天线方位设置不合理。若没有合理设计，可能会造成部分扇区同时覆盖相同的区域，形成过多的导频覆盖；或者由于周围地物如建筑物的影响等，造成某个区域有多个导频存在；这时需要根据实际传播的情况来进行天线方位的调整。特别当天线的方位沿街道时，其覆盖范围会沿街道延伸较远。这样，在沿街道的其它基站的覆盖范围内，可能会造成导频污染问题。这时，可能需要调整天线的方位或倾角等。 D、天线下倾角设置不合理。倾角调整将对小区覆盖边缘的信号产生重要的影响，从而影响小区的覆盖范围。当天线下倾角设计不合理时，在不应该覆盖的地方也能收到其较强的覆盖信号，造成了对其它区域的干扰，这样就会造成导频污染，严重时会引
15、起掉话。 E、导频功率设置不合理。当基站密集分布时，若要求的覆盖范围小，而导频功率设置过大，也可能会导致严重的导频污染问题。 F、覆盖目标地理位置较高。当一个覆盖目标的地理位置非常高时，如高楼内，对其周围的多个 BS而言都在视距范围内，则在该处容易形成导频污染。 。1.6影响表现导频污染对网络性能有一定的影响，主要表现如下： A、呼通率降低：在导频污染的地方，由于手机无法稳定驻留于一个小区，不停地进行服务小区重选，在手机起呼过程中会不断地更换服务小区，易发生起呼失败。 B、掉话率上升：出现导频污染的情况时，由于没有一个足够强的主导频，手机通话过程中，乒乓切换会比较严重，导致掉话率上升。 C、系
16、统容量降低：导频污染的情况出现时，由于出现干扰，会导致系统接收灵敏度提升。距离基站较远的信号无法进行接入，导致系统容量下降。 D、高 BLER：导频污染发生时会有很大的干扰情况出现，这样会导致 BLER提升，导致话音质量下降，数据传输速率下降。如何解决 CDMA 网络中的干扰现象91.7厄兰容量与干扰关系在 CDMA蜂窝系统中并不像 FDMA和 TDMA系统中那样具有固定的信道数，因为容量（允用户数）取决于干扰程度。当反向链路多址干扰功率超过一个事先定好的可以保证可接收的信号质量的干扰电平时，就会发生阻塞。当基站接收机的总用户干扰超过某个门限时，系统就拒绝下一个试图呼叫的用户。当 CDMA的阻
17、塞率 Bcdma等于某个值（通常为 1%2%）时的用户数定义为系统的厄兰容量，对应于 FDMA或 TDMA蜂窝系统中的等效信道数。因此 CDMA的阻塞率计算是基于多址干扰分析的。由于在给定时间的用户数（呼叫业务）是随机的，而且来自任一用户的干扰功率也是随机变量，就要用阻塞概率来估算平均工作用户数即 CDMA小区或扇区的厄兰容量。厄兰容量的确定取决于有关呼叫业务和用户干扰的概率分布的假设。如何解决 CDMA 网络中的干扰现象10第 二 章 降 低 CDMA 干 扰 方 法2.1功率控制CDMA在相同的时间内，使用相同的频率，仅以不同的码字来区分信道。在移动无线电环境中存在阴影，多径衰落和远距离损
18、耗影响，蜂窝式移动台在小区内的位置是随机的，且经常变动，所以路径损耗会大幅度的变化，特别在多区蜂窝 CDMA系统中，所有小区均采用相同频率，尽管理论上不同用户分配的地址码是正交的，但实际上很难保证，造成各信道间的相互干扰，从而不可避免地引起严重的多址干扰和“远近效应” （发生在上行链路上，如果小区中的所有用户均以相同的功率发射，则靠近基站的移动台到达基站的信号强，远离基站的移动台到达基站的信号弱，导致强信号掩盖弱信号）和“拐角效应” （发生在下行链路中，当移动台处于小区拐角处，往往它经受的衰落时非常严重的，移动台的通信质量会迅速下降，甚至会产生掉话） 。CDMA系统是要在保证质量的前提下，降低
19、发射功率，减少干扰增加容量，它是一种自干扰限制系统，不需要发射功率裕量。有人称“功率控制”是 CDMA技术中关键的关键，因为没有良好的功率控制，系统就不能达到预期的目标，就不能形成合格产品投入商用。CDMA 系统有前向功率（即控制基站发射功率）和反向功率（即控制移动站发射功率） ，其中反向功率控制尤为重要，因为反向链路的信道状况相对恶劣得多，所以要确保系统容量和通话质量，克服衰落和解决远近效应等问题，很大程度都依赖它。2.2前向功率控制在前向功率控制中，基站根据移动台提供的测量结果，调整对每个移动台的发射功率。其目的是对路径衰落小的移动台分配较小的前向链路功率，而对于远离基站和误码率高的移动台
20、分配较大的前向链路功率。基站通过移动台对前向误帧率的报告决定是增加发射功率还是减少发射功率。移动台的报告分为定期报告和门限报告。定期报告是每隔一段时间汇报一次，门限报告是当 FER达到一定门限时才报告。这个门限是由运营者根据对话音质量的不同要求设置的。如何解决 CDMA 网络中的干扰现象112.3 空间滤波技术它的基本思路是将小区内的多址干扰按区间区域将大区划成小区，将多用户的干扰从整个小区划分为局限于若干小区的局部小区，以达到在每个子小区内减少多用户干扰影响的目的，在具体实现上可分为：A、多扇区化即将一个小区划分为空间相互独立的若干个扇区，比如三扇区、六扇区等。即用扇区设计来达到隔离扇区间的
21、多用户干扰。B、智能天线技术智能天线采用更多更窄的动态波束来隔离空间多用户干扰，若能达到一个动态波束跟踪一个用户，则基本上从空间上完成隔离和消除了多址干扰。智能天线是基于自适应天线阵原理，利用天线阵的波束赋形产生多个独立的波束，并自适应地调整波束方向来跟踪每一个用户，达到提高信号干扰噪声比 SINR，增加系统容量的目的。采用智能天线技术，实际上是通过数字信号处理，使天线阵为每一个用户自适应地进行波束赋形，相当于为每个用户形成了一个可跟踪它的高增益天线，从而既可以进行全方位通信，也可以用较小的发射功率覆盖相同的范围。通过在基站使用全向收发智能天线，可以为每个用户提供一个窄的定向波束，使信号在有限
22、的方向区域发送和接收，充分利用了信号的发射功率，降低了信号全向发射带来的电磁污染与相互干扰，它的优点有：扩大了系统的覆盖区域；提高了系统的容量；提高了系统频谱利用率；降低基站发射功率，节省系统成本，减少信号间干扰和电磁环境污染。2.4 分集技术分集技术是研究如何充分利用传输中的多径信号能量，以改善传输的可靠性。它也是一项研究如何充分利用信号的基本参量在时域、频域和空域中，如何分散开又如何收集起来的技术。A、空间分集如何解决 CDMA 网络中的干扰现象12利用不同接收地点（空间）收到的信号衰落的独立性，实现抗衰落的功能；空间分集的基本结构为：发端一副天线发送，收端 N部天线接收；B、分集接收技术
23、由于 CDMA基站采用分集天线的接收形式且有 4个 RAKE接收机，故可以采用分集接收技术来改善直放站接收性能。在采用无线接入方式时，在上行采用两套接收机，在天线口将两路信号等增益合成后发射出去；在采用有线接入方式时，可将两路接收信号通过耦合后分别送入基站或微蜂窝的主天线口和分集接收口。通过分集接收技术可以有效地利用多径信号提高接收灵敏度，抑制多径衰落。C、降噪技术这一技术反映的是如何降低直放站的上行噪声系数。若直放站上行信号在放大的同时，信噪比降低，则移动台会加大发射功率以达到满足通信要求的信噪比。但如果噪声恶化严重，可能移动台加大发射功率也无法接入网络。CDMA 直放站系统灵敏度反映为上行
24、载干比(C/I)的最小典型值为-15dB，满足此灵敏度的最低信号电平为-117dBm。在直放站系统中，从灵敏度的角度出发，应将直放站的噪声系数指标严格控制在5 dB，噪声主要来源于前级放大电路，直放站的通话质量主要取决于上行信道。这需要对第一级放大的低噪放的噪声系数指标提出严格要求，应1.0 dB。2.5导频污染解决办法功率调整。最直接的方法是提升一个基站的功率，降低其它基站的输出功率，形成一个主导频。但要全面考虑对全网覆盖影响的情况。但若该污染区的最强的 PN 随地点变化很大的话，则不适宜。它主要适宜于某个 PN 基本保持在最强的状况。 天线调整。根据实际路测情况，调整天线的方位、下倾角来改
25、变污染区域的各导频信号强度，从而改变导频信号在该区域的分布状况。调整的原则是增强强导频，减弱导频。这些调整可以与功率调整结合使用。 改变基站配置。有些导频污染区域可能无法通过上述的调整来解决，这时，如何解决 CDMA 网络中的干扰现象13可能需要根据具体情况，考虑替换天线型号，改变天线安装位置，改变基站位置，增加或减少基站，等措施。这些措施的实施涉及到较大的工程变化，因此，需要仔细分析 采用直放站。对于无法通过功率调整、天馈调整等解决的导频污染，可以考虑利用直放站来解决。利用直放站的目的是在导频污染区域引入一个强的信号覆盖，从而降低该区域其它信号的相对强度，降低其它扇区在该点的 Ec/Io，改
26、变多导频覆盖的状况。但要考虑到直放站引入对网络质量的影响。 采用微小区。采用微蜂窝的方式也是解决导频污染的一个重要的手段。微蜂窝主要应用于存在话务热点的地区，可以增加容量，同时解决导频污染问题。如何解决 CDMA 网络中的干扰现象14第 三 章 干 扰 案 例3.1 问题描述：通过路测发现吕城壁庄-8 扇区方向上分支数过多:ActiveSet 图3.2 问题分析：吕城壁庄-8 扇区方向 MaxEc在-60 到-80 间，MacEcIo 较差，存在导频污染现象，部分扇区存在一定的越区情况。吕城壁庄-8MaxEc 图如何解决 CDMA 网络中的干扰现象15吕城壁庄-8 MaxEcIo 图吕城壁庄-
27、8 PN_Ec 覆盖图：吕城壁庄-8PN_Ec 图吕城南-9 PN_Ec 覆盖图：如何解决 CDMA 网络中的干扰现象16吕城南-9PN_Ec 图导墅留庄-7 存在一定越区覆盖：导墅留庄-7 PN_Ec 图导墅留庄-7 的接入距离如下：导墅留庄-7 接入距离图33 解决方案：调整导墅留庄-7 扇区机械下倾角下压 2度（由 6度调整为 8度） ，方位角顺时针调整 20度（由 0度调整到 20度） 。3.4复测情况：通过下压导墅留庄-7 扇区机械下倾角与方位角控制扇区信号覆盖，对越如何解决 CDMA 网络中的干扰现象17区覆盖及导频污染有一定改善，提取网管指标吕城壁庄-8 扇区 ECIO-9,0)
28、 由83.93%提升至 86.44%；墅留庄-7 指标 ECIO-9,0) 由 79.8 %提升至 82.17 %；导墅-8 扇区指标 ECIO-9,0) 是 86.89 %无变化吕城壁庄-8 PN_Ec 优化前后对比图如何解决 CDMA 网络中的干扰现象18第 四 章 课 题 总 结我本次毕业论文的主要任务是基于 CDMA网络干扰问题进行研究。通过对CDMA干扰特征的研究，从前向链路通信到干扰、反向链路通行道干扰、CDMA 链路平衡与干扰关系、CDMA 系统干扰分类入手利用其特性来找到其解决的办法，利用功率控制，前向功率控制，空间滤波技术，分集技术来降低 CDMA干扰。无线环境是一个很复杂的
29、环境，不是一朝一夕就能把干扰解决掉的，无线电波看不见，摸不着，所以是它是很难控制的，对于电磁波的干扰当然还有很多的环境因素在里面。我这篇论文只考虑了一部分干扰，还不够全面，有些问题深入的还不够，比起那些专家们研究出来的东西差多了，但我毕竟还是一个还在校园里面的学生完成的。以下是我的收获：第一，很好的了解了前反向链路同信道干扰，知道了移动发射机功率的动态控制是反向链路设计的一个重要部分，把移动发射机的功率的动态控制好了，前反向链路干扰就会相应的减少。第二，更加熟练的掌握了功率控制技术，CDMA 技术中关键的关键，因为没有良好的功率控制，系统就不能达到预期的目标。第三，通过对干扰的研究和分析，对一
30、些以前不太懂的新技术和新方法有了很好的认识。通过这些理论的学习和研究，在以后的工作中自己就有了很好的理论基础和认识，对自己的工作也有很大的帮助。第四，学会了面对困难，在自己不懂的地方学会了直面面对这些困难，不逃避、不放弃。尽自己最大的能力去解决这些困难，在自己都解决不了的情况下，就去请教、去虚心学习。如何解决 CDMA 网络中的干扰现象19致 谢在 整 个 毕 业 设 计 过 程 中 , 智 翔 公 司 薛 江 利 给 予 了 我 耐 心 的 指 导 、 无 私 的帮 助 ， 并 且 为 我 提 供 了 良 好 的 学 习 环 境 , 帮 助 我 顺 利 完 成 论 文 及 答 辩 。 他 渊
31、博 的 知 识 、 严 谨 的 治 学 态 度 和 谦 和 的 待 人 风 范 使 我 受 益 匪 浅 ,在 此 我 对 薛 老 师致 以 深 深 的 谢 意 ！另 外 ， 感 谢 全 体 网 优 同 学 在 技 术 上 给 我 的 帮 助 ， 并 提 供 各 种 资 料 、 在 一 些关 键 技 术 上 面 提 供 帮 助 ！如何解决 CDMA 网络中的干扰现象20参 考 文 献1.CDMA2000 1x EV-DO 网络技术张智江2.CDMA 干扰分析 武汉邮电科学研究院3.CDMA 无线通信原理 窦中兆 雷湘 清华大学出版社4.CDMA 网络规划与优化中兴通讯CDMA 网络规划与优化编写组
