多址干擾

多址干擾

多址干擾是指同CDMA系統中多個用戶的信號在時域和頻域上是混疊的。因為CDMA系統為碼分多址,CDMA系統採用的是不同的地址碼來區分每個用戶,但多個用戶的信號在時域和頻域上是混疊的,所以在頻域在產生一定的同頻和鄰頻干擾,則為多址干擾。

基本介紹

  • 中文名:多址干擾
  • 外文名:Multiple access interference
由來,對CDMA系統的影響,如何克服影響,

由來

CDMA的一系列優點使其成為新一代移動通信的佼佼者,但在商用化的過程中CDMA仍有許多關鍵的技術需要解決。例如克服CDMA系統自身的多址干擾(MAI),就是一個要解決的關鍵技術問題。CDMA系統自身產生多址干擾的原因主要有兩個:一是由於各用戶使用的通信頻率相同,在不同用戶之間的擴頻序列不能進行完全正交,即互相關係數不為零;二是即使擴頻序列能正交,實際信道中的異步傳輸也會引入相關性。下面即給出了同步加性白噪聲(AWGN)信道中採用傳統檢測器時產生多址干擾的數學推導。

對CDMA系統的影響

傳統CDMA系統中的信號檢測將於多址干擾視為高斯噪聲來處理,因而忽略多址干擾的存在,這種方法會帶來以下兩個方面的影響:
(1)系統容量受到限制:當系統中用戶數較少時,多址干擾因偽隨機碼良好的互相關性而不會太嚴重。但隨著同時接入系統用戶數目的增加,多址干擾的影響也會逐漸嚴重起來,導致系統誤碼率的上升,使得系統的容量受到影響。尤其是3G系統中大容量的要求和多天線發射分集的採用,都將導致CDMA系統容量受多址干擾的嚴重影響。
(2)嚴重影響了系統的性能:如果幹擾用戶比目標用戶距離基站近得多,即使忽略衰落的影響,信號的路徑衰耗亦與用戶距基站距離的三次方成正比,這時干擾信號在基站的接收功率會比目標用戶信號的接收功率大得多,在傳統接收機輸出中的多址干擾份量會很重,以至將目標用戶的信號淹沒,而出現遠近效應。

如何克服影響

(1)擴頻碼的設計:多址干擾產生的根源是擴頻碼間的不完全正交性,如果擴頻碼集能在任何時刻完全正交,那么多址干擾就會不復存在。但實際上信道中都存在不同程度的異步性,要設計出在任何時延上都能保持正交性的碼集幾乎是不可能的。因此需要設計者設計出一種儘可能降低互相關性的工程實用碼型,這在現實信道的條件下還是有可能的。
(2)功率控制:功率控制可以有效地減小遠近效應的影響,在IS-95和3G移動通信標準中都採用了功率控制技術。但功率控制不能從根本上消除多址干擾,因為會受到各用戶接收功率相等時接收性能的限制,而且也存在以下一些缺點,如占用信道傳送功率控制信息,存在算法收斂速度問題,且性能與用戶移動速度有關,系統較為複雜等等。
(3)前向糾錯編碼(FEC):利用編碼的附加冗餘度糾正因信道畸變而產生的錯誤比特判決,已成為提高通信質量的一個重要手段,對於糾正多址干擾引發的錯誤也同樣有效。但採用前向糾錯編碼的代價是在相同信道傳輸速率下有用信息的傳輸速率會有所下降。
(4)空間濾波技術:用智慧型天線對接收信號進行空域處理可以減小多址干擾對信號的影響,同時採用具有一定方向性的扇形天線也可以抑制除某一角度內的其他干擾,而提高系統性能。起初,由於智慧型天線的高複雜度和高能量消耗,對它的研究大都局限於在基站中套用,直至近幾年,智慧型天線技術才被引入到移動台之中。因此智慧型天線有望顯著地提高3G移動台的性能,也將成為3G移動通信系統研究的熱點之一。
(5)多用戶檢測技術:多用戶檢測理論和技術的基本思想是利用多址干擾中包含的用戶間的互相關信息來估計干擾和降低、消除干擾的影響。

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