Technologie proti rušení v mobilní komunikaci

Shrnout

Interference je dvojče mobilní komunikace. Od zrodu mobilní komunikace lidé bojují s rušením. Civilní mobilní komunikace prošla čtyřmi generacemi, různé metody, jak se vypořádat s rušením, mají své vlastní silné stránky, využíváme této příležitosti k obecné inventuře.

Nejprve se podívejme na koncept tolerance rušení: když systém stále funguje, maximální poměr rušení (poměr rušení k užitečným signálům) povolený přijímačem, který odráží toleranci systému k rušení v prostředí rušení.

Podmínky pro normální provoz komunikačního systému jsou:

Z obecného směru tedy můžeme zlepšit odolnost systému proti rušení ze dvou aspektů, a to snížení vstupního poměru rušení a zlepšení tolerance rušení systému, a několik generací mobilních komunikací tak činí.

Snižuje vstupní rušení

Rovnice komunikačního rušení vyjádřená poměrem rušení je následující:

Proto lze způsob snížení vstupního interferenčního poměru rozdělit do tří částí: snížení interferenčního signálu, zlepšení užitečného signálu a zvýšení koincidenční ztráty v časově-frekvenční doméně mezi užitečným signálem a interferencí.

1. Snižte rušivé signály

Pro mobilní komunikaci se rušení dělí na síťové rušení a vnější rušení, mimo rušení sítě kromě frekvenčního rozmítání vyšetřovacího zdroje signálu rušení nemůžeme libovolně měnit PTj, GTj, Lj, GRj.

Pokud jde o kontrolu rušení v síti, různé standardní mobilní komunikační systémy používají v zásadě stejné prostředky, existují následující prostředky:

1.Snížení GTj/GRj: Použijte směrové antény k sektoru buňky a vyrovnejte postranní laloky do oblasti, kterou nechcete pokrýt, což je ekvivalentní snížení zisku v rušeném/interferovaném směru; Systémy TDSCDMA a TDD-LTE také využívají chytré antény (beamforming) pro lepší výsledky.

2.Snížit PTj: Použijte řízení výkonu a přerušovaný přenos DTX.

Řízení výkonu je jedním z nejdůležitějších prostředků kontroly rušení v síti. U systému GSM se příkaz k řízení napájení vydává prostřednictvím SACCH a perioda řízení je 3 zprávy o měření, asi 1,5 sekundy. Řízení výkonu 3G a 4G je podobné, rozdělené na dva druhy řízení výkonu s otevřenou smyčkou a řízení výkonu s uzavřenou smyčkou, jednoduše řečeno, řízení výkonu s otevřenou smyčkou není řízení výkonu zpětné vazby, obecně používané v počáteční fázi přístupu, a řízení výkonu s uzavřenou smyčkou podle typu hodnoty zpětné vazby a jednotky zpětné vazby, je rozděleno na vnitřní kroužek a vnější kroužek. Rychlost řízení výkonu různých systémů je různá, rychlost řízení výkonu WCDMA je 1500 Hz, rychlost řízení výkonu CDMA2000 je 800 Hz a rychlost řízení výkonu LTE je 200 Hz.

Je třeba poznamenat, že kvůli existenci blízkého a vzdáleného efektu je uplink náchylnější k rušení, takže řízení výkonu v mobilní komunikaci se týká hlavně řízení výkonu uplinku.

2. Zesílit užitečné signály

Existuje několik způsobů, jak zlepšit užitečné signály:

1) Zvyšte vysílací výkon PTs

Vysílací výkon je omezen hardwarovým vybavením a pro mobilní komunikaci je každý uživatel nejen svým vlastním zdrojem signálu, ale i dalšími uživateli zdroje rušení, takže jednoduše zvýšit vysílací výkon při zlepšení komunikačního efektu na vlastní straně současně, zvýší se rušení ostatních uživatelů v síti, celkové hledisko nemusí být nutně dobré. Proto se v mobilní komunikaci používají prostředky řízení výkonu k úpravě výkonu tak, aby výkon každého uživatele byl tak akorát.

2) Rozmanitost příjmu zlepšuje výkon příjmu Psi

Takzvaný diverzitní příjem se týká způsobu, kterým přijímací konec spojuje množství nezávislých (nesoucích stejnou informaci) signálů s charakteristickými slábnutím, které přijímá, aby se snížilo kolísání úrovně signálu. Zahrnuje dvě části: zpracování příjmu a sloučení.

Existují tři běžné režimy příjmu: prostorová diverzita, polarizační diverzita a časová diverzita.

Prostorová diverzita: Použití prostorově relativně nezávislých přeplatkových přijímacích antén pro příjem signálů a následné sloučení, aby se zajistila irelevantnost přijímaného signálu, což vyžaduje, aby vzdálenost mezi anténami byla dostatečně velká, účelem je zajistit, aby charakteristiky slábnutí přijímaného vícecestného signálu byly různé, vzdálenost mezi přijímacími anténami byla alespoň více než 10 vlnových délek. Je jednou z nejčastěji používaných metod diverzity.

Polarizační diverzita: Přeplácané přijímací antény s různými režimy polarizace se používají k příjmu signálů a jejich následné kombinaci. Běžnou anténou v mobilní komunikaci je 45stupňová polarizační anténa.

Časová rozmanitost: Časová rozmanitost je reprezentována technologií příjmu Rake. Technologie příjmu RAKE je důležitou technologií v mobilním komunikačním systému CDMA, která dokáže rozlišit jemné vícecestné signály v čase a provést váženou úpravu těchto rozlišených vícecestných signálů, aby se sloučily do vylepšených signálů.

Existují tři typy fúze: fúze s maximálním poměrem, selektivní fúze a fúze se stejným ziskem. Nejčastěji používaným schématem je slučování maximálního poměru, které je jednoduché a snadno realizovatelné lineárním zpracováním přijímaného signálu na přijímacím konci. Na přijímacím konci se vytvoří vícenásobné diverzitní větve a po nastavení fáze se sčítají ve fázi podle příslušného koeficientu zisku a poté se pošlou do detektoru k detekci. Zisk generovaný sloučením je úměrný počtu větví diverzity N.

Kromě několika jednopolarizovaných antén, které zbyly z rané inženýrské konstrukce, všechny standardní mobilní komunikace využívají polarizační diverzitu a prostorovou diverzitu, zatímco Rake příjem se používá pouze pro CDMA systémy.

3. Zvyšte Lf/Lp/Lt

Principy těchto tří metod jsou:

Lf: Rušení a užitečné signály jsou odstupňovány z frekvenční oblasti, protože frekvenční pásmo civilní mobilní komunikace nelze určit nezávisle, takže použití této metody proti rušení je omezené.

Lp: Je izolován od rušení ve směru polarizace, ale protože se směr polarizace rádiových vln v procesu šíření mobilní komunikace často mění, není možné snížit rušení zvýšením Lp.

Lt: Izolace rušení v časové oblasti, obecně používaná v armádě, jako je technologie burst přenosu, data jsou komprimována v pulzním přenosu, takže nepřítel nemůže rušit.

Kromě toho je v jistém smyslu technologie vícenásobného přístupu každého systému také takovou technologií proti rušení, jako je například vícenásobný přístup s časovým dělením GSM, což je ve skutečnosti izolovat signál každého uživatele od času, aby se zabránilo vzájemnému rušení.