CDMA無線通訊系統的干擾管理
【摘要】 在無線通訊系統中，干擾一直是影響網路質量的重要因素。隨著中國聯通CDMA精品網路建設的不斷深入，如何最大限度減少干擾對網路的影響，是廣大網路優化人員共同關注的課題。本文從CDMA通訊系統的頻譜特點出發，分析了CDMA系統中不同型別的干擾情況，並結合實際工作對如何偵測及排除干擾做了詳細的闡述。
【關鍵詞】 CDMA 干擾 管理
無線通訊系統中的無線干擾是指能引起無線網路效能下降甚至無法正常工作的電磁能量，它的存在直接影響到網路質量的好壞。對CDMA通訊系統而言，其獨特的頻譜利用方式決定了其在干擾的管理上與GSM和AMPS移動通訊系統不盡相同。在目前聯通CDMA網路建設日趨完善的今天，如何最大限度地降低無線干擾對網路的影響、改善網路質量、提高使用者滿意度已經是網路優化工作的重要內容。
1 CDMA系統的頻譜特點
1.1擴充套件頻譜的概念
CDMA系統所採用的擴頻通訊技術中，訊號所佔用的頻頻寬度遠大於所傳資訊必需的最小頻寬（基頻寬度）；頻帶的擴充套件是通過一個獨立的碼序列來完成，用編碼及調製的方法來實現的，與所傳資訊資料無關；在接收端則用同樣的碼進行相關同步接收、解析及恢復所傳資訊資料。CDMA採用的是直接序列擴頻系統（DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum）的方法，直接序列擴充套件頻譜（DSSS）系統具有合成的RF頻寬，比傳輸基帶資料率的最小頻寬要求大得多。而GSM和AMPS無線通訊系統中是使用最小的射頻（RF）頻寬來傳輸基帶資料（Base Band Data），這些系統被稱為窄帶系統。
1.2 CDMA系統抗干擾性分析
1）無線頻譜利用率高，抗干擾性強
在窄帶通訊系統（如GSM、AMPS）中，主要依靠頻道劃分來防止通道之間的干擾。以中國聯通GSM網為例，頻頻寬度只有6M（共29個頻點），由於採用TDMA分時多重進接的複用方式，頻率複用困難與使用者增長的矛盾非常突出。而CDMA系統採用分碼多重進接技術，採用擴頻碼序列的擴頻調製，充分利用各種不同碼型的擴頻碼序列之間優良的自相關特性和互相關特性，在接收端利用相關檢測技術進行解擴，則在分配給不同使用者碼型的情況下可以區分不同使用者的訊號，提取出有用訊號，從而讓許多使用者共享某個通道1.23M的寬頻帶，大大提高頻帶的利用率。而其中的各種干擾訊號，因其在收端的非相關性，解擴後得到的窄帶訊號中只有很微弱的成份，能夠有效得到抑制。正常條件下，誤位元速率可低至l0-10。
2） 採用有效的功率控制手段，保證系統容量
CDMA系統是自干擾系統，移動臺的功率發射對小區內的其他使用者而言就是干擾。為此CDMA採用了一系列功率控制技術，減少系統內的相互干擾，使系統容量最大化。CDMA系統的功率控制型別有：反向開環功率控制、反向閉環功率控制和前向功率控制。反向閉環功率控制系統保證了每一部使用相同通道的移動臺以相同的功率被基站接收。而CDMA 1X 採用的快速功率控制使功率控制更加精確。
3）能有效抑制多徑干擾
CDMA系統採用兩種方法來抵抗多徑干擾的影響：一是採用分集接收技術，即採用空分或極化天線把最強的有用訊號分離出來，排除其他路徑的干擾訊號；二是採用其特有的RAKE接收技術，將不同路徑來的不同延遲、不同相位的訊號在接收端從時域上對齊相加，合併成較強的有用訊號。RAKE接收技術能有效解決目前困擾GSM和AMPS系統的多徑干擾問題。
2 CDMA系統干擾的型別
干擾可能是系統內部產生，也可能是外部施加於系統的。系統內部干擾，是由於多個使用者使用相同的無線介面或系統內不同裝置間所引起的；外部干擾是由不受系統操作影響的干擾源產生的干擾。
2.1系統內部干擾分析
內部干擾分為如下幾種：
2.1.1由於使用者過量增長，導致RF總噪聲的增加
為了確保系統有比較好的處理增益，單扇區、單載頻的使用者數受到了限制。理論上，基站的.平均接收功率應該在熱噪聲功率以上的0-5dB內，如果一個小區滿載時，會導致噪聲基底增加5dB左右。在IS-95系統中，可以推算得到，每當使用者增加1倍，通道處理增益就要下降3dB。當扇區內手機使用者接近於極限時，手機的發射功率就容易失控。在極限狀況下，額外的手機使用者所帶來的附加手機發射功率，會將總功率提高到熱噪聲水平之上，這會導致所有的其他手機使用者提高發射功率，以保持適當的Eb/No（每位元能量與噪聲頻譜密度比，Energy per bit to Noise spectral density ）值，這最終會產生“雪球”效應。特別是在一些突發話務熱點地區，會比較容易發生因RF總噪聲的增加而導致呼叫困難、話音質量差、無線上網速度變慢的現象。
2.1.2直放站干擾
直放站作為網路深度、廣度覆蓋的有效手段，因其建設週期短，價格低廉，靈活性好，目前正被大量採用。直放站屬於同頻放大裝置，從傳輸方式來分有無線直放站、光纖傳輸直放站和移頻傳輸直放站。其中無線直放站最容易產生干擾，需要重點關注。直放站干擾可以分為上行和下行干擾
1）上行干擾
在CDMA系統中，接入到基站接收機入口的噪聲功率應小於-113dB。當直放站的上行增益設定過大時，上行背景噪聲被不合理地放大，經有效路徑損耗後進入基站，和施主扇區接收機的噪聲疊加就會提高基站噪聲電平，使接收機靈敏度降低，反向誤幀率上升，施主基站覆蓋範圍縮小，嚴重的會造成整個施主扇區無法工作。目前，聯通使用的直放站上下行的噪聲係數一般都小於6dB。
2）下行干擾
當施主天線和重發天線隔離度不足時，經重發天線發射的放大後的訊號會經其旁瓣或後瓣被施主天線的旁瓣或後瓣接收，從而形成一個反饋環路，造成直放站自激，產生下行干擾。一般施主天線和重發天線的隔離度要求達到90~95dB，不當的前向增益設定會產生接收訊號很強，但無法通話的情況。直放站自激時，會造成覆蓋區通話音質變差，起呼成功率下降，掉話率上升；嚴重時使施主基站和其周圍的基站發生癱瘓。當隔離度大於直放站增益15dB時，才能保證不產生自激。2.1.3鄰小區導頻干擾
CDMA系統前向通道中，不同基站扇區使用週期為215-1的M序列的不同相位來區分，定義相位偏置單位為64個碼片，即共有512個相位可用。每個扇區的相位稱為PN OFFSET（簡稱PN碼）。在確定的PN相位偏置增長係數（PILOT_INC）及PN GROUP情況下，如何合理分配不同基站扇區PN碼就至關重要。如果相鄰扇區被分配了相同或鄰近相位的PN碼，會造成移動臺無法識別應該為其提供服務的扇區，造成移動臺無法正常登陸、經常脫網、起呼成功率低、掉話率升高的後果。
此外，由於城區存在一些高站，易形成越區覆蓋，或者是幾個相鄰扇區天線位置（如方位角、俯仰角）、天饋連線或功率設定不合理，會造成某一地點PN碼雜亂，移動臺無法識別一個穩定的主導頻，從而產生訊號不穩定，呼叫接續時間偏長、掉話增加等問題。例如，在金華聯通永康花街CDMA基站開通後，經常接到使用者投訴，反映該基站附近呼叫接續時間偏長，而且經常會有無法接通的現象。經現場檢查發現基站內第一和第二扇區有一對饋線的跳線存在“鴛鴦線”連線，在進行重新連線後訊號恢復了正常。
2.2系統外部干擾分析
當CDMA網路下行或者上行有較強的外來干擾時，干擾會造成系統的基底噪聲（Noise Floor）抬高，使得基站或者手機不得不加大發射功率以對抗外來的干擾，這種情況會對網路效能造成負面影響，使網路效能質量下降。強烈的外來干擾產生後，可以從普通手機使用者的實際感受和系統性能的統計資料中得到直觀的反映。外部干擾可分自然界的和人為產生的兩大類。
2.2.1來自自然界的干擾
來自自然界的干擾是由某些自然現象引起的。最常見的是雷電、太陽黑子活動、火山噴發和地震引起的磁暴等產生的電磁干擾。雷電會在廣大地區從幾千赫到幾百兆赫以上的極寬頻率範圍內產生嚴重電磁干擾。而太陽黑子活動會對CDMA的GPS衛星時鐘同步系統造成干擾，嚴重的會造成網路中斷。當然，來自自然界的干擾的影響面畢竟有限，而且概率也很低，在日常網路優化過程中，不會將其作為工作重點。
2.2.2人為產生的干擾
與系統內部干擾不同，人為產生的干擾由於存在“不可預見性”和“不易控制性”，因此往往只能事後補救，但其對網路質量的影響卻不容忽視。
1)射頻電磁干擾。目前，人為產生的射頻電磁干擾已經成為CDMA系統干擾的重要組成部分。人為產生的干擾可分為窄帶干擾和寬頻干擾。窄帶干擾指干擾源產生的干擾訊號帶915
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