[科普中國]-多址干擾

由來

CDMA的一系列優(yōu)點(diǎn)使其成為新一代移動(dòng)通信的佼佼者，但在商用化的過程中CDMA仍有許多關(guān)鍵的技術(shù)需要解決。例如克服CDMA系統(tǒng)自身的多址干擾（MAI），就是一個(gè)要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。CDMA系統(tǒng)自身產(chǎn)生多址干擾的原因主要有兩個(gè)：一是由于各用戶使用的通信頻率相同，在不同用戶之間的擴(kuò)頻序列不能進(jìn)行完全正交，即互相關(guān)系數(shù)不為零；二是即使擴(kuò)頻序列能正交，實(shí)際信道中的異步傳輸也會(huì)引入相關(guān)性。下面即給出了同步加性白噪聲（AWGN）信道中采用傳統(tǒng)檢測器時(shí)產(chǎn)生多址干擾的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。

對(duì)CDMA系統(tǒng)的影響傳統(tǒng)CDMA系統(tǒng)中的信號(hào)檢測將于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(huì)帶來以下兩個(gè)方面的影響：

（1）系統(tǒng)容量受到限制：當(dāng)系統(tǒng)中用戶數(shù)較少時(shí)，多址干擾因偽隨機(jī)碼良好的互相關(guān)性而不會(huì)太嚴(yán)重。但隨著同時(shí)接入系統(tǒng)用戶數(shù)目的增加，多址干擾的影響也會(huì)逐漸嚴(yán)重起來，導(dǎo)致系統(tǒng)誤碼率的上升，使得系統(tǒng)的容量受到影響。尤其是3G系統(tǒng)中大容量的要求和多天線發(fā)射分集的采用，都將導(dǎo)致CDMA系統(tǒng)容量受多址干擾的嚴(yán)重影響。

（2）嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的性能：如果干擾用戶比目標(biāo)用戶距離基站近得多，即使忽略衰落的影響，信號(hào)的路徑衰耗亦與用戶距基站距離的三次方成正比，這時(shí)干擾信號(hào)在基站的接收功率會(huì)比目標(biāo)用戶信號(hào)的接收功率大得多，在傳統(tǒng)接收機(jī)輸出中的多址干擾份量會(huì)很重，以至將目標(biāo)用戶的信號(hào)淹沒，而出現(xiàn)遠(yuǎn)近效應(yīng)。

如何克服影響（1）擴(kuò)頻碼的設(shè)計(jì)：多址干擾產(chǎn)生的根源是擴(kuò)頻碼間的不完全正交性，如果擴(kuò)頻碼集能在任何時(shí)刻完全正交，那么多址干擾就會(huì)不復(fù)存在。但實(shí)際上信道中都存在不同程度的異步性，要設(shè)計(jì)出在任何時(shí)延上都能保持正交性的碼集幾乎是不可能的。因此需要設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出一種盡可能降低互相關(guān)性的工程實(shí)用碼型，這在現(xiàn)實(shí)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(yuǎn)近效應(yīng)的影響，在IS-95和3G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)中都采用了功率控制技術(shù)。但功率控制不能從根本上消除多址干擾，因?yàn)闀?huì)受到各用戶接收功率相等時(shí)接收性能的限制，而且也存在以下一些缺點(diǎn)，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(dòng)速度有關(guān)，系統(tǒng)較為復(fù)雜等等。

（3）前向糾錯(cuò)編碼（FEC）：利用編碼的附加冗余度糾正因信道畸變而產(chǎn)生的錯(cuò)誤比特判決，已成為提高通信質(zhì)量的一個(gè)重要手段，對(duì)于糾正多址干擾引發(fā)的錯(cuò)誤也同樣有效。但采用前向糾錯(cuò)編碼的代價(jià)是在相同信道傳輸速率下有用信息的傳輸速率會(huì)有所下降。

（4）空間濾波技術(shù)：用智能天線對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行空域處理可以減小多址干擾對(duì)信號(hào)的影響，同時(shí)采用具有一定方向性的扇形天線也可以抑制除某一角度內(nèi)的其他干擾，而提高系統(tǒng)性能。起初，由于智能天線的高復(fù)雜度和高能量消耗，對(duì)它的研究大都局限于在基站中應(yīng)用，直至近幾年，智能天線技術(shù)才被引入到移動(dòng)臺(tái)之中。因此智能天線有望顯著地提高3G移動(dòng)臺(tái)的性能，也將成為3G移動(dòng)通信系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)之一。1

（5）多用戶檢測技術(shù)：多用戶檢測理論和技術(shù)的基本思想是利用多址干擾中包含的用戶間的互相關(guān)信息來估計(jì)干擾和降低、消除干擾的影響。