Công nghệ chống nhiễu trong thông tin di động

tóm tắt

Nhiễu là song sinh của truyền thông di động. Kể từ khi thông tin di động ra đời, mọi người đã chiến đấu với sự can thiệp. Truyền thông di động dân sự đã trải qua bốn thế hệ, các phương pháp xử lý nhiễu khác nhau đều có những điểm mạnh riêng, chúng tôi nhân cơ hội này để kiểm kê chung.

Trước tiên chúng ta hãy xem khái niệm về khả năng chịu nhiễu: khi hệ thống vẫn hoạt động, tỷ lệ nhiễu tối đa (tỷ lệ nhiễu so với tín hiệu hữu ích) được máy thu cho phép, phản ánh khả năng chịu nhiễu của hệ thống trong môi trường nhiễu.

Các điều kiện cho hoạt động bình thường của hệ thống thông tin liên lạc là:

Do đó, từ hướng chung, chúng ta có thể cải thiện khả năng chống nhiễu của hệ thống từ hai khía cạnh là giảm tỷ lệ nhiễu đầu vào và cải thiện khả năng chịu nhiễu của hệ thống, và một số thế hệ truyền thông di động cũng đang làm như vậy.

Giảm tỷ lệ nhiễu đầu vào

Phương trình nhiễu giao tiếp được biểu thị dưới dạng tỷ lệ nhiễu như sau:

Do đó, cách giảm tỷ lệ nhiễu đầu vào có thể được chia thành ba phần: giảm tín hiệu nhiễu, cải thiện tín hiệu hữu ích và tăng tổn thất trùng hợp trong miền thời gian-tần số giữa tín hiệu hữu ích và nhiễu.

1. Giảm nhiễu tín hiệu

Đối với thông tin di động, nhiễu được chia thành nhiễu mạng và nhiễu bên ngoài, nhiễu bên ngoài mạng ngoài nguồn tín hiệu nhiễu điều tra quét tần số, chúng ta không thể tùy ý thay đổi PTj, GTj, Lj, GRj.

Đối với việc kiểm soát nhiễu trong mạng, các hệ thống thông tin di động tiêu chuẩn khác nhau về cơ bản có cùng một phương tiện, có các phương tiện sau:

1.Giảm GTj/GRj: Sử dụng ăng-ten định hướng để phân khu tế bào và căn chỉnh các búp bê phụ với khu vực không mong muốn được che phủ, điều này tương đương với việc giảm mức tăng theo hướng bị can thiệp/bị can thiệp; Các hệ thống TDSCDMA và TDD-LTE cũng sử dụng ăng-ten thông minh (beamforming) để có kết quả tốt hơn.

2.Giảm PTj: Sử dụng điều khiển công suất và truyền không liên tục DTX.

Điều khiển công suất là một trong những phương tiện quan trọng nhất để kiểm soát nhiễu trong mạng. Đối với hệ thống GSM, lệnh điều khiển công suất được đưa ra thông qua SACCH, và thời gian điều khiển là 3 báo cáo đo, khoảng 1,5 giây. Điều khiển công suất 3G và 4G tương tự nhau, được chia thành hai loại điều khiển công suất vòng hở và điều khiển công suất vòng kín, nói một cách đơn giản, điều khiển công suất vòng mở là điều khiển công suất không có phản hồi, thường được sử dụng trong giai đoạn truy cập ban đầu và điều khiển công suất vòng kín theo loại giá trị phản hồi và đơn vị phản hồi, được chia thành vòng trong và vòng ngoài. Tốc độ điều khiển công suất của các hệ thống khác nhau là khác nhau, tốc độ điều khiển công suất của WCDMA là 1500HZ, tốc độ điều khiển công suất của CDMA2000 là 800HZ và tốc độ điều khiển công suất của LTE là 200HZ.

Cần lưu ý rằng do sự tồn tại của hiệu ứng gần và xa, đường lên dễ bị nhiễu hơn, do đó, điều khiển công suất trong thông tin di động chủ yếu đề cập đến điều khiển công suất đường lên.

2. Tăng tín hiệu hữu ích

Có một số cách để cải thiện tín hiệu hữu ích:

1) Tăng công suất truyền tải PT

Công suất truyền bị giới hạn bởi thiết bị phần cứng và đối với thông tin liên lạc di động, mỗi người dùng không chỉ là nguồn tín hiệu của riêng họ mà còn là nguồn nhiễu của những người dùng khác, vì vậy chỉ cần tăng công suất truyền để cải thiện hiệu quả liên lạc của phía họ đồng thời, sẽ làm tăng nhiễu của những người dùng khác trong mạng, quan điểm tổng thể không nhất thiết phải tốt. Do đó, phương tiện điều khiển công suất được sử dụng trong thông tin di động để điều chỉnh công suất nhằm đảm bảo vừa đủ công suất cho từng người sử dụng.

2) Tiếp nhận đa dạng cải thiện công suất nhận Psi

Cái gọi là tiếp nhận đa dạng đề cập đến phương pháp mà đầu nhận kết hợp một số tín hiệu đặc tính mờ dần (mang cùng thông tin) độc lập mà nó nhận được để giảm dao động mức tín hiệu. Nó bao gồm hai phần: tiếp nhận và xử lý hợp nhất.

Có ba chế độ thu phổ biến: phân tập không gian, phân tập phân cực và phân tập thời gian.

Đa dạng không gian: Việc sử dụng các ăng-ten thu trả tiền quá mức tương đối độc lập về mặt không gian để nhận tín hiệu, sau đó hợp nhất, để đảm bảo tính không liên quan của tín hiệu thu được, yêu cầu khoảng cách giữa các ăng-ten đủ lớn, mục đích của việc làm như vậy là để đảm bảo rằng các đặc tính giảm dần tín hiệu đa đường thu được là khác nhau, khoảng cách giữa các ăng-ten thu ít nhất là hơn 10 bước sóng. Là một trong những phương pháp phân tập được sử dụng phổ biến nhất.

Đa dạng phân cực: Ăng-ten thu thanh toán quá mức với các chế độ phân cực khác nhau được sử dụng để nhận tín hiệu và sau đó kết hợp chúng. Ăng-ten phổ biến trong thông tin di động là ăng-ten phân cực 45 độ.

Phân tập thời gian: Phân tập thời gian được thể hiện bằng công nghệ nhận Rake. Công nghệ nhận RAKE là một công nghệ quan trọng trong hệ thống thông tin di động CDMA, có thể phân biệt kịp thời các tín hiệu đa đường phức tạp và điều chỉnh trọng số của các tín hiệu đa đường đã phân giải này để biến chúng thành các tín hiệu nâng cao.

Có ba loại sáp nhập: sáp nhập tỷ lệ tối đa, sáp nhập có chọn lọc và sáp nhập lợi ích bình đẳng. Sơ đồ được sử dụng phổ biến nhất là hợp nhất tỷ lệ tối đa, đơn giản và dễ thực hiện bằng cách xử lý tuyến tính tín hiệu nhận được ở đầu thu. Nhiều nhánh đa dạng được hình thành ở đầu nhận và sau khi điều chỉnh pha, chúng được thêm vào pha theo hệ số khuếch đại thích hợp, sau đó được gửi đến máy dò để phát hiện. Độ lợi được tạo ra bằng cách hợp nhất tỷ lệ thuận với số nhánh phân tập N.

Ngoài một số ăng-ten đơn phân cực còn sót lại từ quá trình xây dựng kỹ thuật ban đầu, tất cả các thông tin di động tiêu chuẩn đều sử dụng phân tập phân cực và phân tập không gian, trong khi tiếp nhận Rake chỉ được sử dụng cho các hệ thống CDMA.

3. Tăng Lf/Lp/Lt

Nguyên tắc của ba phương pháp này là:

Lf: Các tín hiệu nhiễu và hữu ích bị so le khỏi miền tần số, do không thể xác định độc lập dải tần của thông tin di động dân dụng nên việc sử dụng phương pháp chống nhiễu này bị hạn chế.

Lp: Nó được cách ly khỏi nhiễu theo hướng phân cực, nhưng do hướng phân cực của sóng vô tuyến thay đổi thường xuyên trong quá trình truyền của thông tin di động nên không thể giảm nhiễu bằng cách tăng Lp.

Lt: Cách ly nhiễu trong miền thời gian, thường được sử dụng trong quân sự, chẳng hạn như công nghệ truyền liên tục, dữ liệu được nén trong một lần truyền xung liên tục, để kẻ thù không thể can thiệp.

Ngoài ra, theo một nghĩa nào đó, công nghệ đa truy cập của mỗi hệ thống cũng là công nghệ chống nhiễu như vậy, chẳng hạn như đa truy cập phân chia theo thời gian của GSM, thực chất là để cách ly tín hiệu của từng người dùng theo thời gian để tránh nhiễu lẫn nhau.