【 摘 要 】 WCDMA技
术 是 无 线 宽 带 通 信 发 展 方 向 之 一 ， 其 抗 干 扰 技 术 成 为 WCDMA系 统 中 的 关 键
技 术 。 本 文 就 DS／ CDMA系 统 的 抗 干 扰 性 及 其 干 扰 抑 制 进 行 分 析 和 探 讨 。
【 关 键 词 】 码 分
多 址 ； 多 址 干 扰 ； 多 用 户 检 测 器 ； 预 处 理 器
1 引 言
第 三 代 移 动 通 信 系 统 是 符 合 国 际 电 联 提 出 的 IMT－
2000系 统 标 准 的 新 一 代 移 动 通 信 系 统 ， 它 具 有 很 好 的 网 络 兼 容 性 ， 能 实
现 全 球 范 围 内 多 个 不 同 系 统 间 的 漫 游 ， 提 供 广 泛 的 多 媒 体 业 务 。 第 三 代
数 字 蜂 窝 移 动 通 信 系 统 两 个 主 要 侯 选 方 案 即 北 美 的 CDMA2000系 统 和 欧 洲
的 WCDMA， 都 建 立 在 CDMA技 术 基 础 上 ， CDMA将 成 为 未 来 移 动 通 信 的 发 展 方
向 。
WCDMA系 统 的 关 键 技 术 包 括 抗 干 扰 技 术 ， 抗 多 径 衰
落 ， 抗 远 近 效 应 等 ， 现 就 DS／ CDMA系 统 的 抗 干 扰 技 术 进 行 分 析 和 探 讨 。
2 DS／ CDMA系 统 的 抗 干 扰 性
现 代 电 子 技 术 的 高 速 发 展 ， 空 间 电 磁 环 境 日 益 复
杂 ， 频 道 相 对 拥 挤 ， 在 军 事 通 信 中 ， 更 加 面 临 着 各 种 人 为 干 扰 。 为 了 增
强 通 信 系 统 的 可 靠 性 ， 增 加 信 道 容 量 ， 人 们 采 用 码 分 多 址 技 术 进 行 扩 展
频 谱 通 信 。 与 常 规 通 信 相 比 ， DS／ CDMA系 统 具 有 高 处 理 增 益 ， 提 高 了 系
统 的 抗 干 扰 能 力 ， 处 理 增 益 GP可 表 示 为 ：
GP越 大 则 系 统 抗 干 扰 能 力 越 强 ， 实 际 系 统 所 能 承
受 的 干 扰 可 由 干 扰 容 限 来 表 示 ：
Mj=GP－ [Lsys＋ (S／ N)out](2)
其 中 GP为 系 统 处 理 增 益 ， Lsys为 系 统 执 行 损 耗 ，
包 括 射 频 滤 波 器 的 损 耗 ， 相 关 处 理 器 的 混 频 损 耗 ， 放 大 器 的 信 噪 比 损 耗
等 。 (S／ N)out为 相 关 接 收 输 出 端 要 求 的 信 噪 比 。 在 工 程 应 用 中 ， GP不 可
能 无 限 增 大 ， 又 因 为 器 件 的 非 线 性 及 码 元 跟 踪 误 差 导 致 信 噪 比 损 失 ， 所
以 扩 频 接 收 机 实 际 上 容 许 输 入 的 干 扰 与 信 号 功 率 比 ， 较 干 扰 容 限 还 要 低
。 并 且 DS／ CDMA系 统 本 身 存 在 多 址 干 扰 ， 因 此 ， 必 须 采 取 一 些 抑 制 干 扰
的 措 施 以 增 强 系 统 的 可 靠 性 。
3 干 扰 来 源 及 抑 制 措 施
3.1 多 址 干 扰 及 其 抑 制
在 DS／ CDMA系 统 中 ， 由 于 系 统 内 各 用 户 同 时 使 用
相 同 的 频 带 发 射 信 号 ， 这 样 ， 对 每 一 个 用 户 而 言 ， 其 它 用 户 就 相 当 于 它
的 干 扰 信 号 即 多 址 干 扰 (MAI)， 设 有 k个 用 户 采 用 直 接 序 列 扩 频 ， 使 用 单
路 径 同 步 信 道 ， 则 接 收 信 号 的 基 带 表 示 为 :
从 (5)式 可 看 出 ， 当 用 户 数 量 增 加 时 MAIk也 增 加 ， 尤
其 是 当 存 在 远 近 效 应 时 ， 目 标 用 户 较 弱 的 信 号 (表 示 为 Akdk)可 能 会 被 其
它 用 户 较 强 的 信 号 (MAIk)淹 没 。 抑 制 MAI干 扰 可 以 从 以 下 几 方 面 的 采 取 措
施 ：
(1)设 计 相 关 性 优 良 的 扩 频 码
从 上 面 MAI的 数 字 表 达 式 中 可 看 出 ， 码 的 互 相 关 值 越
接 近 零 ， 则 MAI越 少 ， 所 以 选 择 具 有 优 良 相 关 性 能 的 地 址 码 ， 能 减 少 多 址
干 扰 的 影 响 。
(2)应 用 有 效 的 功 率 控 制 机 制
CDMA系 统 中 所 有 用 户 使 用 同 一 频 率 ， 如 果 均 以 相
同 功 率 发 射 ， 则 靠 近 基 站 的 移 动 台 到 达 基 站 的 信 号 强 ， 远 离 基 站 的 移 动
台 到 达 基 站 的 信 号 弱 ， 导 致 强 信 号 淹 盖 弱 信 号 ， 形 成 远 近 效 应 ， 因 而 增
强 了 各 个 地 址 用 户 之 间 的 相 互 干 扰 。 必 须 采 用 严 格 的 功 率 控 制 机 制 ， 使
得 到 达 基 站 接 收 机 的 各 用 户 信 号 强 度 基 本 相 同 ， 以 减 少 各 地 址 用 户 由 于
信 号 强 度 不 同 造 成 的 影 响 。 实 际 应 用 中 ， 功 率 控 制 的 精 度 越 高 ， 对 抗 MAI干
扰 的 效 果 越 好 。
(3)前 向 纠 错 技 术
在 DS／ CDMA系 统 中 ， 采 用 FEC前 向 纠 错 技 术 对 抑 制
MAI干 扰 也 有 一 定 的 效 果 ， 设 计 强 有 力 的 前 向 纠 错 码 ， 可 使 接 收 在 较 低 的
信 干 比 下 仍 然 具 有 可 接 受 的 误 码 率 。
(4)扇 区 化 ／ 自 适 应 天 线 技 术
使 用 仅 集 中 接 收 所 需 窄 小 角 度 范 围 的 定 向 天 线 。
通 过 天 线 增 益 ， 所 需 用 户 信 号 和 一 部 分 MAI得 到 增 强 ， 而 使 从 其 它 角 度 到
达 的 MAI干 扰 信 号 得 到 很 大 衰 减 。
(5)话 音 激 活 技 术
当 话 音 (或 数 据 )停 顿 或 减 小 时 ， 停 止 传 送 或 减 小
用 户 平 均 功 率 。 对 于 分 布 均 匀 的 所 有 用 户 来 说 ， 这 样 做 可 以 减 小 用 户 的
平 均 功 率 ， 所 以 可 减 少 每 个 用 户 所 受 的 多 址 干 扰 。
(6)多 用 户 检 测 技 术
由 于 多 址 干 扰 具 有 很 强 的 结 构 性 ， 在 用 户 间 扩 频
码 的 互 相 关 系 数 已 知 的 条 件 下 ， 完 全 可 以 利 用 多 址 干 扰 的 这 些 结 构 信 息
， 进 一 步 消 除 它 的 负 面 影 响 ， 提 高 系 统 的 性 能 。 多 用 户 检 测 的 基 本 思 想
， 采 用 空 间 传 输 中 造 成 干 扰 的 用 户 的 各 种 信 息 进 行 抗 干 扰 ， 其 接 收 系 统
模 型 如 图 1：
接 收 机 主 要 利 用 多 个 用 户 的 码 元 、 时 间 、 信 号 幅
度 以 及 相 位 等 信 息 联 合 检 测 单 个 用 户 的 信 号 ， 达 到 较 好 的 接 收 效 果 。 检
测 器 的 种 类 较 多 ， 例 如 ： 线 性 解 相 关 检 测 器 ， 线 性 MMSE多 用 户 检 测 器 ，
判 决 反 馈 检 测 器 ， 连 续 干 扰 抵 消 器 等 ， 每 一 种 检 测 器 都 有 各 自 的 优 缺 点
， 在 此 不 一 一 比 较 。 多 用 户 检 测 技 术 能 降 低 CDMA系 统 中 功 率 控 制 的 复 杂
度 和 准 确 度 要 求 ， 在 基 站 等 功 率 接 收 的 情 况 下 ， 能 进 一 步 地 提 高 系 统 的
通 信 容 量 和 通 信 质 量 。 但 也 存 在 以 下 缺 点 ： ① 所 有 的 用 户 接 收 机 需 要 准
确 知 道 除 本 用 户 外 的 所 有 正 在 通 信 的 用 户 的 时 延 和 地 址 码 ， 此 外 ， 其 中
一 些 多 用 户 接 收 机 还 需 要 估 计 用 户 的 功 率 或 码 的 互 相 关 值 ； ② 工 程 实 现
相 对 复 杂 。 多 用 户 检 测 技 术 还 在 不 断 的 发 展 和 完 善 中 ， 人 们 已 看 到 其 在
CDMA系 统 中 应 用 的 巨 大 潜 力 。
以 上 每 一 种 技 术 对 MAI干 扰 抑 制 都 有 一 定 的 效 果 ，
实 际 使 用 中 ， 往 往 是 综 合 运 用 几 种 抗 干 扰 措 施 ， 从 而 更 有 效 地 提 高 系 统
的 可 靠 性 。
3.2 人 为 干 扰 及 其 它 干 扰 的 抑 制
DS／ CDMA系 统 中 除 了 多 址 干 扰 影 响 系 统 的 性 能 外
， 进 入 扩 频 系 统 的 干 扰 还 可 能 有 ： 其 它 无 线 电 系 统 发 出 的 强 信 号 ， 人 为
干 扰 包 括 窄 带 瞄 准 式 干 扰 和 宽 带 阻 塞 式 干 扰 等 ， 通 常 在 解 扩 解 调 前 采 用
预 处 理 的 方 式 消 除 这 些 干 扰 信 号 ， 原 理 框 图 如 图 2。
预 处 理 器 包 括 空 间 滤 波 和 时 间 滤 波 — 用 以 分 离 或
合 成 信 号 。 空 间 滤 波 利 用 天 线 阵 在 空 间 区 分 有 用 信 号 和 干 扰 信 号 (以 到 达
角 度 为 依 据 )， 由 此 产 生 自 适 应 波 束 形 成 技 术 和 零 位 控 制 技 术 。 自 适 应 天
线 系 统 由 多 元 天 线 阵 和 信 息 处 理 器 组 成 ， 天 线 工 作 时 ， 信 息 处 理 器 的 输
入 和 输 出 特 性 按 一 定 的 算 法 调 整 内 部 参 数 ， 自 动 地 修 正 和 优 化 天 线 的 方
向 图 、 频 率 响 应 和 极 化 特 性 ， 并 搜 索 和 跟 踪 有 用 信 号 ， 抑 制 或 消 去 干 扰
信 号 ， 能 在 空 间 频 率 和 极 化 方 面 自 动 对 干 扰 信 号 调 零 ， 对 有 用 信 号 提 供
最 大 增 益 。 时 间 滤 波 器 处 理 从 单 个 天 线 输 出 的 时 间 记 录 信 息 ， 变 换 域 (频
域 ， 时 域 )滤 波 技 术 是 时 间 滤 波 器 最 常 采 用 的 处 理 技 术 。
频 域 处 理 ： 用 FFT变 换 将 收 到 的 时 域 信 号 转 换 到 频
域 ， 含 有 多 余 信 号 能 量 的 频 率 集 被 认 为 受 到 干 扰 并 进 行 频 率 搬 移 ， 实 际
是 由 FFT算 法 完 成 对 接 收 信 号 总 的 谱 估 计 ， 根 据 估 计 结 果 进 行 抗 干 扰 滤 波
器 的 设 计 。
时 域 处 理 ： 自 适 应 线 性 预 测 器 和 平 滑 滤 波 器 ， 运
用 最 小 均 方 (LMS)和 循 环 最 小 平 方 (RLS)的 方 法 进 行 处 理 ， 对 干 扰 信 号 的
处 理 在 很 大 程 度 上 依 赖 于 信 号 － 干 扰 比 。
预 处 理 方 式 能 够 比 较 好 的 抑 制 窄 带 瞄 准 式 干 扰 及
它 台 强 信 号 干 扰 ， 在 CDMA系 统 中 特 别 是 军 用 战 术 扩 频 电 台 中 最 为 适 用 。
4 结 束 语
CDMA优 于 其 它 多 址 技 术 是 由 于 其 宽 带 扩 频 特 性 为
有 效 抑 制 干 扰 和 噪 声 提 供 了 更 大 的 潜 力 。 而 干 扰 管 理 也 正 是 CDMA系 统 能
够 稳 定 运 行 的 关 键 。 CDMA系 统 的 各 项 技 术 基 本 上 都 是 围 绕 干 扰 管 理 这 个
核 心 来 展 开 。 CDMA系 统 是 干 扰 受 限 的 系 统 ， 任 何 降 低 干 扰 和 噪 声 的 技 术
的 采 用 都 能 提 高 系 统 的 容 量 和 通 信 质 量 。
参 考 文 献
[1]Ohno K， Sawahashi M， Adachi F Wideband
Coherent DS－ CDMA Proc IEEE Vechicular Technology Conference(VTC)，
Chicago， Illinois， USA： 779 783
[2]Moshavi S Muiti user Detection for DS－
CDMA Communication IEEE Communicatilns Magazine 34(10)： 124
137
[3]查 光 明 ， 熊 贤 祚 扩 频 通 信 西 安 ： 西 安 电 子
科 技 大 学 出 版 社 ， 1990
[4]孙 立 新 ， 刑 宁 霞 CDMA移 动 通 信 技 术 北 京 ：
人 民 邮 电 出 版 社 ， 1997
[5]Rapajic PB， Vucetic BS Adaptive
Receiver Structures for Asynchronous CDMA System IEEE Journal
on Selected Areas in Communications 12(4)： 685 697 □
摘自《移动通信》
