เทคโนโลยีป้องกันการรบกวนในการสื่อสารเคลื่อนที่

สรุป

การรบกวนเป็นฝาแฝดของการสื่อสารเคลื่อนที่ นับตั้งแต่เกิดการสื่อสารเคลื่อนที่ ผู้คนต่อสู้กับการแทรกแซง การสื่อสารเคลื่อนที่ของพลเรือนผ่านมาแล้วสี่ชั่วอายุคน วิธีการต่างๆ ในการจัดการกับสัญญาณรบกวนมีจุดแข็งในตัวเอง เราใช้โอกาสนี้ในการรวบรวมสินค้าคงคลังทั่วไป

ก่อนอื่น มาดูแนวคิดของการทนต่อสัญญาณรบกวน: เมื่อระบบยังคงทำงานอยู่ อัตราส่วนสัญญาณรบกวนสูงสุด (อัตราส่วนของสัญญาณรบกวนต่อสัญญาณที่มีประโยชน์) ที่เครื่องรับอนุญาต ซึ่งสะท้อนถึงความทนทานของระบบต่อสัญญาณรบกวนในสภาพแวดล้อมสัญญาณรบกวน

เงื่อนไขสำหรับการทำงานปกติของระบบการสื่อสารคือ:

ดังนั้นจากทิศทางทั่วไป เราสามารถปรับปรุงความสามารถในการป้องกันการรบกวนของระบบจากสองด้านของการลดอัตราส่วนสัญญาณรบกวนอินพุตและการปรับปรุงความทนทานต่อสัญญาณรบกวนของระบบ และการสื่อสารเคลื่อนที่หลายชั่วอายุคนก็ทำเช่นนั้นเช่นกัน

ลดอัตราส่วนสัญญาณรบกวนอินพุต

สมการการรบกวนการสื่อสารที่แสดงในรูปของอัตราส่วนการรบกวนมีดังนี้:

ดังนั้น วิธีการลดอัตราส่วนสัญญาณรบกวนอินพุตสามารถแบ่งออกเป็นสามส่วน: การลดสัญญาณรบกวน การปรับปรุงสัญญาณที่มีประโยชน์ และเพิ่มการสูญเสียโดยบังเอิญโดเมนความถี่เวลาระหว่างสัญญาณที่มีประโยชน์และสัญญาณรบกวน

1. ลดสัญญาณรบกวน

สำหรับการสื่อสารเคลื่อนที่ การรบกวนจะแบ่งออกเป็นการรบกวนเครือข่ายและการรบกวนภายนอก การรบกวนภายนอกเครือข่ายนอกเหนือไปจากแหล่งสัญญาณการรบกวนการตรวจสอบความถี่ เราไม่สามารถเปลี่ยน PTj, GTj, Lj, GRj โดยพลการ

สำหรับการควบคุมสัญญาณรบกวนในเครือข่าย ระบบสื่อสารเคลื่อนที่มาตรฐานต่างๆ ใช้วิธีการเดียวกันโดยพื้นฐานแล้ว มีวิธีการดังต่อไปนี้:

1. ลด GTj/ GRj: ใช้เสาอากาศกำหนดทิศทางเพื่อแบ่งส่วนเซลล์และจัดตำแหน่งกลีบข้างให้อยู่ในบริเวณที่ไม่ต้องการให้ครอบคลุม ซึ่งเทียบเท่ากับการลดอัตราขยายในทิศทางที่ถูกรบกวน/รบกวน ระบบ TDSCDMA และ TDD-LTE ยังใช้เสาอากาศอัจฉริยะ (แบบบีมฟอร์ม) เพื่อผลลัพธ์ที่ดียิ่งขึ้น

2. ลด PTj: ใช้การควบคุมพลังงานและการส่งสัญญาณไม่ต่อเนื่อง DTX

การควบคุมพลังงานเป็นวิธีที่สำคัญที่สุดวิธีหนึ่งในการควบคุมการรบกวนในเครือข่าย สำหรับระบบ GSM คำสั่งควบคุมพลังงานจะออกผ่าน SACCH และระยะเวลาการควบคุมคือรายงานการวัด 3 ครั้ง ประมาณ 1.5 วินาที การควบคุมพลังงาน 3G และ 4G นั้นคล้ายคลึงกัน แบ่งออกเป็นการควบคุมพลังงานแบบวงเปิดและการควบคุมพลังงานแบบวงปิด 2 ชนิด พูดง่ายๆ คือ การควบคุมพลังงานแบบวงเปิดไม่มีการควบคุมพลังงานป้อนกลับ โดยทั่วไปใช้ในขั้นตอนการเข้าถึงเริ่มต้น และการควบคุมพลังงานแบบวงปิดตามประเภทของค่าป้อนกลับและหน่วยป้อนกลับ แบ่งออกเป็นวงแหวนด้านในและวงแหวนรอบนอก ความเร็วในการควบคุมพลังงานของระบบต่างๆ จะแตกต่างกัน ความเร็วในการควบคุมพลังงานของ WCDMA คือ 1500HZ ความเร็วในการควบคุมพลังงานของ CDMA2000 คือ 800HZ และความเร็วในการควบคุมพลังงานของ LTE คือ 200Hz

ควรสังเกตว่าเนื่องจากการมีอยู่ของผลกระทบใกล้และไกล อัปลิงค์จึงไวต่อการรบกวน ดังนั้นการควบคุมพลังงานในการสื่อสารเคลื่อนที่ส่วนใหญ่จึงหมายถึงการควบคุมพลังงานอัปลิงค์

2. เพิ่มสัญญาณที่เป็นประโยชน์

มีหลายวิธีในการปรับปรุงสัญญาณที่เป็นประโยชน์:

1) เพิ่มกำลังส่ง PTs

กำลังส่งถูกจำกัดโดยอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ และสำหรับการสื่อสารแบบเคลื่อนที่ ผู้ใช้แต่ละรายไม่ได้เป็นเพียงแหล่งสัญญาณของตนเองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงผู้ใช้รายอื่นของแหล่งสัญญาณรบกวนด้วย ดังนั้นเพียงแค่เพิ่มกำลังส่งในการปรับปรุงผลการสื่อสารของฝ่ายตนเองในเวลาเดียวกัน ก็จะเพิ่มการรบกวนของผู้ใช้รายอื่นในเครือข่าย มุมมองโดยรวมไม่จำเป็นต้องดี ดังนั้นวิธีการควบคุมพลังงานจึงถูกนำมาใช้ในการสื่อสารเคลื่อนที่เพื่อปรับพลังงานเพื่อให้แน่ใจว่าพลังของผู้ใช้แต่ละคนเพียงพอ

2) การรับสัญญาณที่หลากหลายช่วยเพิ่มกำลังรับ Psi

การรับสัญญาณความหลากหลายที่เรียกว่าหมายถึงวิธีการที่ปลายรับสัญญาณรวมสัญญาณลักษณะการซีดจางที่เป็นอิสระจำนวนหนึ่ง (ซึ่งมีข้อมูลเดียวกัน) ที่ได้รับเพื่อลดความผันผวนของระดับสัญญาณ ประกอบด้วยสองส่วน: การรับและการรวมการประมวลผล

มีสามโหมดการรับทั่วไป: ความหลากหลายเชิงพื้นที่ ความหลากหลายโพลาไรซ์ และความหลากหลายเวลา

ความหลากหลายเชิงพื้นที่: การใช้เสาอากาศรับสัญญาณที่ค่อนข้างเป็นอิสระเชิงพื้นที่เพื่อรับสัญญาณ จากนั้นจึงรวมเข้าด้วยกัน เพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณที่ได้รับไม่เกี่ยวข้องกัน ซึ่งต้องการให้ระยะห่างระหว่างเสาอากาศมากเพียงพอ จุดประสงค์ของการทำเช่นนั้นคือเพื่อให้แน่ใจว่าลักษณะการซีดจางของสัญญาณหลายเส้นทางที่ได้รับนั้นแตกต่างกัน ระยะห่างระหว่างเสาอากาศรับสัญญาณอย่างน้อยมากกว่า 10 ความยาวคลื่น เป็นวิธีความหลากหลายที่ใช้บ่อยที่สุดวิธีหนึ่ง

ความหลากหลายของโพลาไรเซชัน: เสาอากาศรับสัญญาณที่จ่ายเงินมากเกินไปซึ่งมีโหมดโพลาไรซ์ต่างกันใช้เพื่อรับสัญญาณแล้วรวมเข้าด้วยกัน เสาอากาศทั่วไปในการสื่อสารเคลื่อนที่คือเสาอากาศโพลาไรซ์ 45 องศา

ความหลากหลายของเวลา: ความหลากหลายของเวลาแสดงโดยเทคโนโลยีการรับเรค เทคโนโลยีการรับ RAKE เป็นเทคโนโลยีที่สำคัญในระบบสื่อสารเคลื่อนที่ CDMA ซึ่งสามารถแยกแยะสัญญาณหลายเส้นทางที่ละเอียดอ่อนได้ทันเวลา และทำการปรับน้ำหนักของสัญญาณหลายเส้นทางที่ได้รับการแก้ไขเหล่านี้เพื่อทำให้สัญญาณเหล่านี้รวมกันเป็นสัญญาณที่ได้รับการปรับปรุง

การควบรวมกิจการมีสามประเภท: การควบรวมอัตราส่วนสูงสุด การควบรวมกิจการแบบเลือก และการควบรวมกิจการที่ได้รับผลประโยชน์เท่ากัน รูปแบบที่ใช้บ่อยที่สุดคือการรวมอัตราส่วนสูงสุด ซึ่งง่ายและสะดวกในการดำเนินการโดยการประมวลผลเชิงเส้นของสัญญาณที่ได้รับเมื่อสิ้นสุดการรับ แตกแขนงความหลากหลายหลายแขนงที่ปลายรับ และหลังจากปรับเฟสแล้ว พวกมันจะถูกเพิ่มในเฟสตามค่าสัมประสิทธิ์การขยายที่เหมาะสม จากนั้นจึงส่งไปยังเครื่องตรวจจับเพื่อตรวจจับ กำไรที่เกิดจากการรวมเป็นสัดส่วนกับจำนวนสาขาความหลากหลาย N

นอกเหนือจากเสาอากาศแบบโพลาไรซ์แบบขั้วเดียวที่เหลือจากการก่อสร้างทางวิศวกรรมยุคแรกแล้ว การสื่อสารเคลื่อนที่แบบมาตรฐานทั้งหมดยังใช้ความหลากหลายของโพลาไรซ์และความหลากหลายเชิงพื้นที่ ในขณะที่การรับสัญญาณเรคจะใช้สำหรับระบบ CDMA เท่านั้น

3. เพิ่ม Lf/Lp/Lt

หลักการของทั้งสามวิธีนี้คือ:

Lf: การรบกวนและสัญญาณที่มีประโยชน์นั้นถูกเซจากโดเมนความถี่ เนื่องจากไม่สามารถกำหนดย่านความถี่ของการสื่อสารเคลื่อนที่พลเรือนได้อย่างอิสระ ดังนั้นการใช้วิธีป้องกันการรบกวนนี้จึงถูกจำกัด

Lp: แยกออกจากการรบกวนในทิศทางโพลาไรซ์ แต่เนื่องจากทิศทางโพลาไรซ์ของคลื่นวิทยุเปลี่ยนแปลงบ่อยในกระบวนการแพร่กระจายของการสื่อสารเคลื่อนที่ จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะลดการรบกวนโดยการเพิ่ม Lp

Lt: การแยกสัญญาณรบกวนในโดเมนเวลา โดยทั่วไปใช้ในทางการทหาร เช่น เทคโนโลยีการส่งข้อมูลแบบระเบิด ข้อมูลจะถูกบีบอัดในการส่งแบบพัลส์แบบระเบิด เพื่อให้ศัตรูไม่สามารถรบกวนได้

นอกจากนี้ ในแง่หนึ่ง เทคโนโลยีการเข้าถึงหลายทางของแต่ละระบบยังเป็นเทคโนโลยีป้องกันสัญญาณรบกวน เช่น การแบ่งเวลาการเข้าถึงหลายทางของ GSM ซึ่งเป็นการแยกสัญญาณของผู้ใช้แต่ละคนออกจากกันตามเวลาเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนซึ่งกันและกัน