高移動(dòng)無(wú)線通信的干擾應(yīng)對(duì)探討

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【摘要】無(wú)線通信可謂通信界突破性的進(jìn)展，不僅把世界連成一個(gè)整體，讓五湖四海用一種無(wú)形的東西連接起來(lái)，而且以自身的發(fā)展推動(dòng)著信息產(chǎn)業(yè)不斷前進(jìn)。但是，高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信也面臨著很多技術(shù)和突發(fā)問(wèn)題，會(huì)受到許多干擾，本文針對(duì)高移動(dòng)通信所面臨的種種現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，從避讓、抑制和協(xié)調(diào)三個(gè)層次入手，建立有效的干擾模型，來(lái)應(yīng)對(duì)干擾，避免問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】高移動(dòng)無(wú)線通信；通信干擾；避讓；協(xié)調(diào)；抑制

1高移動(dòng)無(wú)線通信的發(fā)展

無(wú)線通信的發(fā)展速度是驚人的。剛開(kāi)始的時(shí)候，是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的形式，而且也不能移動(dòng)，寬度也是非常有限，后來(lái)，慢慢開(kāi)始具有一定的規(guī)模，也增加了移動(dòng)的功能，寬度也是成倍的增長(zhǎng)。隨著無(wú)線通信的更新?lián)Q代，它的地位和作用也是與日俱增[1]。除了最基本的通信聯(lián)系，在航空航天技術(shù)、國(guó)防、交通運(yùn)輸方面也有至關(guān)重要的作用。總之，對(duì)提高人民的生活水平，拉動(dòng)GDP增長(zhǎng)上起到了無(wú)可替代的作用。然而，目前，無(wú)線通信的發(fā)展也面臨許多前所未有的挑戰(zhàn)。就自身而言，在技術(shù)和發(fā)展方面遇到很多瓶頸，如資源壓力，資源不僅越來(lái)越緊張而且質(zhì)量也越來(lái)越差了；還有快速增長(zhǎng)的用戶數(shù)和業(yè)務(wù)類型，使無(wú)線通信的性能和容量受到抑制；以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓訌?fù)雜、規(guī)模不斷擴(kuò)大等等問(wèn)題。除此之外，在市場(chǎng)方面壓力也是與日俱增，多媒體寬帶業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，帶來(lái)的市場(chǎng)壓力和競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題?，F(xiàn)如今，隨著高鐵、高速公路、磁懸浮列車等一些交通工具的不斷發(fā)展，對(duì)高移動(dòng)通信提出了更高的要求。①在長(zhǎng)途的交通過(guò)程中，人身和財(cái)產(chǎn)安全是最基本的，列車上需要配備相應(yīng)的無(wú)線通信設(shè)施來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)了解車上每一個(gè)角落的問(wèn)題，以確保列車上的正常秩序，防止和減少意外事故的發(fā)生，即使有什么突發(fā)狀況，也能盡快發(fā)現(xiàn)和處理[2]。②在漫長(zhǎng)的旅途中，是枯燥乏味的，這時(shí)候就需要一定的娛樂(lè)設(shè)備來(lái)緩解無(wú)聊的氣氛，在列車上配備相應(yīng)的音頻和視頻設(shè)備是必要的，這對(duì)無(wú)線通信也是一種技術(shù)挑戰(zhàn)。此外?，F(xiàn)有的通信技術(shù)確實(shí)還有很多問(wèn)題無(wú)法滿足用戶需求，在列車或者其他高速運(yùn)動(dòng)的交通工具上，手機(jī)或者很多視頻設(shè)備的信號(hào)都是極弱的，有時(shí)候甚至沒(méi)有信號(hào)，這樣一來(lái)，可能會(huì)錯(cuò)過(guò)很多重要信息，耽誤很多事情，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失或者無(wú)法彌補(bǔ)的遺憾。③手機(jī)的用電速度也會(huì)加快，并且手機(jī)會(huì)比平時(shí)燙很多。這許許多多的問(wèn)題，都在告訴我們一個(gè)問(wèn)題，目前，我國(guó)的高移動(dòng)無(wú)線通信真的不如人意，無(wú)法滿足用戶的基本需求，有待改進(jìn)。我們不難發(fā)現(xiàn)，高移動(dòng)速度嚴(yán)重影響通信的質(zhì)量，主要是擾亂了物理層，影響信息和網(wǎng)絡(luò)的獲取，這樣很多問(wèn)題混在一起就更加難以解決。所以，我們真正需要思考的是，如何在高速運(yùn)動(dòng)的情況下，保證傳輸?shù)捻槙承裕雇ㄐ刨|(zhì)量不受影響并且能盡可能的增加信息的傳輸量，同時(shí)，也能節(jié)省用電量。

2高移動(dòng)無(wú)線通信面臨的問(wèn)題

現(xiàn)有的無(wú)線通信對(duì)移動(dòng)速度有一定的局限性，只能適應(yīng)一定的速度，如果速度太快，通信質(zhì)量就會(huì)受到嚴(yán)重影響。比如，在動(dòng)車和高速運(yùn)行的火車上，我們能很明顯的感覺(jué)到手機(jī)信號(hào)特別差，有時(shí)候甚至沒(méi)有，這對(duì)我們的生活造成很多困擾[3]。同時(shí)，移動(dòng)通信的干擾因素也越來(lái)越多，并且變化也越來(lái)越復(fù)雜。這些問(wèn)題都需要運(yùn)用技術(shù)手段來(lái)解決，為此，需要在移動(dòng)環(huán)境下，建立動(dòng)態(tài)的干擾模型，提升性能。

3干擾特征

網(wǎng)絡(luò)信息論存在著很多重大且公開(kāi)的問(wèn)題，主要包括計(jì)算多用戶、高斯干擾信道的容量區(qū)域?，F(xiàn)如今，我們解決此類問(wèn)題還僅僅局限于僅解決強(qiáng)兩種普通情況下的強(qiáng)干擾和弱干擾問(wèn)題容量問(wèn)題。但是在快速多變、復(fù)雜干擾環(huán)境下的無(wú)線寬帶通信下，讓無(wú)線電干擾形態(tài)趨于多元化和復(fù)雜化。不同的區(qū)域之間依然存在著許多的問(wèn)題，需要我們?nèi)ソ鉀Q，從而消除多用戶、多小區(qū)和多網(wǎng)絡(luò)之間存在干擾的問(wèn)題；還有會(huì)引入新的干擾被信號(hào)中繼和鄰近協(xié)作所帶出；不斷發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)，使人們的生活越來(lái)越豐富，與此同時(shí)，人們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上的行為更加的多樣化和復(fù)雜化，我們?cè)趯?duì)無(wú)線無(wú)線頻譜的運(yùn)用方面，更加的不固定，這個(gè)就導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)干擾表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)性的的特點(diǎn)；我們的生活越來(lái)越講究效率，尤其是在交通運(yùn)輸方面，對(duì)速度提出了更高的要求，來(lái)適應(yīng)不斷發(fā)展的社會(huì)，當(dāng)然高速的移動(dòng)對(duì)通信提出了更高的要求。在速度增加的情況下，使得無(wú)線寬帶信道不斷的加寬，這個(gè)就導(dǎo)致了干擾變得更加的不確定，更加難以解除。我們?cè)诟咚傩旭偸褂镁W(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，大量的載波間干擾由多普勒頻移產(chǎn)生，就會(huì)使得我們?cè)谑褂镁W(wǎng)絡(luò)的時(shí)候信號(hào)會(huì)變得頻繁的切換，這樣就會(huì)導(dǎo)致許多的小區(qū)間干擾的產(chǎn)生，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的人與人之間就產(chǎn)生了很多的不對(duì)稱干擾。這樣就影響了我們的正常的生活，使生活變得不方便。因而，不管我們身處世界的哪一個(gè)角落，在用網(wǎng)絡(luò)從事什么樣的工作，都必須要保證網(wǎng)絡(luò)能夠滿足我們的要求。所以我們要建立不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和用戶行為模式，來(lái)模擬有效的干擾行為，分析這些干擾產(chǎn)生的原因和解決這些干擾的途徑[4]。尤其是在信息的容量方面更需要做深入的研究。對(duì)系統(tǒng)性能影響最大的就是網(wǎng)絡(luò)的自由度，這需要我們更加深入的探討更為重要的探討，還有就是必須要研究出新的方法和理論來(lái)消除干擾。

4抑制和協(xié)調(diào)

4.1出現(xiàn)的問(wèn)題

從80年代到現(xiàn)在，科技在不斷的發(fā)展，尤其是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面，我們應(yīng)對(duì)通信干擾有了突破性的進(jìn)展，產(chǎn)生了很多先進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)和理論方法。主要包括：干擾協(xié)調(diào)策略的設(shè)計(jì)指導(dǎo)準(zhǔn)則、現(xiàn)有抗干擾技術(shù)的有效性評(píng)估方法、高速移動(dòng)場(chǎng)景下新型抗干擾方法、混疊信號(hào)可分離機(jī)理?，F(xiàn)有干擾技術(shù)存在很多漏洞，主要是因?yàn)橄到y(tǒng)構(gòu)架、頻譜管理以及分配策略所導(dǎo)致。很多問(wèn)題和干擾的方法，都是以犧牲某種資源為代價(jià)的[5]。因此，我們需要把理論和機(jī)制分離，優(yōu)化協(xié)調(diào)策略設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，從而在此基礎(chǔ)上，提出新的好方法和好理論。

4.2基本方法

目前，通信干擾的方法有三類，第一類是允許人們共享自由度，把干擾當(dāng)作噪聲，第二類是正交。最后一類是在允許用戶在共享自由度的情況下，利用干擾結(jié)構(gòu)、在發(fā)送端和接收端對(duì)信號(hào)與干擾進(jìn)行聯(lián)合處理。

4.3研究?jī)?nèi)容

科學(xué)技術(shù)在不斷的發(fā)展，尤其是在信息技術(shù)方面，使未來(lái)移動(dòng)通信的發(fā)展有了更多的機(jī)遇，但同時(shí)也提出了更高的要求。不管是在網(wǎng)絡(luò)的信息的傳輸速度網(wǎng)絡(luò)覆蓋方面。移動(dòng)性能都需要大幅提高，同時(shí)必須能容納更多的用戶。目前應(yīng)對(duì)干擾的方法可以分為干擾信號(hào)分離、干擾避讓、協(xié)調(diào)和利用等。包括有效的多址接入方式，基于確定統(tǒng)計(jì)特性的干擾分離方法，基于多用戶分集的機(jī)會(huì)式調(diào)度算法，以及基于干擾對(duì)齊、預(yù)編碼、協(xié)作通信等的干擾協(xié)調(diào)和基于網(wǎng)絡(luò)編碼的干擾利用技術(shù)。由于無(wú)線通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展，產(chǎn)生了各種各樣的挑戰(zhàn)[6]。比如，現(xiàn)有抗干擾理論面臨著高頻譜效率與多用戶容量不斷增加的需求，與此同時(shí)還要應(yīng)對(duì)各種無(wú)線應(yīng)用需求的多樣化以及快速多變的復(fù)雜環(huán)境等。需要發(fā)展新的抗干擾理論，包括：如何利用信號(hào)不同的特征區(qū)分不同用戶，尋找混疊信號(hào)的可分離機(jī)理與分離方法；怎樣設(shè)計(jì)高頻譜效率、高用戶容量以及低復(fù)雜度的新型多址接入方法；如何根據(jù)不同干擾環(huán)境的本質(zhì)特征，以更合理地方式提煉干擾網(wǎng)絡(luò)模型，并發(fā)展相應(yīng)的“干擾避讓”、“干擾協(xié)調(diào)”和“干擾利用”等一系列抗干擾理論和方法，來(lái)地適應(yīng)復(fù)雜多變的無(wú)線干擾環(huán)境。應(yīng)對(duì)高速移動(dòng)快變的復(fù)雜場(chǎng)景，需研究很多應(yīng)對(duì)的方法，比如說(shuō)，新型多址接入理論、混疊信號(hào)的可分離機(jī)理與分離方法。從干擾分離、干擾避讓、干擾協(xié)調(diào)與干擾利用展開(kāi)抗干擾理論與策略的研究。

5結(jié)論

整篇文章闡述了高移動(dòng)通信的發(fā)展歷程，重點(diǎn)分析了目前移動(dòng)通信在高移動(dòng)領(lǐng)域所出現(xiàn)的種種問(wèn)題以及產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因，高速移動(dòng)的人們的通信場(chǎng)景與普通的場(chǎng)景更加的復(fù)雜化和多樣化，那么我們需要怎么樣來(lái)解決這些難題呢？我們可以在物理的層面討論高移動(dòng)通信干擾理論和方法，尤其是必須要深入的來(lái)從干擾的避讓方面來(lái)入手，對(duì)此，我們可以對(duì)怎樣抑制和協(xié)調(diào)來(lái)進(jìn)行了深入的闡釋。我們必須研究在高速移動(dòng)的場(chǎng)景下，從干擾的分離入手，提出了需要研究的問(wèn)題，不僅讓大家對(duì)高移動(dòng)通信有了一定的了解，更為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員提供充足的參考，為以后高移動(dòng)通信方面的研究提供了豐富的理論和實(shí)際資料。通過(guò)上面的論述可以知道，高移動(dòng)通信干擾處理的主要方法是物理層干擾，和系統(tǒng)構(gòu)架的優(yōu)化比起來(lái)更為基本，同時(shí)也讓人們獲得更大的系統(tǒng)增益。

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作者:曾海彬 單位:四川郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院