基于5G通信的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)智能抗干擾技術(shù)分析研究

郭 鑫

（山西信息規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030001）

1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中抗干擾管理的常用技術(shù)

1.1 網(wǎng)絡(luò)編碼抗干擾管理技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)編碼通過(guò)優(yōu)化信息傳輸方案，不僅顯著加快了傳輸效率，而且保證了信息在傳輸過(guò)程中不受外界干擾，對(duì)防止接收端發(fā)生信號(hào)失真、信號(hào)損耗等問(wèn)題起到了積極影響。其抗干擾原理是：在信息發(fā)送端與接收端之間的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)置若干個(gè)發(fā)送/接收節(jié)點(diǎn)。這些中間節(jié)點(diǎn)包含了抗干擾編碼，可以對(duì)每一條經(jīng)過(guò)中間節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行識(shí)別、篩查，從而準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)因?yàn)樵趥鬏斶^(guò)程中受到噪聲干擾而產(chǎn)生的錯(cuò)碼，并對(duì)其進(jìn)行糾正。這樣一來(lái)，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男盘?hào)，每經(jīng)過(guò)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，就進(jìn)行一次錯(cuò)碼糾正，從而確保接收端的信號(hào)不受干擾影響，保證了信號(hào)質(zhì)量。在網(wǎng)絡(luò)編碼中，根據(jù)編碼方法的不同，又可以分為奇偶校驗(yàn)法、循環(huán)冗余校驗(yàn)法等若干種形式。

1.2 干擾遷移與干擾對(duì)齊

在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，決定干擾強(qiáng)度的因素有多種，其中小區(qū)內(nèi)組網(wǎng)的密集程度是一個(gè)至關(guān)重要的因素。通常來(lái)說(shuō)，基站數(shù)量越多，組網(wǎng)部署越密集，干擾現(xiàn)象也會(huì)越嚴(yán)重。干擾遷移的原理就是通過(guò)引進(jìn)移動(dòng)熱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分流，使一個(gè)高負(fù)載小區(qū)的干擾轉(zhuǎn)移到另一個(gè)低負(fù)載小區(qū)，這樣既保證了每個(gè)小區(qū)正常使用無(wú)線通信，同時(shí)又解決了干擾問(wèn)題，這對(duì)于通信資源利用率的提升有積極幫助。除了干擾遷移外，還有一種常用的方法是干擾對(duì)齊，其原理是將同一信道內(nèi)，由不同干擾源產(chǎn)生的干擾信息，作對(duì)齊壓縮處理。當(dāng)壓縮到足夠小的信號(hào)維度后，干擾效果幾率可以忽略，從而達(dá)到干擾管理的目的。除此之外，還有干擾譯碼、干擾協(xié)調(diào)等技術(shù)，也都是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中較為常見的干擾管理手段。

1.3 多點(diǎn)協(xié)同傳輸抗干擾管理技術(shù)

在相鄰的多個(gè)小區(qū)之間，利用協(xié)調(diào)調(diào)度/波束成形（CoMPCS/CB）技術(shù)，以信道為媒介，把這些小區(qū)聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)參數(shù)的共享。同時(shí)，管理員可以基于信道實(shí)時(shí)掌握每個(gè)小區(qū)的運(yùn)行負(fù)載和通信頻率，然后進(jìn)行宏觀調(diào)控，將某個(gè)小區(qū)的高負(fù)載轉(zhuǎn)移到其他低負(fù)載的小區(qū)。在多點(diǎn)協(xié)同傳輸中，始終保持整個(gè)區(qū)域內(nèi)干擾的最小化。多點(diǎn)協(xié)同傳輸與上文介紹的干擾遷移有一定的共性，其區(qū)別在于借助了CoMPCS/CB技術(shù)和信道，把調(diào)控范圍從單個(gè)小區(qū)拓展到某個(gè)區(qū)域內(nèi)的多個(gè)小區(qū)。除此之外，這一技術(shù)還衍生出另一種形式，即多點(diǎn)協(xié)同傳輸-聯(lián)合處理/傳輸（JP/JT），它能夠?qū)⒏鱾€(gè)小區(qū)之間存在的干擾信號(hào)，轉(zhuǎn)化為可重新利用的信號(hào)，對(duì)增強(qiáng)系統(tǒng)整體性能有一定幫助。

2 5G時(shí)代智能抗干擾管理體系的構(gòu)建思路

5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在使用超密集組網(wǎng)后，對(duì)干擾管理的時(shí)效性、干擾清除的徹底性等提出了更高要求。構(gòu)建一種智能干擾管理體系，目的在于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的通信狀況，確保出現(xiàn)干擾因素后能夠做到第一時(shí)間識(shí)別、處理，讓整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)始終保持高效、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。從干擾信號(hào)的類型來(lái)看，以同源異構(gòu)干擾信號(hào)為主，由于缺少明確的發(fā)生規(guī)律，給干擾信號(hào)的管理增加了難度。現(xiàn)階段常用的技術(shù)手段是通過(guò)調(diào)頻、加擾、轉(zhuǎn)移、抵消等方式，對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行控制或增益。理論上能夠取得較好的干擾控制效果，但是由于不同小區(qū)內(nèi)超密集組網(wǎng)的布設(shè)方式、基站的間隔距離等存在較大差異，使得小區(qū)之間干擾調(diào)度受到限制。因此，在下一步的智能干擾管理技術(shù)創(chuàng)新中，應(yīng)側(cè)重于對(duì)小區(qū)之間干擾協(xié)同管理2的研究。多點(diǎn)協(xié)調(diào)傳輸技術(shù)被認(rèn)為是解決這一問(wèn)題的有效技術(shù)手段，但是在用戶參數(shù)共享程度、用戶數(shù)據(jù)安全保密等方面，還需要做進(jìn)一步的研究。

3 基于5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的智能抗干擾管理技術(shù)

3.1 構(gòu)建面向5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的抗干擾管控系統(tǒng)

相比于4G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)不僅在通信效率上顯著提升，而且還表現(xiàn)出了高異構(gòu)性的特點(diǎn)。這就意味著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)同源異構(gòu)干擾信號(hào)的出現(xiàn)頻率會(huì)明顯提升，其總體數(shù)量也會(huì)明顯增加。鑒于此，要契合5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，構(gòu)建新的干擾管理系統(tǒng)，從而為干擾管理創(chuàng)設(shè)良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。該系統(tǒng)至少包含3個(gè)模塊：其一是干擾信號(hào)的監(jiān)測(cè)與采集模塊。利用分布于5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的前端監(jiān)測(cè)裝置，能夠準(zhǔn)確識(shí)別干擾信號(hào)，并采集其特征信息，如干擾信號(hào)的來(lái)源等。其二是干擾信號(hào)傳輸模塊，將前端采集到的干擾信號(hào)同步反饋給小區(qū)的基站。其三是干擾處理模塊。在接收并分析干擾信號(hào)的基礎(chǔ)上，采取相應(yīng)的控制策略，將干擾信號(hào)清除。

3.2 在5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中加入抗干擾移動(dòng)技術(shù)

干擾移動(dòng)技術(shù)的原理是通過(guò)靈活布置小區(qū)內(nèi)微基站的分布位置，盡量減少無(wú)線網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋的點(diǎn)擊，最終達(dá)到消除干擾的效果。雖然原理較為簡(jiǎn)單，但是在實(shí)際應(yīng)用這一技術(shù)時(shí)，還必須微基站覆蓋范圍與小區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。特別是在小區(qū)的邊緣位置，或者是相鄰兩個(gè)小區(qū)的邊界區(qū)域，如果只考慮干擾管理，很容易出現(xiàn)信號(hào)質(zhì)量變差，影響用戶正常使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的情況。目前一種解決方案是根據(jù)小區(qū)內(nèi)部干擾空間分布特征，采用“宏基站-微基站-微蜂窩用戶”的3級(jí)關(guān)聯(lián)模式，消除原來(lái)存在的重干擾區(qū)，將其轉(zhuǎn)化為若干輕干擾區(qū)。在此基礎(chǔ)上配合分布式干擾協(xié)調(diào)技術(shù)、多點(diǎn)協(xié)同傳輸技術(shù)等，達(dá)到消除干擾的目的。

3.3 基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的分布式抗干擾協(xié)調(diào)技術(shù)

如上文所述，5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)典型特征是高異構(gòu)性，這使得干擾信號(hào)的發(fā)生位置具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，從而增加了識(shí)別干擾信號(hào)的時(shí)間，使得干擾管理效率降低。分布式干擾協(xié)調(diào)技術(shù)的原理，就是在5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的小區(qū)中，以微蜂窩基站作為中心點(diǎn)，將整個(gè)小區(qū)劃分成若干個(gè)子區(qū)域。利用每個(gè)子區(qū)域內(nèi)的微蜂窩基站，對(duì)本區(qū)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管。這樣一來(lái)，干擾信號(hào)的篩選范圍被進(jìn)一步壓縮，從而使得干擾信號(hào)的識(shí)別速率得到成倍提升。另外，在宏基站的統(tǒng)一調(diào)度下，小區(qū)內(nèi)各個(gè)微蜂窩基站之間還能夠利用信道實(shí)現(xiàn)干擾協(xié)調(diào)，對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)容量也起到了幫助。

3.4 抗干擾隨機(jī)化在5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)干擾管理中的應(yīng)用

該技術(shù)的原理是從5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)接收端，獲取到干擾信號(hào)后，使用調(diào)頻、交織、加擾等技術(shù)手段，對(duì)其做隨機(jī)化處理，從而得到有助于干擾抑制的增益信號(hào)。提取這些信號(hào)，建立干擾模型，利用該模型對(duì)5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾、識(shí)別，根據(jù)匹配度判斷是否存在干擾信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了智能干擾管理。不同的干擾隨機(jī)化處理技術(shù)，其增益原理存在差別，例如交織技術(shù)是通過(guò)信道編碼，針對(duì)來(lái)自于不同網(wǎng)絡(luò)的所有干擾信號(hào)進(jìn)行信道交織，達(dá)到干擾隨機(jī)化的效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

抗干擾控制是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)管理的核心內(nèi)容之一。從4G時(shí)代，許多無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的抗干擾管理技術(shù)得到推廣應(yīng)用，例如網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)、多點(diǎn)協(xié)調(diào)傳輸技術(shù)等。進(jìn)入5G時(shí)代，超密集組網(wǎng)的部署對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力提出了進(jìn)一步的要求，相應(yīng)的抗干擾管理技術(shù)也必須實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新和升級(jí)。智能干擾管理的特點(diǎn)在于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)組網(wǎng)運(yùn)行，確保干擾第一時(shí)間識(shí)別和處理，始終維系整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量?；?G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)組成和通信特點(diǎn)，構(gòu)建智能抗干擾管理體系，運(yùn)用抗干擾移動(dòng)技術(shù)、分布式抗干擾協(xié)調(diào)技術(shù)以及抗干擾隨機(jī)化技術(shù)等，有助于實(shí)現(xiàn)干擾管理的智能化、時(shí)效性。下一步，要繼續(xù)探索更多類型和更加實(shí)用的干擾防控技術(shù)，為5G無(wú)線網(wǎng)的全面覆蓋和高效運(yùn)行提供支持。