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室内蜂窝移动通信网络技术概述 作者： 日期：2 个人收集整理 勿做商业用途兰州交通大学移动通信技术课程设计摘要室内覆盖是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案,近几年在全国各地的移动通信运营商中得到了广泛应用.其原理是利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。室内覆盖系统的建设,可以较为全面地改善建筑物内的通话质量，提高移动电话接通率，开辟出高质量的室内移动通信区域;同时，使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务，扩大网络容量，从整体上提高移动网络的服务水平. 随着移动通信技术的不断发展，用户对移动通信的有效性和可靠性都提出了更高的要求，这就需要系统内用户的信干噪比(SINR)必须得到极大的提高。而提高SINR除了增大信号功率外，降低各类干扰成了一种极其有效的方法，也是移动通信系统中的一个研究关键点。关键字：室内覆盖，电波传输模型，干扰分析，干扰抑制，分析阐述AbstractIndoor coverage is for indoor users， for the improvement of building in mobile communication environment of a successful program， in recent years in all parts of the countrys mobile operators have been widely applied in the. The principle is the use of indoor antenna distribution system will move the stations signal is evenly distributed in every corner of the room, thus ensuring the indoor area has a good coverage。 Indoor coverage system construction， can comprehensively improve the buildings within the call quality, improve the mobile telephone connection rate, develop high quality indoor mobile communication area; at the same time, the use of micro cellular system can share the outdoor macrocell traffic， enlarge the network capacity, and improve the whole service level of mobile network。 Along with the mobile communication technology the development of mobile communication, the validity and reliability are put forward higher request, this requires the system user SINR ( SINR ) must be greatly improved。 Improved SINR in addition to increase signal power, reduce all kinds of interference has become an extremely effective method in mobile communication system， but also a research key point。文档为个人收集整理，来源于网络本文为互联网收集，请勿用作商业用途Keywords： indoor coverage， radio transmission model, interference analysis, interference suppression, analysis目录摘要1Abstract2一 室内蜂窝移动通信网络技术概述：41.1概述41。2蜂窝移动系统的改进4二室内覆盖及其组成和衡量指标:5三室蜂窝移动通信网络的建设：6四实现室内覆盖的方法及比较分析：74。1微蜂窝有线接入方式74。2宏蜂窝无线接入方式84.3直放站(Repeater）84.4使用微蜂窝和直放站的比较：8五 几种室内模型的比较,如下表所示：95。1设计原则105.2设计要点10六 干扰分析与干扰抑制116.1 概述116.2 移动通信系统中的干扰及其分类116.2.1从频段来分116。2.2从频点来分126.2.3从干扰源来分126.3 CDMA系统中的干扰126.4 干扰的分析方法136。4.1干扰的统计模型分析146.4。2系统模型与干扰仿真146.4。3干扰的容量分析方法156。5干扰抑制技术介绍166.5.1智能天线技术166。5。2多用户检测技术186。5。3空时二维接收和干扰抑制技术联合优化模型分析19七 蜂窝移动网络电梯内的覆盖207.1电梯内信号源的选取217.2 电梯内天线的选取217。3预测覆盖效果227.4 信号质量的测试23八 参考文献.24 一 室内蜂窝移动通信网络技术概述：1.1概述蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式，在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来，进而实现用户在活动中可相互通信。其主要特征是终端的移动性,并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。蜂窝移动通信业务是指经过由基站子系统和移动交换子系统等设备组成蜂窝移动通信网提供的话音、数据、视频图像等业务。1。2蜂窝移动系统的改进从20 世纪60 年代中期至70 年代中期，美国推出了改进型移动电话系统，它使用150MHz和450MHz 频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择及自动接入公用电话网。20 世纪70 年代中期，随着民用移动通信用户数量的增加，业务范围的扩大，有限的频谱供给与可用频道数要求递增之间的矛盾日益尖锐。为了更有效地利用有限的频谱资源，美国贝尔实验室提出了在移动通信发展史上具有里程碑意义的小区制、蜂窝组网的理论，它为移动通信系统在全球的广泛应用开辟了道路。二室内覆盖及其组成和衡量指标: 室内覆盖是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案，近几年在全国各地的移动通信运营商中得到了广泛应用。 室内覆盖系统为上述问题提供了较佳的解决方案。其原理是利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落,从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。室内覆盖系统的建设，可以较为全面地改善建筑物内的通话质量，提高移动电话接通率，开辟出高质量的室内移动通信区域;同时,使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务，扩大网络容量，从整体上提高移动网络的服务水平。室内覆盖系统主要由信号源和信号分布系统两部分组成。评价一个好的室内覆盖系统:1以最少的设备满足设计要求；2不会因增加室内覆盖系统而影响整个网络的性能；3兼容所有移动通信体制：CDMA800,GSM900，DCS1800,3G(2GHz频段，增加新的系统简单方便；）4使用寿命长，具有远程监控能力，管理维护方便；5综合考虑性价比. 以上对室内覆盖系统进行了简要介绍,从移动通信运营商的战略眼光来看，室内覆盖系统对于运营商提高服务水平、增强竞争实力、树立企业形象，具有不可低估的作用。 随着移动通信网络优化工作的深入展开，室内覆盖系统必将成为一种重要的优化手段运用于网络优化工作中。三室蜂窝移动通信网络的建设：室内覆盖系统的建设可分为准备、市场、协商、设计、安装、验收、运行维护等七个阶段.准备工作是指由技术人员对建筑物内的无线信号进行测试，确定工程选点.准备工作是整个工程的发起阶段，下述选点原则可供参考：第一、尽量寻找室内信号不好、又有人流量的建筑物作为室内覆盖选点的对象。第二、选择城区内知名的高层建筑进行覆盖，如热卖出租的写字楼。就目前的网络优化手段而言，对于高层空间的无线干扰及乒乓切换效应，没有其它更为有效的解决方案. 第三、分析宏蜂窝话务情况、划定高话务区域，然后在高话务区域寻找话务热点建筑，利用室内覆盖系统吸收建筑物内的话务,从而缓解宏蜂窝容量方面的压力。一般可选择城区中心人流量大的商场、酒肆等，不论信号覆盖情况如何,均考虑进行覆盖。 市场工作指说服业主，达成合作意向.在当前市场经济和商业化日益发展的时代，市场工作在整个工程建设中举足轻重，业主对工程的接纳和配合直接关系到系统的最终建设。因此对市场工作应该给予充分重视,其中谈判技巧是考虑的要素之一. 协商工作指与业主就相关事项进行协商，达成有关协议，并签署协议书，内容包括物业管理、出入、双方责权利等。设计工作指进行室内覆盖系统的工程设计，包括微蜂窝系统、传输系统、室内分布系统、电源系统共四部分内容。安装工作指根据设计文件进行工程施工和安装，在所有准备工作就绪后，一般在周之内可开通系统. 四实现室内覆盖的方法及比较分析:实现室内覆盖的技术方案可分为三种：4。1微蜂窝有线接入方式是以室内微蜂窝系统作为室内覆盖系统的信号源,即有线接入方式。适用于覆盖范围较大且话务量相对较高的建筑物内，在市区中心使用较多，解决覆盖和容量问题。改善高话务量地区的室内信号覆盖，微蜂窝是最佳解决方案。与宏蜂窝方式相比，微蜂窝方式是更好的室内系统解决方案。微蜂窝方式的通话质量比宏蜂窝方式要高出许多，对宏蜂窝无线指标的影响甚小，并且具有增加网络容量的效果.但微蜂窝在室内使用时，受建筑物结构的影响，使其覆盖受到很大限制。对于大型写字楼等，如何将信号最大限度、最均匀地分布到室内每一个地方，是网络优化所要考虑的关键。且微蜂窝方式的弱点在于成本较为昂贵，需要进行频率规划,需要增建传输系统，网络优化工作量大.因此，对宏蜂窝方式亦或微蜂窝方式的选取，需要综合权衡移动网络和运营商的多方面因素才能定夺.4.2宏蜂窝无线接入方式是以室外宏蜂窝作为室内覆盖系统的信号源，即无线接入方式。适用于低话务量和较小面积的室内覆盖盲区,在市郊等偏远地区使用较多，宏蜂窝方式的主要优势在于成本低、工程施工方便，并且占地面积小；其弱点在于对宏蜂窝无线指标尤其是掉话率的影响比较明显。目前，采用选频直放站并增加宏蜂窝的小区切换功能可以缓解这一矛盾：当对应的宏蜂窝频率发生变化时，直放站选频模块需要作相应调整。 随着运营商对成本和网络资源利用率的注重，宏蜂窝方式在最近一年出现升温的势头。4。3直放站（Repeater）在室外站存在富余容量的情况下,通过直放站(Repeater）将室外信号引入室内的覆盖盲区。利用微蜂窝解决室内问题也存在很大的局限性。建设微蜂窝的设备投入与工程周期都较大，只适合在话务量集中的高档会议厅用.在这种情况下，直放站（Repeater）以其灵活简易的特点成为解决简单问题的重要方式。直放站不需要基站设备和传输设备，安装简便灵设设备型号也丰富多样，在移动通信中正扮演越来越重要的角色。直放站的应用场合主要有以下几种：扩大服务范围，消除覆盖盲区；在郊区增强场强，扩大郊区站的覆盖；沿高速公路架设，增强覆盖效率；解决室内覆盖；将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内，实现疏忙。4.4使用微蜂窝和直放站的比较： 使用基站使用直放站1是否增加容量根据需要增加容量不能增加容量2信号质量好一般3设置优先级可以不可以4对网络的影响小控制不好影响较大5是否需要传输设备需要不需要6是否需要重新频率规划需要不需要7是否需要调整参数需要不需要8是否支持容量动态分配不支持(容量与分配）支持9是否支持多运营商不支持支持10是否支持多品、多系统环境不支持支持11安装时间较长较短12投资较多较少五 几种室内模型的比较,如下表所示：序号传播模型应用范围预测范围表达式比较1Okumura150MHz1500MHz天线高度30200m1Km20KmLm=69。55+26.16lgf-13.82lghba(hm）+(44。9-6.55lghb)lgd基站密度大时预测值偏高2COST231800MHz2000MHz天线高度450m0。02km5kmLm=L0+Lrts+Lms适合站距近，但考虑地形及地面要素不足3通用较正型模型50MHz2000MHz天线高度100m0。1km100kmLm=-K1-K2lgd-K3lghb-K4diffractionK5lgdlghbK6HmK7clutter地形及地面要素较丰富，预测精度关键在K的取值上面介绍的Oku mura传播模型，对于室外覆盖预测应用较好,但不适合室内电波传播的预测，因为室内电波传播的特点是微小区,直射波.5。1设计原则1. 设计原则以最少的设备满足设计要求;2。 不会因增加室内覆盖系统而影响整个网络的性能；3. 兼容所有移动通信体制:CDMA800，GSM900，DCS1800，3G（2GHz频段，增加新的系统简单方便；)4. 使用寿命长，具有远程监控能力,管理维护方便；5. 综合考虑性价比。（1） 根据现场实测和OMC统计，室内通话质量良好，无乒乓切换发生.(2） 95室内覆盖,保证在95%以上所需要室内覆盖的地区,不论空闲和通话状态用户占用室内信道。（3） 95%室内用户占用，保证95%以上的信道占用由室内用户产生。并尽可能达到100。（4） 无信号泄漏，保证室内信号不对室外网络产生干扰，室内信号在覆盖边界(如窗口)在保证室内通话基础上不会太强.(5) 环保性，保证室内信号在规定的最高电平以内，一般规定在人员经常停留地区最高信号接收电平不超过-25dBm.(6）如果作为一般准则，窗口电平应保持在-7580dBm，如果有干净频段，此 范围应在-85-75dBm。一个完备的室内分布系统应能够通过一个特定的接口，取得基站的下行信号均匀地分布到指定场所的每一处.同时，又将这场所的每一处的基站上行信号收集到后,均匀地送达特定的接口.5。2设计要点一个好的室内覆盖系统设计,基本要求概括有四点：1. 室内覆盖信号场强均匀；2. 不影响现有网络性能；3. 管理维护方便,能远程监控;4。 最少的设备，最低的投资。六 干扰分析与干扰抑制6。1 概述移动通信日益发展，射频资源日趋紧张，各种潜在的干扰源正以惊人的速度不断地产生。原有的无线电系统占用现有频率资源、不同运营商网络配置不当、发射机的设置问题、小区重叠、环境、电磁干扰（EMI）以及有意干扰，都是移动通信网络射频干扰产生的原因。目前，已有的移动通信体制占用的射频资源全部在2.5G以下,这一频带的特点，就是干扰与被干扰的关系,因此，移动通信网络必然存在射频干扰问题。 6.2 移动通信系统中的干扰及其分类 从本质上来说,干扰是指未按频率分配规定的信号占据了合法信号的频率,造成合法信号无法正常工作。因此，对干扰的分析和解决过程，是移动通信网络规划优化工作的重要组成部分.解决干扰问题，不仅要对移动网络常见干扰有深刻的认识,还必须对现有移动通信制式的频率分配了如指掌。 鉴于移动通信信号的特点，可将其所受干扰按如下方法进行分类。 6。2.1从频段来分 从频段来分，可分为上行干扰与下行干扰。上行干扰定义为干扰信号在移动网络上行频段，移动基站受外界射频干扰源干扰。上行干扰的后果是造成基站覆盖率的降低。从物理上看,手机在无上行干扰的情况下,基站能够接收较远处手机信号。当上行干扰出现时，手机信号需克服干扰信号才能与基站联络，因此手机必须离基站更近。 下行干扰是指干扰源发出的干扰信号在移动网络下行频段，手机接收到干扰信号,在无法区分正常基站信号时，会使手机与基站联络中断，造成掉话或无法登记。 由于基站下行信号较强,因此,上行干扰的危害通常比下行干扰更严重。 6。2。2从频点来分 从频点来分,可分为同频干扰与非同频干扰.同频干扰广义上是指干扰源占用的频率恰好与正常信号频率相同，上行下行都存在。CDMA系统中小区内用户采用相同系统频率，采用扩频码加以区分，相邻小区也可以采用相同频率.扩频码的非正交性、多径传输，引起接收机中存在同频干扰。 在通信系统采用多载波，或者其它通信系统工作在相邻频率时，存在非同频干扰（邻频干扰）。这是由发射机的邻信道泄漏、接收机的邻信道选择性、接收机阻塞指标等因素引起的。此外，谐波畸变（失真）、互调也会引起非同频干扰。在某些情况下，非同频干扰将严重影响系统的性能。 6.2。3从干扰源来分 从干扰源来分，可分为固定频率干扰、随机宽带干扰、强信号对弱信号的干扰以及互调干扰等. 固定频率干扰是指具有固定频率的干扰源工作于移动通信频段。这种干扰频率几乎不变，或在小范围抖动，一般来说上下行都可能存在。随机宽带干扰，是指具有宽频带或频率随机变化的干扰源工作于移动通信频段，这种干扰幅度起伏不定，频率随机飘动，主要存在于上行。强信号对弱信号的干扰，是指合法的信号占用合法的频率，由于功率过强，造成邻近频段接收设备阻塞，或由于强信号杂散辐射过宽，造成对邻接频段的干扰。互调干扰，是由于外部一个或多个无线信号源由馈缆进入接收装置的非线性放大器产生的。 6.3 CDMA系统中的干扰 在第一代和第二代基于FDMA或TDMA的移动通信系统中，是通过间隔一定距离或不同时隙的频率复用来区分不同的用户的，主要的干扰是同频干扰。只要相同的信道组之间相隔的距离足够远，相互间的干扰水平就可以保持在可接受的界限之内。通过频率规划、小区分裂、分扇区等方法可以抑制移动通信系统内的这种干扰. 在码分多址的移动通信系统中最重要的是多址干扰.CDMA系统中多个用户的信号在时域和频域上是混叠的，接收时，通过各用户不同的多址码将各个用户的信号分离开。理想情况下，利用扩频码的正交特性可以保证解调时无偏差地解调出用户数据.而在实际系统中，由于同步的不准确、空间信道的多径特性等的影响，导致各用户信号之间不能维持理想的正交特性。这时,对某一特定用户而言，所有工作在同频段的其它用户的信号都是干扰信号，随着用户数目的增多，干扰逐渐增大,系统用户数增加到一定数量时，干扰将增大到无法将有用信号提取出来的地步，因此，CDMA系统是个干扰受限的系统.对于CDMA系统而言，减少系统干扰是提高系统容量的一个重要方法。 在CDMA系统中，抑制MAIi干扰可从以下几方面采取措施:扩频码的设计、应用功率控制机制、前向纠错编码、自适应天线技术、多用户检测、语音激活技术。 基于CDMA的第三代移动通信分为FDD和TDD两种方式，我国自主提出的TDSCDMA系统属于TDD方式.TD-SCDMA系统中的干扰不同于FDD系统中的干扰。在FDD系统中,由于上下行链路工作在不同的频段,下行的信道只会受到其它下行的信道干扰，上行信道只会受到其它上行信道的干扰。与工作在FDD方式的CDMA系统相比，在TD-SCDMA系统中,存在上行用户之间的干扰和下行基站发出信号间的干扰，称为同向干扰，同时，由于上下行链路工作在相同频率，在上下行信道之间会产生干扰，即移动台与移动台之间,基站与基站之间会产生相互干扰，这种干扰不同于前面的干扰，被称为反向干扰,这种干扰会对系统的性能产生较大的影响。上下行信道之间的反向干扰主要是由于小区间的不同步，或小区虽然同步,但是具有不相同的信道对称性所引起的，或由于多径传播时延引起的。 6。4 干扰的分析方法 中国3G建设的即将到来使第三代移动通信系统的性能分析尤为重要.CDMA系统是干扰受限的移动通信系统,干扰将影响系统的容量、覆盖和业务质量，研究TD-SCDMA系统的干扰问题对其容量分析、网络规划优化都具有重要的意义。通过对CDMA系统中干扰的研究方法进行了总结，分为以下三种方法:干扰的统计模型分析、干扰的仿真分析、干扰的容量分析. 6。4.1干扰的统计模型分析 有关参考文献对干扰环境进行的描述给出了干扰的统计模型,这些统计模型根据相关随机（Relevant Stochastic）分布给出了干扰的统计规律，适合于分析同信道的统计干扰，例如Rayleigh、Rician、Lognormal、和Nakagami。有些模型描述了总的统计干扰，例如Middleton A、B、C统计模型.通过这些统计模型可以研究误码率、系统掉话率、小区内和小区外干扰等。 上述的统计模型可能不能充分地反映系统的干扰,尤其是多个移动台形成的干扰不能用一个简单的分布规律来描述.例如,对来自临小区的同信道干扰采用高斯近似在窄带TDMA是合适的,但是在CDMA系统中是不使用的。CDMA系统的精确建模需要对于干扰源完全仿真，这样做将会带来算法复杂的问题，因而在建模时需要抓住干扰的本质。 功率控制算法增加了干扰分析的复杂度。在理想的功率控制算法下，可以假设干扰是高斯分布。但是非理想功率控制算法使得干扰不符合高斯分布，尤其是在分析阴影和远近效应时。 系统中的干扰和用户的分布、数目有关，在分析中根据用户位置进行统计平均，得到系统中的平均干扰功率，得到的概率分布是和临小区干扰比等系统参数相关的.Jaeweon Cho提出了下行链路的干扰统计模型，根据Wilkinson的近似定理得出了其它小区干扰的统计模型的表达式。Allen He给出了上行链路中非理想信道下的用户间干扰的统计模型。Li-Chun Wang给出了TDDCDMA系统中基站采用方向天线的一种干扰统计模型。 在上述干扰分析统计模型中，不能考虑临小区的干扰和系统外的干扰。另外，由于每个系统都是单独分析其干扰水平，因而没有一种合适的方法分析系统间的干扰。更重要的是，上述方法得到的干扰分析结果是一个平均功率值，不能分析干扰的高阶特性，而干扰的高阶特性对于系统性能分析是很重要的。因此，采用统计模型不能提供一个干扰的全面分析。 6。4。2系统模型与干扰仿真 上面提到了用统计模型分析干扰时的缺陷，很多系统开发商和研究机构面对上述干扰分析模型的限制时，转而采用仿真的方法来研究移动通信系统的性能.仿真方法的特点是计算量大，通常采用特定的仿真工具，并且不采用动态仿真，而采用静态仿真（蒙特卡罗仿真）的方法。与前述的统计分析模型相比,仿真分析方法可以加入小区外干扰以及系统外的干扰，也可以通过多次仿真得到干扰的高阶统计规律,因而更能反映系统的性能。 静态仿真是一种在多个不同时间“快照”下分析网络性能的方法,在每一幅快照中移动台根据统计规律分布，认为移动台的业务与状态在仿真时刻是固定的，可通过一个迭代过程计算出每一个移动台和网络建立链接的能力。重复进行仿真可能得到不同的结果，但在大量快照的情况下，仿真结果能够反映网络的统计性能。 静态仿真的过程（如图2所示）包括两个循环，即外部循环（快照循环）和内部循环（功率控制循环）。外部循环的目的是生成并分析很多的快照,对这些快照结果进行统计平均能够得到网络的分析结果。单个快照分析是通过迭代的方法实现的。内部循环应确保能够得到收敛的结果.内部循环迭代方法的选取对于静态仿真的运算时间有较大的影响。不合适的迭代会使迭代得不到收敛的结果。通常采用的迭代方法有GaussSeidel和Jacobi方法。 Saloua Ammari通过仿真分析的方法研究了两个用户之间的干扰规律并仿真了小区内和小区间干扰。Robert也通过仿真干扰，分析了小区容量。Nguyen中仿真分析了热点小区干扰对系统容量的影响。 6。4.3干扰的容量分析方法 由于CDMA系统的容量受限于系统的干扰，因而可以通过对系统的容量进行研究以反映系统中的干扰情况.系统中的干扰分为上行链路干扰和下行链路干扰，系统容量的分析也分为上行链路和下行链路的容量，要分别进行分析。其中Gilhousen研究了理想功率控制情况下的小区容量,Prasad和Viterbi研究了非理想功率控制情况下的小区容量，对于上行链路,Prasad和Viterbi分别计算基站处总干扰信号的统计特性服从对数正态分布和高斯分布，并由此计算系统的中断概率。对于下行链路，Prasad只研究了移动台位于三小区边界处的最恶劣情况下的容量性能，Viterbi则只给出了小区容量的契诺夫界,但契诺夫界是个比较保守的界。此后，Evans首次推导了上行链路总干扰信号的概率分布函数解析式，但分析过程复杂,而未被其它文献所采用. 第三代移动通信系统(CDMA2000/WCDMA/TD-SCDMA）允许多用户同时使用相同的频带,它通过选择具有良好相关特性的地址码来区分多用户同时通信而互不干扰，从而实现多址通信。但由于在实际的异步和多径衰落的传输信道下，不可能设计成严格正交的扩频信号波形，这样就会引起多址信号之间的互干扰（即多址干扰)和“远近效应”,目前第三代移动通信系统中采用了一系列先进的干扰抑制技术来对抗干扰以实现各种通信业务的要求。6。5干扰抑制技术介绍基于码分多址（CDMA）空中接口的移动通信技术是第三代移动通信中的首选方案，而码分多址系统是一个干扰限制系统，因此如何有效抑制多址干扰（MAI）是第三代移动通信研究的关键。传统的多址干扰抑制方法是寻找相关特性较好的码字，而理论上已经证明任何异步码字都不能很好地抑制多址干扰，所以在第三代WCDMA系统中普遍采用同步工作方式。但由于多径效应的存在，在此基础上挑选的相关特性较好的码字依然不能完全消除MAI，另外在码分多址系统中，信号经过衰落信道后在接收端引起各个用户接收功率不相等而产生“远近效应”，显然弱用户信号的接收性能会受强信号干扰,因此在接收端克服“远近效应也是降低多址干扰的一种方法。传统的方法,如窄带码分多址系统IS-95中采取的措施是采用单天线和RAKE接收，利用有用信号和干扰信号在信号结构、空间和时间上的传播特性等方面的差异，并以严格的功率控制作为辅助。但不能很好地抑制多址干扰。目前出现了两种具有巨大应用前景的多址干扰抑制新技术，这就是自适应天线阵技术（智能天线技术）和多用户检测技术。6.5。1智能天线技术在传统RAKE接收机前引入自适应阵列天线的空时2DRAKE接收机，能够有效的抑制不同方向的MAI并对抗多径衰落,成为适应第三代系统要求的重要技术。智能天线在移动通信中的工作方式一般有两种:自适应方式和多波束方式。前者是利用阵列流形采用计算方法综合出特定形状的波束；后者就是采用某种准则(综合方法和自适应方法两种）形成波束，以对不断变化的环境做出响应。近年来,人们提出了一种新的时空二维的RAKE接收机.到达接收机的各多径分量不仅有不同的时延和衰耗，而且有不同的方向,即各多径分量有不同的信道矢量。采用单天线的接收机无法利用接收信号的空间结构，而采用自适应阵列天线（智能天线),通过增加一个新的空间维数使得分离具有不同的阵列响应矢量的多径信号成为可能.自适应阵列天线能自动将主波束指向所需用户方向,而零陷干扰用户方向,从而有效地抑制干扰。由图1可见,自适应阵列天线主要是由天线阵、波束形成网络和自适应处理器三部分组成的闭环反馈控制系统，它通过自适应算法控制加权，自动调整天线的方向图，使它在干扰方向形成零陷，将干扰信号抵消,而在有用信号方向形成主波束,达到抑制干扰的目的.加权系数的自动调整就是波束的形成过程。在自适应天线阵中最重要的就是波束形成算法，常用的波束形成算法有三类：一是传统的基于波到达方向(DOA)估计的算法，如MUSIC算法和ESPRIT算法，但在CDMA系统中小区内的用户数远大于天线阵元数,这种算法在实际中无法应用；二是利用参考信号或训练序列来形成最优波束;还有一类是盲波束形成技术。图1 2D RAKE天线的原理框图以上仅考虑了单用户的情况，在多用户环境下,利用智能天线的波束形成器，将波束指向有用信号方向,能够有效地减少干扰源的数量，抑制多址干扰,同时也有效减轻了由于扩频码互相关特性不理想所造成的远近效应的影响。也可进一步在RAKE接收机后附加多用户检测技术，如最佳的最大似然序列检测，以及次最佳的解相关检测，最小均方误差（MMSE）检测和判决反馈检测等等。6.5.2多用户检测技术多址干扰是由于在多用户系统中采用传统单用户接收方案而造成的恶果.单用户接收机采用匹配滤波器作为相关判决的工具,并不考虑多址干扰的存在，每个用户的检测都不考虑其他用户的影响，是一种针对单用户检测的策略.一般说来，单个用户传输时不存在多址干扰，但在多用户环境中,当干扰用户数增加或者他们的发射功率增加时，多址干扰将不容忽视。因此多用户检测技术应允而生，其算法有最优检测算法和次优检测算法。其中次优检测算法分类情况如下图2所示： 图2 多用户检测算法分类方法在CDMA系统中,多用户检测问题实际上就是从若干个随机变量线性组合后加噪声的观察值中提取出目标随机变量的过程。一般情况下,多用户接收机不仅需要知道所有用户的扩频信息而且还需随着系统的时变不断更新。此外，还需估计用户的幅值、相位以及定时信息用于接收端的检测，这样势必造成计算复杂度的增加.由于这一限制，多用户检测大都应用于基站一侧，若要将其应用于移动台一侧，一种实现方法是发送已知的训练序列自适应地将接收机参数调整到理想的工作状态。该方法有明显的弊病：当信道响应突变或者用户数目变化时，就必须重新发送训练序列，而频繁发送训练序列会造成频谱资源的极大浪费。鉴于以上原因，开发不需要所有用户的扩频信息，也不需要发送训练序列的盲多用户检测算法成为业界研究的新热点。以线性检测为例，线性盲多用户检测就是在不知道干扰用户扩频信息，也不需要训练序列的情况下求出权向量的过程.由于所有用户都以相同调制方式独立工作，我们可以假设各用户的信息码元及同一用户的不同码元之间都是独立同分布的,而幅度的差异可以反映在信道响应混合矩阵的系数中.盲信号处理的基本框图如图3：图3 盲信号处理框图盲自适应多用户检测算法按照所要达到的目标不同可以分为：最小均方误差算法、Sato判决反馈型算法、恒定模值算法、最小输出能量算法、最小峰态（高阶累积量）算法、最大似然算法、最小误码率算法以及以上各算法加以线性约束的情况. 6。5。3空时二维接收和干扰抑制技术联合优化模型分析结合以上两种干扰抑制新技术，并对空、时二维接收信号处理进行联合优化。其联合优化方式主要有以下三种模型：1） 空、时二维级联接收机其基本思想是将智能天线的二维信号处理和多用户检测技术用级联的方式结合起来,这种接收机可以提高滤波的鲁棒性,减少错误跟踪用户信号方向的概率,但是其代价是增加了解扩单元的数量，加大了系统实现的复杂性。该接收机中的自适应多用户检测技术不能采用最优的最大似然检测方式，而只能采用复杂度相对较低的MMSE检测和多级逐级干扰抵消检测器.2） 空、时二维联合优化接收机将智能天线二维信号处理和多用户检测器结合在一起，由统一的反馈信息调整各自系统,进行联合优化。每个用户的单个多用户检测器，由于波束的空间滤波作用，大大减少了多用户干扰的数量，可以使多用户检测器的实现大为优化,并在工程上实现成为可能。但是在智能天线部分两个关键的自适应仍然得不到解决，如一个是跟踪随机移动用户和快速时变信道的自适应加权系数跟踪;另一个是根据时变的自适应加权系数的自适应跟踪波束成形。所以这一方案目前仍困难重重.3) 基于预多波束的空、时二维接收机是指预先形成多个波束，再由各用户输入阵列信号或者来波方向DOA，在预波束中挑选各自最为接近（按一定准则）的预波束，然后，再对各个被挑选预波束进行多用户检测和接收。这种方式比较灵活,既可以采用集中式检测结构,也可以采用单用户形式，若在自适应加权系数选取上又采用简单的DOA提取和判断方式,可以更加提高天线波束跟踪速率，使其在工程上有可能实现,然而在配套的多用户检测上，又由于利用多波束的空间滤波，滤除了多用户干扰，从而也大大简化了多用户检测的复杂度。因此这种方案是被工程上看好的具有前途的实现方案.其原理图如图4所示。其具体实现过程如下：（1) 首先采用预波束将空间划分为多个区域,并在每个波束下进行次优化形式的MMSE多用户检测。（2） 接收各个用户输入天线阵列的实际信号或者是其信号来波方向的DOA，并进行数字信号处理后，提取特征参量，比如是不同瞬间的加权矢量值.（3）根据一定的优化准则，利用某种方法，提取最为接近的一组特征矢量以及形成的预波束作为准最优波束，同时作为该用户的自适应波束，再通过多用户检测技术来分离用户信号。图4 基于预多波束的空、时二维接收机模型七 蜂窝移动网络电梯内的覆盖电梯环境相对密封，受外界干扰较小，且覆盖范围不大，但电梯内的覆盖信号容易随电梯的移动而变化，可以将室内覆盖天线放置在电梯轿厢内随电梯移动，保障轿厢内信号均匀，使信号强度不随电梯轿厢的升降而变化；同时利用监控功能， 调节远端天线单元的输出功率，严格控制覆盖信号的强度,满足电磁环境的需求7。1电梯内信号源的选取室内分布系统的信源选取应综合权衡系统容量、频率资源、预期收益、投入成本、预期效果等多方面因素才能决定。系统容量直接决定室内分布系统的网络质量，如容量太小将直接导致覆盖区内的信道堵塞、呼损率大幅提高、接通困难、掉话严重等一系列的问题。容量太大又会造成成本过高和资源的巨大浪费，因此配置合理的室内分布系统的容量非常重要。对于电梯覆盖来说，通常采用微蜂窝作信源接入信号的分布系统。微蜂窝作信源接入信号分布系统是以微蜂窝基站作为信号分布系统的信号源，采用独立的微蜂窝基站作为信号源，可以独立承载话务量，并且可以分担宏蜂窝小区的话务量。该方式虽然需要传输和供电设备，但是实施简单，无需机房资源,更重要的是能够提供更多的网络资源，信号稳定干净，抑制导频污染,可以灵活结合具体室内分布系统来实现室内覆盖.因此，该方