基于5G通信的無線網絡智能抗干擾技術分析研究

郭 鑫

（山西信息規(guī)劃設計院有限公司，山西 太原 030001）

1 無線網絡中抗干擾管理的常用技術

1.1 網絡編碼抗干擾管理技術

網絡編碼通過優(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程中不受外界干擾，對防止接收端發(fā)生信號失真、信號損耗等問題起到了積極影響。其抗干擾原理是：在信息發(fā)送端與接收端之間的無線網絡中，設置若干個發(fā)送/接收節(jié)點。這些中間節(jié)點包含了抗干擾編碼，可以對每一條經過中間節(jié)點的信息進行識別、篩查，從而準確發(fā)現(xiàn)因為在傳輸過程中受到噪聲干擾而產生的錯碼，并對其進行糾正。這樣一來，在無線網絡中傳輸的信號，每經過一個中間節(jié)點，就進行一次錯碼糾正，從而確保接收端的信號不受干擾影響，保證了信號質量。在網絡編碼中，根據編碼方法的不同，又可以分為奇偶校驗法、循環(huán)冗余校驗法等若干種形式。

1.2 干擾遷移與干擾對齊

在無線網絡中，決定干擾強度的因素有多種，其中小區(qū)內組網的密集程度是一個至關重要的因素。通常來說，基站數量越多，組網部署越密集，干擾現(xiàn)象也會越嚴重。干擾遷移的原理就是通過引進移動熱點，實現(xiàn)數據分流，使一個高負載小區(qū)的干擾轉移到另一個低負載小區(qū)，這樣既保證了每個小區(qū)正常使用無線通信，同時又解決了干擾問題，這對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齊，其原理是將同一信道內，由不同干擾源產生的干擾信息，作對齊壓縮處理。當壓縮到足夠小的信號維度后，干擾效果幾率可以忽略，從而達到干擾管理的目的。除此之外，還有干擾譯碼、干擾協(xié)調等技術，也都是無線網絡中較為常見的干擾管理手段。

1.3 多點協(xié)同傳輸抗干擾管理技術

在相鄰的多個小區(qū)之間，利用協(xié)調調度/波束成形（CoMPCS/CB）技術，以信道為媒介，把這些小區(qū)聯(lián)系起來，實現(xiàn)狀態(tài)參數的共享。同時，管理員可以基于信道實時掌握每個小區(qū)的運行負載和通信頻率，然后進行宏觀調控，將某個小區(qū)的高負載轉移到其他低負載的小區(qū)。在多點協(xié)同傳輸中，始終保持整個區(qū)域內干擾的最小化。多點協(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技術和信道，把調控范圍從單個小區(qū)拓展到某個區(qū)域內的多個小區(qū)。除此之外，這一技術還衍生出另一種形式，即多點協(xié)同傳輸-聯(lián)合處理/傳輸（JP/JT），它能夠將各個小區(qū)之間存在的干擾信號，轉化為可重新利用的信號，對增強系統(tǒng)整體性能有一定幫助。

2 5G時代智能抗干擾管理體系的構建思路

5G無線網絡在使用超密集組網后，對干擾管理的時效性、干擾清除的徹底性等提出了更高要求。構建一種智能干擾管理體系，目的在于實時監(jiān)測5G無線網絡的通信狀況，確保出現(xiàn)干擾因素后能夠做到第一時間識別、處理，讓整個通信網絡始終保持高效、穩(wěn)定、安全運行。從干擾信號的類型來看，以同源異構干擾信號為主，由于缺少明確的發(fā)生規(guī)律，給干擾信號的管理增加了難度。現(xiàn)階段常用的技術手段是通過調頻、加擾、轉移、抵消等方式，對干擾信號進行控制或增益。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)內超密集組網的布設方式、基站的間隔距離等存在較大差異，使得小區(qū)之間干擾調度受到限制。因此，在下一步的智能干擾管理技術創(chuàng)新中，應側重于對小區(qū)之間干擾協(xié)同管理2的研究。多點協(xié)調傳輸技術被認為是解決這一問題的有效技術手段，但是在用戶參數共享程度、用戶數據安全保密等方面，還需要做進一步的研究。

3 基于5G無線網絡的智能抗干擾管理技術

3.1 構建面向5G無線網絡的抗干擾管控系統(tǒng)

相比于4G網絡，5G網絡不僅在通信效率上顯著提升，而且還表現(xiàn)出了高異構性的特點。這就意味著無線網絡內同源異構干擾信號的出現(xiàn)頻率會明顯提升，其總體數量也會明顯增加。鑒于此，要契合5G無線網絡的結構特點，構建新的干擾管理系統(tǒng)，從而為干擾管理創(chuàng)設良好的網絡環(huán)境。該系統(tǒng)至少包含3個模塊：其一是干擾信號的監(jiān)測與采集模塊。利用分布于5G無線網絡中的前端監(jiān)測裝置，能夠準確識別干擾信號，并采集其特征信息，如干擾信號的來源等。其二是干擾信號傳輸模塊，將前端采集到的干擾信號同步反饋給小區(qū)的基站。其三是干擾處理模塊。在接收并分析干擾信號的基礎上，采取相應的控制策略，將干擾信號清除。

3.2 在5G無線網絡中加入抗干擾移動技術

干擾移動技術的原理是通過靈活布置小區(qū)內微基站的分布位置，盡量減少無線網絡重疊覆蓋的點擊，最終達到消除干擾的效果。雖然原理較為簡單，但是在實際應用這一技術時，還必須微基站覆蓋范圍與小區(qū)無線網絡通信質量之間的協(xié)調關系。特別是在小區(qū)的邊緣位置，或者是相鄰兩個小區(qū)的邊界區(qū)域，如果只考慮干擾管理，很容易出現(xiàn)信號質量變差，影響用戶正常使用無線網絡的情況。目前一種解決方案是根據小區(qū)內部干擾空間分布特征，采用“宏基站-微基站-微蜂窩用戶”的3級關聯(lián)模式，消除原來存在的重干擾區(qū)，將其轉化為若干輕干擾區(qū)。在此基礎上配合分布式干擾協(xié)調技術、多點協(xié)同傳輸技術等，達到消除干擾的目的。

3.3 基于異構網絡的分布式抗干擾協(xié)調技術

如上文所述，5G無線網絡的一個典型特征是高異構性，這使得干擾信號的發(fā)生位置具有很強的隨機性，從而增加了識別干擾信號的時間，使得干擾管理效率降低。分布式干擾協(xié)調技術的原理，就是在5G無線網絡覆蓋的小區(qū)中，以微蜂窩基站作為中心點，將整個小區(qū)劃分成若干個子區(qū)域。利用每個子區(qū)域內的微蜂窩基站，對本區(qū)的無線網絡和傳輸數據進行動態(tài)監(jiān)管。這樣一來，干擾信號的篩選范圍被進一步壓縮，從而使得干擾信號的識別速率得到成倍提升。另外，在宏基站的統(tǒng)一調度下，小區(qū)內各個微蜂窩基站之間還能夠利用信道實現(xiàn)干擾協(xié)調，對提高網絡容量也起到了幫助。

3.4 抗干擾隨機化在5G無線網絡干擾管理中的應用

該技術的原理是從5G無線網絡的信號接收端，獲取到干擾信號后，使用調頻、交織、加擾等技術手段，對其做隨機化處理，從而得到有助于干擾抑制的增益信號。提取這些信號，建立干擾模型，利用該模型對5G無線網絡中每一個信號進行過濾、識別，根據匹配度判斷是否存在干擾信號，從而實現(xiàn)了智能干擾管理。不同的干擾隨機化處理技術，其增益原理存在差別，例如交織技術是通過信道編碼，針對來自于不同網絡的所有干擾信號進行信道交織，達到干擾隨機化的效果。

4 結束語

抗干擾控制是無線網絡管理的核心內容之一。從4G時代，許多無線網絡的抗干擾管理技術得到推廣應用，例如網絡編碼技術、多點協(xié)調傳輸技術等。進入5G時代，超密集組網的部署對無線網絡的抗干擾能力提出了進一步的要求，相應的抗干擾管理技術也必須實現(xiàn)創(chuàng)新和升級。智能干擾管理的特點在于實時監(jiān)測組網運行，確保干擾第一時間識別和處理，始終維系整個網絡的通信質量。基于5G無線網絡的架構組成和通信特點，構建智能抗干擾管理體系，運用抗干擾移動技術、分布式抗干擾協(xié)調技術以及抗干擾隨機化技術等，有助于實現(xiàn)干擾管理的智能化、時效性。下一步，要繼續(xù)探索更多類型和更加實用的干擾防控技術，為5G無線網的全面覆蓋和高效運行提供支持。