遠(yuǎn)近效應(yīng)基本簡(jiǎn)介

遠(yuǎn)近效應(yīng)(near-far effect)

一般要求移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率具有自動(dòng)調(diào)整的能力，同時(shí)移動(dòng)臺(tái)的接收機(jī)需要具有自動(dòng)增益控制的能力，當(dāng)通信距離迅速改變時(shí)能自動(dòng)進(jìn)行信號(hào)調(diào)整。

由于手機(jī)用戶在一個(gè)小區(qū)內(nèi)是隨機(jī)分布的，而且是經(jīng)常變化的，同一手機(jī)用戶可能有時(shí)處在小區(qū)的邊緣，有時(shí)靠近基站。如果手機(jī)的發(fā)射功率按照最大通信距離設(shè)計(jì)，則當(dāng)手機(jī)靠近基站時(shí)，功率必定有過(guò)剩，而且形成有害的電磁輻射。解決這個(gè)問(wèn)題的方法是根據(jù)通信距離的不同，實(shí)時(shí)地調(diào)整手機(jī)的發(fā)射功率，即功率控制。采用功率控制后，使每個(gè)終端到達(dá)基站的功率基本相當(dāng)(如下圖所示)，這樣，每個(gè)終端的信號(hào)到達(dá)基站后，都能被正確地解調(diào)出來(lái)。

功率控制的原則是，當(dāng)信道的傳播條件突然變好時(shí)，功率控制單元應(yīng)在幾微秒內(nèi)快速響應(yīng)，以防止信號(hào)突然增強(qiáng)而對(duì)其他用戶產(chǎn)生附加干擾;相反當(dāng)傳播條件突然變壞時(shí)，功率調(diào)整的速度可以相對(duì)慢一些。也就是說(shuō)，寧愿單個(gè)用戶的信號(hào)質(zhì)量短時(shí)間惡化，也要防止對(duì)其他眾多用戶都產(chǎn)生較大的背景干擾。

內(nèi)環(huán)功控有效得解決了遠(yuǎn)近效應(yīng)的問(wèn)題。

解決遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題的傳統(tǒng)方法是采用嚴(yán)格的功率控制技術(shù). 功率控制技術(shù)目的在于使所有發(fā)射臺(tái)到達(dá)接收機(jī)時(shí)具有相同的功率電平,并力求使該功率電平不隨時(shí)間變化. 可見(jiàn)這種方法在雙向通信模式才可使用,如第三代移動(dòng)通信中就使用這種技術(shù)來(lái)解決遠(yuǎn)近效應(yīng). 而一般陸基導(dǎo)航接收機(jī)接收是被動(dòng)方式,只能接收信號(hào)而不能發(fā)射信號(hào),故這種方式不能在導(dǎo)航系統(tǒng)中使用. 一種在被動(dòng)接收方式下解決遠(yuǎn)近效應(yīng)的技術(shù)稱之為多用戶檢測(cè)技術(shù). 多用戶檢測(cè)就是對(duì)每個(gè)單個(gè)用戶都利用多個(gè)用戶的信息去實(shí)現(xiàn)檢測(cè)接收,即通過(guò)挖掘有關(guān)干擾用戶的信息(信號(hào)到達(dá)時(shí)間、使用的擴(kuò)頻序列、信號(hào)幅度等)來(lái)估計(jì)多址干擾,然后從接收信號(hào)中減去相應(yīng)的多址干擾. 最佳多用戶接收機(jī)在限定條件下具有理想的抗遠(yuǎn)近效應(yīng)能力,但由于其結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜,難以實(shí)用化。

研究和設(shè)計(jì)具有互相關(guān)值低的偽隨機(jī)碼( 如Walsh 函數(shù)序列) , 在理想情況下, 如果偽碼是正交的,則不存在多址干擾問(wèn)題。但是, 實(shí)際應(yīng)用中系統(tǒng)通常是工作在異步狀態(tài), 設(shè)計(jì)在任何時(shí)延情況下都正交的擴(kuò)頻碼是不可能的, 只能是設(shè)計(jì)互相關(guān)值盡可能小的擴(kuò)頻碼序列。

由于多址干擾具有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性, 在用戶間擴(kuò)頻碼的互相關(guān)系數(shù)已知的條件下, 完全可以利用多址干擾的這些結(jié)構(gòu)信息( 擴(kuò)頻序列相關(guān)特性, 信號(hào)幅度變化, 信號(hào)同步特征等) , 進(jìn)一步消除它的負(fù)面影響, 提高系統(tǒng)的性能。針對(duì)這一點(diǎn), S. Verdu 首先提出多用戶檢測(cè)技術(shù), 它對(duì)每個(gè)用戶信號(hào)的檢測(cè)不是獨(dú)立進(jìn)行的,而是將輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)一組匹配濾波器后得到多個(gè)用戶的充分估計(jì)量, 共同應(yīng)用于每個(gè)用戶進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)。這種多用戶檢測(cè)可以為遠(yuǎn)近效應(yīng)提供一個(gè)良好的解決途徑。因此, 采用了多用戶檢測(cè)的接收機(jī), 功率控制的要求可大大降低, 同時(shí), 由于多用戶檢測(cè)中的干擾消除特性, 也降低了用戶碼序列間的互相關(guān)性的要求。因此, 盡十多年來(lái), 多用戶檢測(cè)接收機(jī)的研究得到了越來(lái)越多的研究人員的重視。目前, 已經(jīng)是CDMA 研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。

多用戶檢測(cè)器在抑制多址干擾和遠(yuǎn)近效應(yīng)方面有其優(yōu)勢(shì)的地方, 但多用戶檢測(cè)器也存在局限性。所有的多用戶接收機(jī)需要準(zhǔn)確知道除本用戶之外的所有正在通話的用戶的時(shí)延和地址碼。此外, 一些多用戶接收機(jī)還需估計(jì)信號(hào)功率或碼的互相關(guān)值。因此, 人們的注意力轉(zhuǎn)移到了自適應(yīng)干擾消除技術(shù)上來(lái)。

所有的移動(dòng)通信系統(tǒng)都存在遠(yuǎn)近效應(yīng)

所謂遠(yuǎn)近效應(yīng)，就是指當(dāng)基站同時(shí)接收兩個(gè)距離不同的移動(dòng)臺(tái)發(fā)來(lái)的信號(hào)時(shí)，由于距離基站較近的移動(dòng)臺(tái)信號(hào)較強(qiáng)，距離較遠(yuǎn)的移動(dòng)臺(tái)信號(hào)較弱，則距離基站近的移動(dòng)臺(tái)的強(qiáng)信號(hào)將對(duì)另一移動(dòng)臺(tái)信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。