基于5G通信的无线网络智能抗干扰技术分析研究

郭 鑫

（山西信息规划设计院有限公司，山西 太原 030001）

1 无线网络中抗干扰管理的常用技术

1.1 网络编码抗干扰管理技术

网络编码通过优化信息传输方案，不仅显著加快了传输效率，而且保证了信息在传输过程中不受外界干扰，对防止接收端发生信号失真、信号损耗等问题起到了积极影响。其抗干扰原理是：在信息发送端与接收端之间的无线网络中，设置若干个发送/接收节点。这些中间节点包含了抗干扰编码，可以对每一条经过中间节点的信息进行识别、筛查，从而准确发现因为在传输过程中受到噪声干扰而产生的错码，并对其进行纠正。这样一来，在无线网络中传输的信号，每经过一个中间节点，就进行一次错码纠正，从而确保接收端的信号不受干扰影响，保证了信号质量。在网络编码中，根据编码方法的不同，又可以分为奇偶校验法、循环冗余校验法等若干种形式。

1.2 干扰迁移与干扰对齐

在无线网络中，决定干扰强度的因素有多种，其中小区内组网的密集程度是一个至关重要的因素。通常来说，基站数量越多，组网部署越密集，干扰现象也会越严重。干扰迁移的原理就是通过引进移动热点，实现数据分流，使一个高负载小区的干扰转移到另一个低负载小区，这样既保证了每个小区正常使用无线通信，同时又解决了干扰问题，这对于通信资源利用率的提升有积极帮助。除了干扰迁移外，还有一种常用的方法是干扰对齐，其原理是将同一信道内，由不同干扰源产生的干扰信息，作对齐压缩处理。当压缩到足够小的信号维度后，干扰效果几率可以忽略，从而达到干扰管理的目的。除此之外，还有干扰译码、干扰协调等技术，也都是无线网络中较为常见的干扰管理手段。

1.3 多点协同传输抗干扰管理技术

在相邻的多个小区之间，利用协调调度/波束成形（CoMPCS/CB）技术，以信道为媒介，把这些小区联系起来，实现状态参数的共享。同时，管理员可以基于信道实时掌握每个小区的运行负载和通信频率，然后进行宏观调控，将某个小区的高负载转移到其他低负载的小区。在多点协同传输中，始终保持整个区域内干扰的最小化。多点协同传输与上文介绍的干扰迁移有一定的共性，其区别在于借助了CoMPCS/CB技术和信道，把调控范围从单个小区拓展到某个区域内的多个小区。除此之外，这一技术还衍生出另一种形式，即多点协同传输-联合处理/传输（JP/JT），它能够将各个小区之间存在的干扰信号，转化为可重新利用的信号，对增强系统整体性能有一定帮助。

2 5G时代智能抗干扰管理体系的构建思路

5G无线网络在使用超密集组网后，对干扰管理的时效性、干扰清除的彻底性等提出了更高要求。构建一种智能干扰管理体系，目的在于实时监测5G无线网络的通信状况，确保出现干扰因素后能够做到第一时间识别、处理，让整个通信网络始终保持高效、稳定、安全运行。从干扰信号的类型来看，以同源异构干扰信号为主，由于缺少明确的发生规律，给干扰信号的管理增加了难度。现阶段常用的技术手段是通过调频、加扰、转移、抵消等方式，对干扰信号进行控制或增益。理论上能够取得较好的干扰控制效果，但是由于不同小区内超密集组网的布设方式、基站的间隔距离等存在较大差异，使得小区之间干扰调度受到限制。因此，在下一步的智能干扰管理技术创新中，应侧重于对小区之间干扰协同管理2的研究。多点协调传输技术被认为是解决这一问题的有效技术手段，但是在用户参数共享程度、用户数据安全保密等方面，还需要做进一步的研究。

3 基于5G无线网络的智能抗干扰管理技术

3.1 构建面向5G无线网络的抗干扰管控系统

相比于4G网络，5G网络不仅在通信效率上显著提升，而且还表现出了高异构性的特点。这就意味着无线网络内同源异构干扰信号的出现频率会明显提升，其总体数量也会明显增加。鉴于此，要契合5G无线网络的结构特点，构建新的干扰管理系统，从而为干扰管理创设良好的网络环境。该系统至少包含3个模块：其一是干扰信号的监测与采集模块。利用分布于5G无线网络中的前端监测装置，能够准确识别干扰信号，并采集其特征信息，如干扰信号的来源等。其二是干扰信号传输模块，将前端采集到的干扰信号同步反馈给小区的基站。其三是干扰处理模块。在接收并分析干扰信号的基础上，采取相应的控制策略，将干扰信号清除。

3.2 在5G无线网络中加入抗干扰移动技术

干扰移动技术的原理是通过灵活布置小区内微基站的分布位置，尽量减少无线网络重叠覆盖的点击，最终达到消除干扰的效果。虽然原理较为简单，但是在实际应用这一技术时，还必须微基站覆盖范围与小区无线网络通信质量之间的协调关系。特别是在小区的边缘位置，或者是相邻两个小区的边界区域，如果只考虑干扰管理，很容易出现信号质量变差，影响用户正常使用无线网络的情况。目前一种解决方案是根据小区内部干扰空间分布特征，采用“宏基站-微基站-微蜂窝用户”的3级关联模式，消除原来存在的重干扰区，将其转化为若干轻干扰区。在此基础上配合分布式干扰协调技术、多点协同传输技术等，达到消除干扰的目的。

3.3 基于异构网络的分布式抗干扰协调技术

如上文所述，5G无线网络的一个典型特征是高异构性，这使得干扰信号的发生位置具有很强的随机性，从而增加了识别干扰信号的时间，使得干扰管理效率降低。分布式干扰协调技术的原理，就是在5G无线网络覆盖的小区中，以微蜂窝基站作为中心点，将整个小区划分成若干个子区域。利用每个子区域内的微蜂窝基站，对本区的无线网络和传输数据进行动态监管。这样一来，干扰信号的筛选范围被进一步压缩，从而使得干扰信号的识别速率得到成倍提升。另外，在宏基站的统一调度下，小区内各个微蜂窝基站之间还能够利用信道实现干扰协调，对提高网络容量也起到了帮助。

3.4 抗干扰随机化在5G无线网络干扰管理中的应用

该技术的原理是从5G无线网络的信号接收端，获取到干扰信号后，使用调频、交织、加扰等技术手段，对其做随机化处理，从而得到有助于干扰抑制的增益信号。提取这些信号，建立干扰模型，利用该模型对5G无线网络中每一个信号进行过滤、识别，根据匹配度判断是否存在干扰信号，从而实现了智能干扰管理。不同的干扰随机化处理技术，其增益原理存在差别，例如交织技术是通过信道编码，针对来自于不同网络的所有干扰信号进行信道交织，达到干扰随机化的效果。

4 结束语

抗干扰控制是无线网络管理的核心内容之一。从4G时代，许多无线网络的抗干扰管理技术得到推广应用，例如网络编码技术、多点协调传输技术等。进入5G时代，超密集组网的部署对无线网络的抗干扰能力提出了进一步的要求，相应的抗干扰管理技术也必须实现创新和升级。智能干扰管理的特点在于实时监测组网运行，确保干扰第一时间识别和处理，始终维系整个网络的通信质量。基于5G无线网络的架构组成和通信特点，构建智能抗干扰管理体系，运用抗干扰移动技术、分布式抗干扰协调技术以及抗干扰随机化技术等，有助于实现干扰管理的智能化、时效性。下一步，要继续探索更多类型和更加实用的干扰防控技术，为5G无线网的全面覆盖和高效运行提供支持。