重庆邮电大学学报智能科技论文范文参考

　　近年来随着智能手机的不断普及，人们对数据业务的需求日益增多，同时也对无线通信的质量要求越来越高。提升无线通信质量的一个重要研究方向就是提升无线通信设备的抗干扰能力，使其不断逼近香农极限。然而由于现实生活中的干扰类型多种多样，要完全消除干扰是无法实现的，因此可以采用一些其他方法使得干扰消除技术得到更好的体现，例如时钟同步。

　　【摘要】随着无线通信系统的不断发展，干扰成为制约无线系统容量的重要因素，而时钟同步技术可以有效评估干扰，更好地发挥干扰消除的作用。通过介绍数据收集模块、时钟偏差的计算与调整、失步检测处理等相关技术，并以仿真分析得出干扰消除对同步网络性能提升更加显著，从而提升无线通信质量。

　　【关键词】无线通信,干扰消除,软同步,时钟偏差

　　1概述

　　在现有GSM系统中，BTS（BaseTransceiverStation，基站收发台）之间是不同步的，这使得不同时隙随机重叠，同邻频干扰无法预测和规避，影响干扰消除技术的使用效果；而当BTS之间一旦同步，各时隙之间相互对齐，干扰消除技术的效果可以进一步提升。

　　目前，时钟同步的主要方式可以分为基于GPS的硬同步和基于空口测量的软同步。基于GPS的硬同步准确可靠，但增加成本开销；基于空口测量的软同步虽然精度上不及硬同步，但在传输质量得到一定保证的前提下，可以有效完成时钟同步的要求，更重要的是它无需额外增加资源，可以有效降低成本。

　　2系统工作的基本原理

　　基于空口测量的软同步主要分为数据收集、时钟偏差计算与调整、失步检测处理三大模块。数据收集是在现有系统测量基础上获得的，无需修改无线通信相关协议；时钟偏差计算与调整是在基于一定前提假设条件下，对测量数据进行运算得到各节点与基准节点之间的时钟偏差，并在合适的时间进行同步调整；失步检测处理是对同步调整后的各节点进行实时监控，以保证整个网络同步、平稳并有效地运行。其基本流程图如图1所示：

　　3相关技术简介

　　3.1数据收集模块

　　数据收集是整个基于空口测量的软同步过程的基础，考虑到网络的兼容性，最好是在不修改现有无线通信系统协议的前提下获取需要的相关测量数据。

　　以GSM系统为例，在切换命令中将“同步指示”的ROT（RiseoverThermal，底噪抬升）设置为1，手机会在切换完成中上报“移动时间差”和“基于超高帧的移动时间差”。同步指示如图2所示：

　　同步指示信元具体如下：

　　ROT：上报观察时间差（字节1的第3个比特）；

　　0：在切换完成中不包括“移动时间差”和“基于超高帧的移动时间差”信元；

　　1：在切换完成中包括“移动时间差”和“基于超高帧的移动时间差”信元。

　　基于超高帧的移动时间差信元如图3所示：

　　87654321

　　基于超高帧的移动时间差信元字节1

　　基于超高帧移动时间差内容的长度字节2

　　基于超高帧移动时间差值（高位）字节3

　　基于超高帧移动时间差值（继续）字节4

　　基于超高帧移动时间差值（继续）字节5

　　基于超高帧移动时间差值（继续）字节6

　　基于超高帧移动时间差值（低位）保留保留保留保

　　留保留保留保留字节7

　　图3基于超高帧的移动时间差信元

　　具体如下：

　　（1）基于超高帧移动时间差值（字节3至字节7）；

　　（2）基于超高帧的移动时间差是以新旧基站间半比特周期的二进制表示：1/2比特周期=24/13微秒；

　　（3）该值是从移动台角度上，把旧基站的时间提前量加上旧基站超高帧与新基站下一个超高帧时间差计算而来。

　　其中，“基于超高帧的移动时间差”就是所需要的测量数据（简称MTD）。这种测量数据的获得方式很简单，网络侧通过正常的小区间切换即可获得。

　　3.2时钟偏差计算与调整

　　时钟偏差的计算是整个基于空口测量的软同步过程的核心，其结果准确与否将直接影响同步的效果及稳定性，主要过程如图4所示：

　　图4时钟偏差计算与调整过程流程图

　　（1）确定网络中的基准节点。基准节点是人为设定的，没有统一标准，可以选择网络中最为稳定的节点（如传输最稳定的节点或者安装外部时钟源的节点），也可以选择一些对网络影响较大的节点（如网络的中心节点或者话务量最大的节点）。基准节点的个数可以是一个或是多个，个数越多，软同步的效果也就越好。

　　（2）将两两节点之间的测量数据进行分类合并处理。以GSM系统为例，在一段时间内，网络可以接收到大量的MTD测量数据，先以两两节点为单位，将这些MTD测量数据进行分类，然后考虑到MTD测量数据有方向性差异，将节点A到节点B的MTD测量数据与节点B到节点A的MTD测量数据合并统一。

　　（3）计算两两节点之间的时钟偏差。假设两两节点之间的时钟偏差与时间无关，那么根据数理统计中的方差及回归分析，可以得到两两节点之间的时钟偏差。

　　以GSM系统为例，假设节点A到节点B的MTD测量数据有：MTD1、MTD2、……、MTDk。

　　1）计算MTD测量数据的均值：μab；

　　2）计算MTD测量数据的方差：

　　σab；

　　3）将|μab-MTDi|>σab数据认为是异常MTD测量数据，并把其从MTD测量数据中剔除；

　　4）对剩余的MTD测量数据重复上述步骤，直至所有剩余的MTD测量数据均满足|μab-MTDi|≤σab；

　　5）此时得到的μab即是节点A相对节点B的时钟偏差。（4）计算所有非基准节点与基准节点之间的时钟偏差并进行调整。在得到两两节点之间的时钟偏差后，基于测量误差的累积效应，计算网络中各节点与基准节点之间的时钟偏差，并在一个合适的时间进行调整。

　　3.3失步检测处理

　　网络中各节点经过同步调整后在一段时间内可以保持相对同步的状态，但随着时间推移，网络中节点可能出现异常（例如断电或重启），或新增节点加入网络，或现有节点间同步误差逐渐累积，都会使得网络相对同步的状态遭到破坏，从而影响网络的服务质量和容量。通过建立有效的失步检测和处理机制，既可以减少已同步节点受到失步节点的影响，也可以尽快使失步节点重新获得同步。

　　以GSM系统为例，在同步调整后网络对接收到MTD测量数据进行周期性统计，发现两两节点之间的MTD测量数据大于同步允许范围后，根据其与周边其他节点的MTD测量数据判断某节点为失步节点，并将其与同步节点之间的MTD测量值视为无效，直至失步节点根据前述步骤重新恢复同步。

　　4仿真分析与结论

　　当有用信号和干扰信号在时间上同步时，在突发脉冲中干扰信号相同，根据训练序列估计的干扰特性对整个突发最有效，此时干扰消除获得最佳性能。仿真表明，在同步网络和非同步网络中，使用干扰消除技术后系统抗干扰能力都能得到提升，但干扰消除对同步网络性能提升更加显著，仿真结果显示使用干扰消除技术应用于同步网络较异步网络性能提升约5.5dB。如图5所示：

　　此外，同步网络下可以对任何小区间重叠区域的同邻频干扰进行估算，从而能通过动态频率和信道分配算法最大化地避免小区间的同邻频碰撞，极大地提高了频谱资源的利用率。仿真结果显示，同步网络下动态频率和信道分配算法可提升40%以上的系统容量。

　　参考文献：

　　[1]TimoHalonen，JavierRomero，JuanMelero.GSM，GPRSandEDGEPerformance：EvoLutionTowards3G/UMTS[M].Edition（2nd）.Hoboken：Wiley，2010.

　　[2]HarriHolma，AnttiToskala.HSDPA/HSUPAforUMTS：HighSpeedRadioAccessforMobileCommunications[M].Hoboken：Wiley，2006.

　　[3]盛骤，谢式千，潘承毅.概率论与数理统计[M].北京：高等教育出版社，2004.

　　[4]3GPPTS44.018V10.2.0.MobileRadioInterfaceLayer3Specification；RadioResourceControl（RRC）Protocol[S].2011.

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