所谓远近效应，就是指当基站同时接收两个距离不同的移动台发来的信号时，由于两个移动台功率相同，则距离基站近的移动台将对另一移动台信号产生严重的干扰。fdma,tdma,cdma,sdma,四种多址技术中cdma抗远近效应的能力最差.
主要是因为cdma系统是个自干扰系统,
(1)码字正交性不好引起的干扰,
(2)即使完全正交,其他用户的存在也会增加背景燥声,
(3)如果出现远近效应,就等于说远处用户的背景燥声太大了,在加上正性不好引入的干扰就没法通信了.
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2016-10-14 21:40:00
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孙甲琦
郭黎利
摘要：介绍了
CDMA
移动通信系统中目前正在使用和处于研究阶段的抗远近效应技术，并
对它们进行了比较。
关键词：多址干扰，远近效应，功率控制，多用户检测，自适应检测
1
CDMA
移动通信系统的特点
CDMA
(码分多址)是由多个码分信道共享载频信道的多址连接方式。在移动通信、个人通
信及宽带无线接入领域，
CDMA
是最有竞争力的多址连接技术。
与
GSM/DCS 1800
相比，
CDMA
系统有其技术上的优势。
对运营者来讲，
CDMA
系统频带利用率高，
在相同带宽下提供相同容量
所需基站数少，
大大降低网络建设成本。
CDMA
基站的覆盖特性也很好，
基本与模拟基站覆盖范
围相当。由于相邻小区可以使用相同的频率，因而频率规划变得很简单。对用户来说，
CDMA
系
统具有话音质量好、发信功率小、保密性强等优点。
CDMA
通信的基础是存在大量互相关性好的伪正交码，
从而实现多个用户共享同一频段。
最
理想的假设是互相关值为零，但实际上是难以实现的，而且
CDMA
系统异步工作时，系统性能
还要取决于部分互相关值和部分自相关值，故多址干扰始终存在。另外，加上源于多址干扰的远
近效应的存在，使得
CDMA
系统的容量和通信质量严重下降。因此，研究多址干扰和远近效应
的抑制技术对
CDMA
系统的研究有着极其重要的意义。
2
CDMA
移动通信系统抗远近效应的技术
CDMA
移动通信系统是干扰受限的系统，
任何降低干扰和噪声的技术的采用都能提高系统的
容量和通信的质量。目前采用的抗远近效应的主要技术是：
(
1
)扩频码的选择
研究和设计具有互相关值低的伪随机码(如
Walsh
函数序列)
，在理想情况下，如果伪码是
正交的，则不存在多址干扰问题。但是，实际应用中系统通常是工作在异步状态，设计在任何时
延情况下都正交的扩频码是不可能的，只能是设计互相关值尽可能小的扩频码序列。
(
2
)功率控制
CDMA
技术的成功在很大程度上是依赖于功率控制技术的成功应用。
功率控制是工程中解决
远近效应的简单有效的方法。通过对基站和移动台发射功率的限制和优化，使得所有用户终端到
达接收机具有相同的功率，从而使系统对远近效应有一定的抑制能力。功率控制由前向链路功率
控制和反向链路功率控制来共同完成。
前向功率控制的目的主要是通过在各个前向业务信道上合理的分配功率来确保各个用户的
通信质量，同时使前向链路容量达到最大。前向功率控制是在移动台的协助下完成的。移动台检
测前向传输的误帧率，并向基站报告该误帧率的统计结果。基站根据移动台报告的误帧率统计结
果，决定增大还是减小前向传输功率。
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远近效应(near-far effect)是指在运动过程中，基站同时接收两个距离不同的移动台发来的信号时，由于距离基站较近的移动台信号较强，距离较远的移动台信号较弱，距离基站近的移动台的强信号将会对另一移动台信号产生严重的干扰。如下图，MS1发送到BS的信号相对于MS2强，此时较强的信号就会对较弱的信号产生干扰。
功率控制。为了解决远近效应，可以通过调整发射机的发射功率使得信号到达接收机时信号强度基本相等。CDMA系统就采用了这一技术来解决远近问题，可以有效的解决多址干扰问题。2、多普勒效应
多普勒效应 (Doppler effect) 是指物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。观测者在运动的波源前面，波就被压缩，波长变短，频率变高。观测者在运动的波源后面时，波长就会变长，频率变低。
多普勒效应在高铁等高速行驶情况下较为常见，大部分的厂家都是采用了自动选频控制算法，用于快速的进行频移校正，对列车运行的位置进行频率补偿。除此之外，运营商会在高铁沿线增加基站的数量和密度，或者采用单独组网的方式，将高铁专网和公共网分开，避免发生切换。3、多径效应
多径效应（multipath effect）指电磁波经不同路径传播后，各分量场到达接收端时间不同，按各自相位相互叠加而造成干扰，使得原来的信号失真甚至产生错误。比如电磁波沿不同的两条路径传播，而两条路径的长度正好相差半个波长，那么两路信号到达终点时正好相互抵消了（波峰与波谷重合）。
多径效应会导致信号的衰落和相移，产生的符号间干扰进而影响到信号传输的质量。可以通过减小码元传输速率来解决，比如OFDM将串行传输变为并行传输以便减小码元速率，除此之外，时域均衡、和Rake接收机都能用于对抗由多径产生的干扰。那么正交频分复用（OFDM）技术是LTE采用的关键技术之一，它是将数据流分解成若干个独立的低速比特流，从频域上分成多个子载波并行发送。这样可以有效地降低在高速传输时由于多径传输而带来的码间干扰。
时域均衡基本思想是使用横向滤波器在延迟时间内利用当前接收到的编码序列判断下一个编码序列，去除判断规则之外的错误编码，从而消除编码中存在的错误，减小码间干扰。例如已知编码序列11001的下一个应该是10，若出现01，则去除，接着判断下一个序列，直到恢复正确的编码序列。
RAKE接收技术是第三代CDMA移动通信系统中的一项重要技术。在CDMA通信系统中，由于信号带宽较宽，存在着复杂的多径无线信号，通信受到多径衰落的影响。RAKE接收技术实际上是一种多径分集接收技术，可以在时间上分辨出细微的多径信号，对这些分辨出来的多径信号分别进行加权调整、使之复合成加强的信号。由于该接收机中横向滤波器具有类似于锯齿状的抽头，就像耙子一样，故称该接收机为RAKE接收机。简单的说RAKE技术就是把接收信号中的各路子径分离出来独自处理，最后按一定的算法合并输出。
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移动通信是在运动过程中进行的，移动台之间会出现近处移动台干扰远处移动台的现象，称为远近效应。
对于频分多址与时分多址的系统，远近效应并不是那么明显，
然而码分多址，同一小区内的所有的用户，他们的载频的频率是相同的，频谱带宽相同，数据的收发时间是并行的，因此他们的数据通过扩频码叠加在一起。远近不同的用户，其叠加在一起的信号的功率是不相同的，因此功率大的用户的数据，很容易对功率小的用户的数据形成干扰，因此CDMA系统中，远近效应非常明显。这就需要一种技术，确保不同的移动台的用户数据叠加在一起是，各个用户台的功率处于同一个等级，尽可能信号的幅度相等。
这就是功率控制：一般要求移动台的发射功率具有自动调整的能力，同时移动台的接收机需要具有自动增益控制的能力，当通信距离迅速改变时能自动进行信号调整。确保远离基站的移动台，发送的信号的功率较大，离基站距离近的移动台，发送信号的功率较小。
功率控制前：基站收到的不同移动台的信号的功率不相等，离基站远的移动台，其信号到达基站后，功率极小，离基站近的移动台，其信号到达基站后，器功率较大，不同基站的信号混叠在一起后，功率低的用户的数据容易就功率高的数据淹没。
功率控制后：所有移动台，到达基站的信号的功率近似相等，基站对覆盖范围内的所有移动台，动态的控制他们的功率，确保远近距离不同的移动台的到达自己是的信号的功率近似相同，距离远的发送功率较大，距离近的发送功率较小。
2. 功率控制的一般策略
由于手机用户在一个小区内是随机分布的，而且是经常变化的，同一手机用户可能有时处在小区的边缘，有时靠近基站。
如果手机的发射功率按照最大通信距离设计，则当手机靠近基站时，功率必定有过剩，而且形成有害的电磁辐射。解决这个问题的方法是根据通信距离的不同，实时地调整手机的发射功率，即功率控制。
采用功率控制后，使每个终端到达基站的功率基本相当（如下图所示），这样，每个终端的信号到达基站后，都能被正确地解调出来。
功率控制的原则是，当信道的传播条件突然变好时，功率控制单元应在几微秒内快速响应，以防止信号突然增强而对其他用户产生附加干扰；
相反当传播条件突然变坏时，功率调整的速度可以相对慢一些。
也就是说，宁愿单个用户的信号质量短时间恶化，也要防止对其他众多用户都产生较大的背景干扰。
解决远近效应问题的传统方法是采用严格的功率控制技术. 功率控制技术目的在于使所有发射台到达接收机时具有相同的功率电平,并力求使该功率电平不随时间变化. 可见这种方法在双向通信模式才可使用,如第三代移动通信中就使用这种技术来解决远近效应.
而一般陆基导航接收机接收是被动方式,只能接收信号而不能发射信号,故这种方式不能在导航系统中使用. 一种在被动接收方式下解决远近效应的技术称之为多用户检测技术. 多用户检测就是对每个单个用户都利用多个用户的信息去实现检测接收,即通过挖掘有关干扰用户的信息(信号到达时间、使用的扩频序列、信号幅度等)来估计多址干扰,然后从接收信号中减去相应的多址干扰. 最佳多用户接收机在限定条件下具有理想的抗远近效应能力,但由于其结构过于复杂,难以实用化。这种技术不是本文讨论的话题。
3. WCDMA系统的功率控制
CDMA采用功率控制技术解决远近效应，分为开环功率控制与闭环功率控制。
闭环功率控制又分为内环与外环。
（1）开环功率控制：开环功率控制就是不需要接收方对接收情况进行反馈，发射端自己判断发射功率的方式。
开环发射功率 = 上行路径损耗（导频发射功率−接收到的导频功率）+ 干扰水平 + 常量（相当于接收所需的信号强度）
开环功控的作用是提供初始发射功率的粗略估计，主要用来克服路径损耗。对于WCDMA系统来说，由于上下行频段间隔较大，上下行的衰落情况是不完全相关的，所以开环功率控制有其局限性。而在TD-SCDMA系统中，上下行频率一致，这个问题不是很突出。采用开环功率控制的信道主要是PRACH和DPCCH
（2）闭环功率控制：就是基站需要更加移动台的接收情况的反馈，控制移动台发射功率的方式。
闭环功率控制的基本模型：
上小学的时候，老师让同学们起来回答问题。有的同学声音比较小，老师就告诉他：“声音大点。”当老师讲课的时候，经常会听到坐在后排的同学喊：“老师，听不着，声音大点。”
这种由接听方告诉说话者声音大小的控制方式叫闭环控制。
如果是说话者自己决定说话声音大小，没有接听方的指示，就是开环控制。“闭环”相比“开环”来说更关注受众的感受，更能及时了解动作实施的效果，从而更能够满足最终用户的需求。比如说一个企业设计了一个产品推向市场，市场上对它的价位、包装、功能等有很多看法，这个企业根据市场的反映进一步优化了该产品，这也是一个闭环管理过程。
闭环控制的原理普遍应用在日常生活、企业管理和高科技领域。任何闭环控制过程都可由图6-5来表示，根据收集的输入信息和效果反馈情况进行判断，判断的结果付诸实施或者执行，效果再反馈回去做出下一轮的判断。
闭环功率控制就是发射端的功率大小根据接收端接收效果来动态调节的控制方式，如图6-6所示；而不是像开环控制那样，发射端自己主观地决定发射功率的大小。
接收端觉得效果不好，可以要求发射端提高功率；接收端觉得效果太好了，可以要求发射端降低功率。闭环功率控制由发射端和接收端共同完成。如果发射端是一个讲课的老师，接收端是一个听课的同学的话，那么闭环功率控制相当于老师讲课的音量大小由同学判断控制。闭环功率控制过程一定存在一个反馈控制环路，接收端对收到的信号质量和期望的信号质量进行比较判断，给出发射端需要提高或降低功率的命令（TPC命令：Transmission Power Control命令），发射端执行这个命令，按照这个规律循环往复。
根据接收端判断的位置和依据不同，闭环功率控制可以分为内环功率控制和外环功率控制。
内环功率控制： 内环功率控制在基站侧根据接收信号的信噪比（SIR）与期望值（即SIR target）进行比较，给出手机提高还是降低发射功率（TPC）的命令，最终使基站接收到的上行信噪比收敛于目标信噪比。
外环功率控制： 外环功率控制是在RNC侧基于业务传送质量（BER/BLER）的功率控制方法。
功率控制
功率控制
上 行
下 行
测量（裁判员）
判决（裁判员）
执行（运动员）
测量（裁判员）
判决（裁判员）
执行（运动员）
开环
UE接收单元
UE
UE
Node B接收单元
Node B
Node B
闭环
内环
Node B接收单元
Node B
UE
UE接收单元
UE物理层
Node B
外环
Node B接收单元
RNC
UE
UE接收单元
UE层3
Node B
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