无线环境下的噪声与干扰PPT教案

1、无线环境下的噪声与干扰无线环境下的噪声与干扰第1页/共53页 通常认为，通信系统中任何不需要的信号通常认为，通信系统中任何不需要的信号都是噪声或干扰。噪声和干扰是使通信性能变都是噪声或干扰。噪声和干扰是使通信性能变坏的重要原因。接收机能否正常工作，不仅取坏的重要原因。接收机能否正常工作，不仅取决于接收机输入信号的大小，而且取决于噪声决于接收机输入信号的大小，而且取决于噪声和干扰的大小。和干扰的大小。第2页/共53页第3页/共53页图图2-45 2-45 外部噪声的功率与频率关系外部噪声的功率与频率关系 第4页/共53页第5页/共53页2.6.2 2.6.2 电台本身产生的干扰电台本身产生的干扰

2、发射机噪声发射机噪声: :发射机寄生辐射发射机寄生辐射: :接收机寄生响应接收机寄生响应: :第6页/共53页第7页/共53页第8页/共53页第9页/共53页2.6.3 2.6.3 组网产生的干扰组网产生的干扰邻道干扰邻道干扰: :互调干扰互调干扰 ：同频干扰：同频干扰：第10页/共53页第11页/共53页 蜂窝系统中采用了频率复用技术，显然同频道蜂窝系统中采用了频率复用技术，显然同频道的无限小区相距较远，它们之间的空间隔离度就越的无限小区相距较远，它们之间的空间隔离度就越大，同频道干扰就越小，但频率利用率就低。大，同频道干扰就越小，但频率利用率就低。 为了避免同频干扰，必须保证接收机输入端的

3、为了避免同频干扰，必须保证接收机输入端的信号信号/ /同频干扰同频干扰9dB9dB，C C为有用信号，为有用信号，I I为干扰信号，为干扰信号，该干扰比与调制方式、电波传播特性等有关。该干扰比与调制方式、电波传播特性等有关。第12页/共53页 为了克服同频干扰，在系统组网设计中可采用以为了克服同频干扰，在系统组网设计中可采用以下方法：下方法：（1 1）增加两个同频道小区间的间距，同时频道配置）增加两个同频道小区间的间距，同时频道配置进行优化调整。进行优化调整。（2 2）更改天线的安装位置，把基站天线依墙架设在）更改天线的安装位置，把基站天线依墙架设在高层建筑的侧面，或安装在室内，这样能有效地抑

4、制高层建筑的侧面，或安装在室内，这样能有效地抑制来自另一侧的同频道小区内移动台发射的上行同频道来自另一侧的同频道小区内移动台发射的上行同频道干扰信号。干扰信号。（3 3）降低发射功率电平：降低移动台发射功率可以）降低发射功率电平：降低移动台发射功率可以减小上行同频干扰，但为保证建筑物内手机用户的通减小上行同频干扰，但为保证建筑物内手机用户的通信，发射功率还不能降得太低，降低基站发射功率可信，发射功率还不能降得太低，降低基站发射功率可以减少它对其他同频道小区内移动台的干扰，但可能以减少它对其他同频道小区内移动台的干扰，但可能会引入过多的盲区。会引入过多的盲区。第13页/共53页（4 4）使用不连

5、续发射（）使用不连续发射（DTXDTX）可有效改善无线的干扰）可有效改善无线的干扰环境。环境。（5 5）使用调频技术可有效地改善）使用调频技术可有效地改善 无线信号的传输质无线信号的传输质量，特别是慢速移动体的传输质量。量，特别是慢速移动体的传输质量。（6 6）降低基站天线高度：在相当平坦的地面上降低）降低基站天线高度：在相当平坦的地面上降低基站天线高度对减少同频道干扰和邻频道干扰非常有基站天线高度对减少同频道干扰和邻频道干扰非常有效。效。第14页/共53页（7 7）天线方向去耦：利用小区定向天线水平方向图）天线方向去耦：利用小区定向天线水平方向图中不同方向角之间的天线增益差，调整产生干扰的基

6、中不同方向角之间的天线增益差，调整产生干扰的基站天线方向角。站天线方向角。（8 8）天线向下倾斜）天线向下倾斜（9 9）分集接收）分集接收（1010）分层小区结构：通过调整最低接入电平参数及）分层小区结构：通过调整最低接入电平参数及切换参数来使上层小区专为高架桥及高层用户服务，切换参数来使上层小区专为高架桥及高层用户服务，基站天线架设较高，使用的频率不复用，采用大区制基站天线架设较高，使用的频率不复用，采用大区制其覆盖范围很大。下层小区则为其他用户服务，频率其覆盖范围很大。下层小区则为其他用户服务，频率可以复用。可以复用。第15页/共53页邻道干扰邻道干扰: : 邻道干扰是指相邻的或邻近的信道

7、之间的干扰，邻道干扰是指相邻的或邻近的信道之间的干扰，即干扰台邻频道功率落入接收邻频道接收机通带内即干扰台邻频道功率落入接收邻频道接收机通带内所造成的干扰。在多频道共用的移动通信系统组网所造成的干扰。在多频道共用的移动通信系统组网中，如图中，如图2-462-46所示。所示。第16页/共53页图图2-46 2-46 邻道干扰示意图邻道干扰示意图第17页/共53页 邻道干扰主要是由移动台发信机的调制边带扩邻道干扰主要是由移动台发信机的调制边带扩展和边带噪声辐射造成的。展和边带噪声辐射造成的。欲减少调制边带扩展干欲减少调制边带扩展干扰，必须严格限制移动台的发射机频偏。扰，必须严格限制移动台的发射机频

8、偏。 为了克服邻道干扰，在系统组网设计中可采用为了克服邻道干扰，在系统组网设计中可采用以下方法：以下方法：(1(1）频率规划优化调整：如果存在邻频道干扰的相）频率规划优化调整：如果存在邻频道干扰的相邻小区间的邻小区间的C/I-9dBC/I-9dB时，则需要对蜂窝系统的频率时，则需要对蜂窝系统的频率规划重新进行优化调整。规划重新进行优化调整。第18页/共53页（2 2）减小场强变化的范围：例如，降低基站发射）减小场强变化的范围：例如，降低基站发射功率以缩小服务区，移动台采用自动功率控制。功率以缩小服务区，移动台采用自动功率控制。（3 3）设置基站天线近区强信号吸收转置：对近区）设置基站天线近区强

9、信号吸收转置：对近区来的强信号，可控制天线自动地降低增益。来的强信号，可控制天线自动地降低增益。（4 4）降低同频道干扰的措施大多可用于减少邻频）降低同频道干扰的措施大多可用于减少邻频道干扰。道干扰。第19页/共53页第20页/共53页（1 1）发射机互调）发射机互调 发射机互调是发射机互调是基站使用多部不同频率的发射机基站使用多部不同频率的发射机所所产生的特殊干扰。产生的特殊干扰。 因为多部发射机设置在同一个地点时，它们的信因为多部发射机设置在同一个地点时，它们的信号可能通过电磁耦合或其他途径串入其他的发射机中，号可能通过电磁耦合或其他途径串入其他的发射机中，从而产生互调干扰。从而产生互调干

10、扰。 发射机末级功率放大器通常工作在非线性状态，发射机末级功率放大器通常工作在非线性状态，经天线或其他渠道耦合进来的无用信号，与发射信号经天线或其他渠道耦合进来的无用信号，与发射信号产生相互调制，就产生了发射机互调。产生相互调制，就产生了发射机互调。第21页/共53页 图图2-47 2-47 发射机互调发射机互调 第22页/共53页 如图如图2-472-47所示，发射机的信号频率为所示，发射机的信号频率为f fB B，经损，经损耗耗L(dB)L(dB)，进入频率为，进入频率为f fA A的发射机，在发射机的发射机，在发射机A A中产生中产生互调制。其中，三阶互调产物为互调制。其中，三阶互调产物

11、为2f2fA A- f- fB B和和2f2fB B- f- fA A，互调产物又通过天线辐射出去，因而造成互调干扰互调产物又通过天线辐射出去，因而造成互调干扰尤其是尤其是2f2fA A- f- fB B的电平较高，影响较大。同样，当发的电平较高，影响较大。同样，当发射机射机A A的信号进入发射机的信号进入发射机B B时，也会产生时，也会产生2f2fB B- f- fA A和和2f2fA A- f- fB B互调产物。互调产物。第23页/共53页 一般情况下，可以将三阶互调干扰归纳为两种一般情况下，可以将三阶互调干扰归纳为两种类型，即类型，即两信号三阶互调和三信号三阶互调两信号三阶互调和三信号

12、三阶互调，分别表，分别表示为：示为： 2f 2fA A- f- fB B=f=fC C f fA A+ f+ fB B-f-fC C=f=fD D 等式左边表示三阶互调频率，而等式右边表示三等式左边表示三阶互调频率，而等式右边表示三阶互调源信号产生的干扰频率。阶互调源信号产生的干扰频率。 减小发射机互调的措施有加大减小发射机互调的措施有加大 发射机天线之间发射机天线之间的隔离度、在各发射机之间采用单内隔离器件（如单的隔离度、在各发射机之间采用单内隔离器件（如单向环形器、向环形器、3dB3dB定向耦合器等）、高定向耦合器等）、高Q Q值谐振腔等。值谐振腔等。第24页/共53页（2)2)接收机互调

13、接收机互调 一般一般接收机前端射频通带较宽接收机前端射频通带较宽，如有两个或多，如有两个或多个干扰信号，同时进入高级或混频级，由于非线性个干扰信号，同时进入高级或混频级，由于非线性作用，各干扰信号就会彼此作用产生互调产物。如作用，各干扰信号就会彼此作用产生互调产物。如果互调产物落入接收机频带内，就会形成接收机的果互调产物落入接收机频带内，就会形成接收机的互调干扰。互调干扰。第25页/共53页 为了保证互调干扰在环境噪声电平以下，一般为了保证互调干扰在环境噪声电平以下，一般对接收机的互调指标有严格的要求。具体减少接收对接收机的互调指标有严格的要求。具体减少接收机互调的措施如下：机互调的措施如下：

14、（1 1）提高接收机射频互调阻抗比，一般要求高于）提高接收机射频互调阻抗比，一般要求高于70dB70dB。（2 2）移动台发射机采用自动功率控制系统，降低接）移动台发射机采用自动功率控制系统，降低接收干扰信号电平。收干扰信号电平。（3 3）在系统设计时，选用无三阶互调频道组，如表）在系统设计时，选用无三阶互调频道组，如表2-62-6所示。所示。第26页/共53页表表2-6 2-6 无三阶互调频道组无三阶互调频道组第27页/共53页2. 等频距配置法等频距配置法 等频距配置法是按等频率间隔来配置信道的，只要频距选得足够大，就可以有效地避免邻道干扰。这样的频率配置可能正好满足产生互调的频率关系，但

15、正因为频距大，干扰易于被接收机输入滤波器滤除而不易作用到非线性器件，所以也就避免了互调的产生。等频距配置时可根据群内的小区数 N来确定同一信道组内各信道之间的频率间隔， 例如，第一组用(1， 1+N, 1+2N, 1+3N, )， 第二组用(2, 2+N, 2+2N, 2+3N, )等。 例如N=7 ， 则信道的配置为：第28页/共53页 第一组 1， 8， 15， 22， 29， 第二组 2， 9， 16， 23， 30， 第三组 3， 10， 17， 24， 31， 第四组 4， 11， 18， 25， 32， 第五组 5， 12， 19， 26， 33， 第六组 6， 13， 20， 2

16、7， 34， 第七组 7， 14， 21， 28， 35， 第29页/共53页这样同一信道组内的信道最小频率间隔为7个信道间隔，若信道间隔为25 kHz， 则其最小频率间隔可达175 kHz，这样，接收机的输入滤波器便可有效地抑制邻道干扰和互调干扰。 如果是定向天线进行顶点激励的小区制， 每个基站应配置三组信道，向三个方向辐射。例如 N =7， 每个区群就需有21个信道组，整个区群内各基站信道组的分布如图5 - 17所示。第30页/共53页图 5 - 17 三顶点激励的信道配置第31页/共53页第32页/共53页第33页/共53页5.6 越区切换和位置管理越区切换和位置管理5.6.1 越区切换

17、越区切换 越区越区(过区过区)切换切换(Handover或或Handoff)是指将当前正在进是指将当前正在进行的移动台与基站之间的通信链路从当前基站转移到另一个行的移动台与基站之间的通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程。基站的过程。 该过程也称为自动链路转移该过程也称为自动链路转移ALT(Automatic Link Transfer)。越区切换通常发生在移动台从一个基站覆盖。越区切换通常发生在移动台从一个基站覆盖的小区进入到另一个基站覆盖的小区的情况下，的小区进入到另一个基站覆盖的小区的情况下， 为了保持通为了保持通信的连续性，将移动台与当前基站之间的链路转移到移动台信的连续性，将移动台

18、与当前基站之间的链路转移到移动台与新基站之间的链路。与新基站之间的链路。第34页/共53页第35页/共53页第36页/共53页第37页/共53页第38页/共53页第39页/共53页第40页/共53页第41页/共53页第42页/共53页第43页/共53页第44页/共53页5.6.2 位置管理位置管理 在移动通信系统中，在移动通信系统中， 用户可在系统覆盖范围内任意移动。用户可在系统覆盖范围内任意移动。 为了能把一个呼叫传送到随机移动的用户，就必须有一个高为了能把一个呼叫传送到随机移动的用户，就必须有一个高效的位置管理系统来跟踪用户的位置变化。效的位置管理系统来跟踪用户的位置变化。在现有的第二代数字移动通信系统中，位置管理采用两在现有的第二代数字移动通信系统中，位置管理采用两层数据库，即原籍层数据库，即原籍(归属归属)位置寄存器位置寄存器(HLR)和访问位置寄存器和访问位置寄存器(VLR)。通常一个。通常一个PLMN网络由一个网络由一个HLR(它存储在其网络内它存储在其网络内注册的所有用户的信息，注册的所有用户的信息， 包括用户预定的业务、包括用户预定的业务、 记账信息、记账信息、 位置信息等位置信息等)和若干个和若干个VLR(一个位置区由一定数量的蜂窝