移动通信-3课件

1、第3章 噪声与干扰 3.1 3.1 噪声噪声 3.2 3.2 邻道干扰与同频道干扰邻道干扰与同频道干扰 * *3.3 3.3 互调干扰互调干扰 3.4 3.4 近端对远端的干扰（远近效应）近端对远端的干扰（远近效应）第3章 噪声与干扰 信道对信号传输的限制除了损耗和衰落之外信道对信号传输的限制除了损耗和衰落之外,另一个重要的限另一个重要的限制因素就是噪声与干扰。制因素就是噪声与干扰。通信系统中任何不需要的信号都是通信系统中任何不需要的信号都是噪声或干扰。其中噪声或干扰。其中 干扰，是指无线电台之间的干扰，包括电台本身产生的干扰，干扰，是指无线电台之间的干扰，包括电台本身产生的干扰，如如邻道干扰

2、邻道干扰、同道干扰同道干扰、互调干扰互调干扰、远近效应引起的干扰、远近效应引起的干扰、码分多址系统引起的干扰等。码分多址系统引起的干扰等。 因此，从移动通信信道设计和提高设备的抗干扰性能考虑，因此，从移动通信信道设计和提高设备的抗干扰性能考虑，必须研究噪声和干扰的特征以及它们对信号传输的影响，并必须研究噪声和干扰的特征以及它们对信号传输的影响，并采取必要的措施，以减小它们对通信质量的影响。采取必要的措施，以减小它们对通信质量的影响。 人为噪声自然噪声外部噪声热噪声内部噪声噪声第3章 噪声与干扰3.1 噪噪 声声 3.1.1 噪声的分类与特性噪声的分类与特性移动信道中加性噪声移动信道中加性噪声(

3、简称噪声简称噪声)的来源是多方面的，一般可的来源是多方面的，一般可分为：分为： 内部噪声内部噪声；内部噪声是系统设备本身产生的各种噪声。例；内部噪声是系统设备本身产生的各种噪声。例如，在电阻一类的导体中由电子的热运动所引起的如，在电阻一类的导体中由电子的热运动所引起的热噪声，热噪声，散弹噪声和电源哼声散弹噪声和电源哼声等。等。 自然噪声自然噪声；自然噪声主要是指；自然噪声主要是指大气噪声、银河噪声、太阳大气噪声、银河噪声、太阳噪声噪声。 人为噪声人为噪声。人为噪声主要指电气设备的噪声，如。人为噪声主要指电气设备的噪声，如电力线噪电力线噪声、工业电气噪声、汽车或其它发动机的点火噪声声、工业电气噪

4、声、汽车或其它发动机的点火噪声等。等。 第3章 噪声与干扰 其中，其中，自然噪声和人为噪声又统称为外部噪声。自然噪声和人为噪声又统称为外部噪声。不能不能预测的噪声统称为随机噪声。自然噪声及人为噪声为预测的噪声统称为随机噪声。自然噪声及人为噪声为外部噪声，它们也属于随机噪声。外部噪声，它们也属于随机噪声。 依据噪声特征又可分为依据噪声特征又可分为脉冲噪声脉冲噪声和和起伏噪声起伏噪声。脉冲噪。脉冲噪声是在时间上无规则的突发噪声。例如，声是在时间上无规则的突发噪声。例如， 汽车发动机汽车发动机所产生的点火噪声，这种噪声的主要特点是其突发的所产生的点火噪声，这种噪声的主要特点是其突发的脉冲幅度较大，而

5、持续时间较短；从频谱上看，脉冲脉冲幅度较大，而持续时间较短；从频谱上看，脉冲噪声通常有较宽频带；热噪声、散弹噪声及宇宙噪声噪声通常有较宽频带；热噪声、散弹噪声及宇宙噪声是典型的起伏噪声。是典型的起伏噪声。 第3章 噪声与干扰 在移动信道中，外部噪声在移动信道中，外部噪声(亦称环境噪声亦称环境噪声)的影响较大，的影响较大，美国美国ITT(国际电话电报公司国际电话电报公司)公布的数据示于图公布的数据示于图3-1。 图中将噪声分为六种：图中将噪声分为六种： 大气噪声；大气噪声； 太阳噪声；太阳噪声； 银河噪声；银河噪声； 郊区人为噪声；郊区人为噪声； 市区人为噪声；市区人为噪声； 典型接收机的内部噪

6、声。典型接收机的内部噪声。其中，前五种均为外部噪声。有时将太阳噪声和银河噪声其中，前五种均为外部噪声。有时将太阳噪声和银河噪声统称为宇宙噪声。大气噪声和宇宙噪声属自然噪声。统称为宇宙噪声。大气噪声和宇宙噪声属自然噪声。第3章 噪声与干扰2468100246 81 000246 810 000-100102030405060大气噪声夏天冬天效区人为噪声市区人为噪声典型接收机热噪声银河噪声太阳噪声(安静期)Fa=10 lgTaT0dB310T0=290310331043105310631073108Ta / Kf / MHz图 3 1 各种噪声功率与频率的关系 第3章 噪声与干扰图中，纵坐标用图中

7、，纵坐标用等效噪声系数等效噪声系数Fa或或噪声温度噪声温度Ta表示。表示。Fa是是以超过基准噪声功率以超过基准噪声功率N0(=KT0BN)的分贝数来表示的分贝数来表示，即，即)(lg10lg1000dBTTBkTBkTFaNNaa(3-1)式中，式中，k为波兹曼常数为波兹曼常数(1.3810-23J/K)，T0为参考绝对温度为参考绝对温度(290K)，BN为接收机有效噪声带宽为接收机有效噪声带宽(它近似等于接收机的中它近似等于接收机的中频带宽频带宽)。第3章 噪声与干扰由上式可知，由上式可知，等效噪声系数等效噪声系数Fa与噪声温度与噪声温度Ta相对应相对应，例如：，例如： Ta=T0=290K

8、, Fa=0dB; 若若Fa=10dB，则，则Ta=10T0=2 900K 在在301000MHz频率范围内，大气噪声和太阳噪声频率范围内，大气噪声和太阳噪声(非活非活动期动期)很小，可忽略不计；在很小，可忽略不计；在100 MHz以上时，银河噪声低于以上时，银河噪声低于典型接收机的内部噪声典型接收机的内部噪声(主要是热噪声主要是热噪声)，也可忽略不计。因，也可忽略不计。因而，除海上、航空及农村移动通信外，在城市移动通信中不而，除海上、航空及农村移动通信外，在城市移动通信中不必考虑宇宙噪声。必考虑宇宙噪声。结论：对工作于结论：对工作于VHF和和UHF频段的移动通信系统来说，影响频段的移动通信系

9、统来说，影响最大的是人为噪声。最大的是人为噪声。 第3章 噪声与干扰 例例3-1 已知市区移动台的工作频率为已知市区移动台的工作频率为450 MHz，接收机，接收机的噪声带宽为的噪声带宽为16kHz，试求人为噪声功率为多少，试求人为噪声功率为多少dBW。 解解 基准噪声功率基准噪声功率 dBWBkTdBWNN162)10162901038. 1lg(10)lg(10)(32300 由图由图3-1查得市区人为噪声功率比查得市区人为噪声功率比N0高高25dB，所以，所以实际人为噪声功率实际人为噪声功率N为为 dBWN13725162第3章 噪声与干扰 思考题思考题：已知市区移动台的工作频率为：已知

10、市区移动台的工作频率为900MHz，接收机的噪声带宽为接收机的噪声带宽为16kHz，求接收机输入端的，求接收机输入端的平均人为噪声功率为多少平均人为噪声功率为多少dBW。第3章 噪声与干扰信道对信号的传输限制衰落噪声损耗干扰内部噪声外部噪声自然噪声人为噪声同频道干扰邻道干扰互调干扰阻塞干扰近端对远端的干扰宇宙噪声大气噪声太阳噪声银河噪声郊区人为噪声市区人为噪声分类总结：分类总结：第3章 噪声与干扰3.1.2 人为噪声人为噪声 定义定义：所谓人为噪声，是指各种电气装置中电流或电压发所谓人为噪声，是指各种电气装置中电流或电压发生急剧变化而形成的电磁辐射，诸如电动机、电焊机、高生急剧变化而形成的电磁

11、辐射，诸如电动机、电焊机、高频电气装置、电气开关等所产生的火花放电形成的电磁辐频电气装置、电气开关等所产生的火花放电形成的电磁辐射。射。 在移动信道中，人为噪声主要是车辆的点火噪声。图在移动信道中，人为噪声主要是车辆的点火噪声。图3-2为典型点火电流的波形。图中，一个超过为典型点火电流的波形。图中，一个超过200A的点火尖的点火尖脉冲，其宽度约为脉冲，其宽度约为15ns, 相应频谱的高端频率达相应频谱的高端频率达200MHz至至1GHz, 低于低于100A的火花脉冲宽度约为的火花脉冲宽度约为20ns,相应频谱的高相应频谱的高端频率为端频率为50MHz。第3章 噪声与干扰图 3 2 典型点火电流

12、波形 第3章 噪声与干扰2006000034(火花脉冲火花脉冲/秒秒) 假如有许多车辆在道路上行驶，那么火花脉冲的数量将被车假如有许多车辆在道路上行驶，那么火花脉冲的数量将被车辆的数目所乘。辆的数目所乘。 汽车噪声的强度可用噪声系数汽车噪声的强度可用噪声系数Fa表示，它与频率的关系表示，它与频率的关系如图如图3-3所示。图中，基准噪声功率为所示。图中，基准噪声功率为-134dBm， 即常温条件即常温条件下下(290K)，噪声带宽为，噪声带宽为10kHz时的噪声功率。时的噪声功率。 假定一台汽车发动机有假定一台汽车发动机有8个气缸，每个气缸的转速是个气缸，每个气缸的转速是3 000r/min，由

13、于在任一时刻只有半数气缸在燃烧，所以可计，由于在任一时刻只有半数气缸在燃烧，所以可计算出一台汽车每秒钟产生的火花脉冲数为算出一台汽车每秒钟产生的火花脉冲数为第3章 噪声与干扰图 3 3 汽车噪声与频率的关系 第3章 噪声与干扰 图中给出了两种交通密度情况，由图可见，图中给出了两种交通密度情况，由图可见， 汽车火花汽车火花所引起的噪声系数不仅与频率有关，而且与交通密度有关。所引起的噪声系数不仅与频率有关，而且与交通密度有关。 为了评定接收机性能受人为噪声的影响，常根据交通密为了评定接收机性能受人为噪声的影响，常根据交通密度把噪声源划分为三类：度把噪声源划分为三类：n 高噪声地区高噪声地区，在给定

14、瞬时内车辆的流通密度为，在给定瞬时内车辆的流通密度为100辆辆/km2；n 中噪声地区中噪声地区，在给定瞬时内车辆的流通密度为，在给定瞬时内车辆的流通密度为10辆辆/km2 ；n 低噪声地区低噪声地区，在给定瞬时内车辆的流通密度为，在给定瞬时内车辆的流通密度为1辆辆/km2 。第3章 噪声与干扰图 3 4 几种典型环境的人为噪声系数平均值 106105107108109f / Hz020406080100Fa(相对于 kT0BN)城市商业区城市居民区郊区银河噪声农村第3章 噪声与干扰 美国国家标准局公布的几种典型环境噪声系数平美国国家标准局公布的几种典型环境噪声系数平均值如图均值如图3-4所示

15、。所示。 由图可见，城市商业区的噪声系数比城市居民区由图可见，城市商业区的噪声系数比城市居民区高高6dB左右，比郊区则高左右，比郊区则高12dB。人为噪声。人为噪声(100 MHz以以上上)在农村地区可忽略不计。在农村地区可忽略不计。第3章 噪声与干扰3.1.3 环境噪声和多径传播对话音质量的综合影响环境噪声和多径传播对话音质量的综合影响 n 多径效应对接收质量的影响与火化干扰类似。多径效应对接收质量的影响与火化干扰类似。n 对于不同的信噪比，在静态（只有接收机内部噪声）和衰对于不同的信噪比，在静态（只有接收机内部噪声）和衰落条件下，给予人耳的听觉效果不大一样。落条件下，给予人耳的听觉效果不大

16、一样。n 如图如图3-5所示：话音质量采用主观的评定方法，它分为所示：话音质量采用主观的评定方法，它分为5级，级，5级为最优，几乎无噪声；级为最优，几乎无噪声；1级为最劣，话音不可懂。级为最劣，话音不可懂。 第3章 噪声与干扰图图 3 5 对不同信噪比，话音质量的主观评定结果对不同信噪比，话音质量的主观评定结果 20304050(劣) 1(差) 2(中) 3(良) 4(优) 5主观评论(几乎无噪声)(轻微噪声)(中等噪声)(噪声烦人)(话音不可懂)静态衰落S/N/dB第3章 噪声与干扰n车辆在行进时，同样遭受点火噪声和多径效应的影响，车辆在行进时，同样遭受点火噪声和多径效应的影响，为此在计算服

17、务区范围时，必须确定这两种影响所引起的为此在计算服务区范围时，必须确定这两种影响所引起的接收机性能的恶化量。接收机性能的恶化量。n恶化量定义恶化量定义：恶化量是指在车辆行进时的动态条件下，：恶化量是指在车辆行进时的动态条件下，为达到同静态条件下一样的话音质量所需的接收电平的增为达到同静态条件下一样的话音质量所需的接收电平的增加量。加量。n在在30-500MHz频率范围内，移动台话音质量分别为频率范围内，移动台话音质量分别为3级级和和4级时的恶化量如图级时的恶化量如图3-6(a)和和(b)所示。如图可见，频率所示。如图可见，频率升高时，恶化量减小，对频率在升高时，恶化量减小，对频率在400MHz

18、以上的移动台接以上的移动台接收机，恶化量基本上与频率无关。收机，恶化量基本上与频率无关。 第3章 噪声与干扰图图 3 6 移动台接收机性能的恶化量移动台接收机性能的恶化量 第3章 噪声与干扰 当考虑移动台接收机性能的恶化量时，要求接收机当考虑移动台接收机性能的恶化量时，要求接收机输入信号的最低保护电平输入信号的最低保护电平Amin为为式中，式中，SV是是信纳比信纳比为为12dB时的接收机灵敏度时的接收机灵敏度(以以dBV计计); d为环境噪声和多径效应的恶化量为环境噪声和多径效应的恶化量(以以dB计计)。 )(minVdBdSAV第3章 噪声与干扰3.1.4 发射机产生的噪声及寄生辐射发射机产

19、生的噪声及寄生辐射 1. 发射机边带噪声发射机边带噪声 通常，发射机即使未加入调制信号，也存在以载频通常，发射机即使未加入调制信号，也存在以载频为中心、分布频率范围相当宽的噪声，这种噪声就称为为中心、分布频率范围相当宽的噪声，这种噪声就称为发射机边带噪声，简称发射机边带噪声，简称发射机噪声发射机噪声。 典型移动电台发射机的噪声频谱如图典型移动电台发射机的噪声频谱如图 3 - 7 所示。由所示。由图可见，发射机的噪声频带约为图可见，发射机的噪声频带约为23MHz，它比频道间隔，它比频道间隔(如如25kHz)大得多，它不仅在相邻频道内形成干扰，而且大得多，它不仅在相邻频道内形成干扰，而且会在几兆赫

20、的频带内产生影响。会在几兆赫的频带内产生影响。 第3章 噪声与干扰图 3 7 发射机的噪声频谱 第3章 噪声与干扰 发射机噪声主要由振荡器的噪声、倍频器次数及调制器发射机噪声主要由振荡器的噪声、倍频器次数及调制器传入的杂音等决定。传入的杂音等决定。减小发射机边带噪声的措施：减小发射机边带噪声的措施：n 供给振荡器的电源必须有良好的滤波并采用稳压措施；供给振荡器的电源必须有良好的滤波并采用稳压措施；n 应力求减少倍频次数应力求减少倍频次数n，同时在倍频之前，振荡器的输出端，同时在倍频之前，振荡器的输出端，即倍频器输入端应有良好的滤波特性即倍频器输入端应有良好的滤波特性（振荡器的噪声主要受电源的波

21、动及热噪声的影响，为此供给振荡器的电源必须有良好的滤波并采用稳压措施。振荡器输出的震荡频率往往要倍频数次才能获得所需的载波频率，由于倍频器的影响，信噪比将会进一步恶化。为此，应力求减少倍频次数n，同时在倍频之前，振荡器的输出端，即倍频器输入端应有良好的滤波特性，以减小发射机噪声。） 第3章 噪声与干扰2. 发射机的寄生辐射发射机的寄生辐射 图 3 8 倍频器产生的寄生信号 晶 体振荡器二倍频器三倍频器二倍频器fr2 fr6 fr fr=12fr寄生信号3 frfrn frfr2 fr3n frmn frfr2 fr2mn frlmn fr第3章 噪声与干扰 目前的移动电台，为了获得较高的频率稳

22、定度，大多目前的移动电台，为了获得较高的频率稳定度，大多采用晶体振荡器或温补晶体振荡器，然后通过多级倍频器采用晶体振荡器或温补晶体振荡器，然后通过多级倍频器倍频到所需载频。在倍频的过程中，如果各级倍频器的滤倍频到所需载频。在倍频的过程中，如果各级倍频器的滤波特性不良，会有一系列寄生信号成分，它会干扰与寄生波特性不良，会有一系列寄生信号成分，它会干扰与寄生频率相近的接收机。在这个例子中，除了所需信号的频率频率相近的接收机。在这个例子中，除了所需信号的频率fT=12fr之外，还有很多寄生信号成分。之外，还有很多寄生信号成分。 第3章 噪声与干扰 为减小寄生辐射，在发射机中需注意以下问题：为减小寄生

23、辐射，在发射机中需注意以下问题： (1) 倍频次数要尽可能小；倍频次数要尽可能小； (2) 各级倍频器应具有良好的滤波性能；各级倍频器应具有良好的滤波性能； (3) 各级倍频器之间应屏蔽隔离，各级倍频器之间应屏蔽隔离， 防止电磁耦合防止电磁耦合或泄漏；或泄漏； (4) 发射机的输出回路应具有良好的滤波性能，发射机的输出回路应具有良好的滤波性能， 以抑制寄生分量。以抑制寄生分量。 第3章 噪声与干扰3.2 邻道干扰与同频道干扰邻道干扰与同频道干扰 3.2.1 邻道干扰邻道干扰 移动通信系统属于多信道工作系统。为有效利用频谱，移动通信系统属于多信道工作系统。为有效利用频谱，信道间隔是受限的，这就带

24、来相邻或相近信道相互干扰的信道间隔是受限的，这就带来相邻或相近信道相互干扰的问题，也就是邻道干扰。问题，也就是邻道干扰。 起因：起因：所谓邻道干扰是相邻的或邻近频道的信号相互干扰。所谓邻道干扰是相邻的或邻近频道的信号相互干扰。目前，移动通信系统广泛使用的目前，移动通信系统广泛使用的VHF、UHF电台，频道间电台，频道间隔是隔是25kHz。然而，调频信号的频谱是很宽的，理论上说，。然而，调频信号的频谱是很宽的，理论上说，调频信号含有无穷多个边频分量，当其中某些边频分量落调频信号含有无穷多个边频分量，当其中某些边频分量落入邻道接收机的通带内，就会造成邻道干扰。入邻道接收机的通带内，就会造成邻道干扰

25、。第3章 噪声与干扰定义定义： 邻道干扰是一种来自相邻或相近频道的干扰。邻道干扰是一种来自相邻或相近频道的干扰。邻道干扰是不可以避免，只可以减小的。邻道干扰是不可以避免，只可以减小的。引入因素：引入因素： 1. 1.发信机边带扩展（发信频谱太宽，漏到邻道）发信机边带扩展（发信频谱太宽，漏到邻道） 2. 2.发信机边带噪声（宽带噪声延伸到很远）发信机边带噪声（宽带噪声延伸到很远） 3. 3.发信机的杂散辐射（本振的谐波、互调等落到邻道）发信机的杂散辐射（本振的谐波、互调等落到邻道） 4. 4.来自蜂窝内的邻道干扰（频距较小所引发的）来自蜂窝内的邻道干扰（频距较小所引发的）第3章 噪声与干扰抑制方

26、法抑制方法载波与邻道干扰功率之比载波与邻道干扰功率之比设计准则设计准则：干扰发信机要使被干扰接收机输出的邻道干扰：干扰发信机要使被干扰接收机输出的邻道干扰小于等于城市噪声。小于等于城市噪声。从干扰信号发射机的角度从干扰信号发射机的角度：降低干扰发射机的邻道干扰与：降低干扰发射机的邻道干扰与载波比载波比1/S1 来降低邻道干扰对被干扰接收机的影响。要求来降低邻道干扰对被干扰接收机的影响。要求S160dB 从被干扰接收机的角度从被干扰接收机的角度：提高被干扰接收机中频滤波器邻：提高被干扰接收机中频滤波器邻道选择性（即接收机载波与邻道干扰比道选择性（即接收机载波与邻道干扰比S2），增强被干扰），增强

27、被干扰接收机抗邻道干扰能力。要求接收机抗邻道干扰能力。要求S270dB第3章 噪声与干扰抑制方法抑制方法接收机滤波器阻带衰减接收机滤波器阻带衰减定义定义：这种滤除带外干扰使其尽可能衰减的能力称为阻带衰这种滤除带外干扰使其尽可能衰减的能力称为阻带衰减。减。作用作用：使所需收信信号尽可能小衰减通过，而让无用的带外：使所需收信信号尽可能小衰减通过，而让无用的带外干扰信号尽可能大的衰减。干扰信号尽可能大的衰减。A=Klog2(f2/f1)K(dB/Oct)-衰减斜率衰减斜率f1 =f/2 f2 = fu-(fd+ f/2)fd为波道中心频率为波道中心频率fu为干扰波道频率为干扰波道频率f为波道间隔为波

28、道间隔第3章 噪声与干扰如果有用信号源距离接收机较邻道干扰源更远，则接收机如果有用信号源距离接收机较邻道干扰源更远，则接收机必须附加隔离度来抵消距离损耗之差。必须附加隔离度来抵消距离损耗之差。抑制方法抑制方法隔离度隔离度无线电波路径损耗近似的正比于距离四次方（无线电波路径损耗近似的正比于距离四次方（ ）。由于有用信号源距离接收机较邻道干扰源更远，所以接收由于有用信号源距离接收机较邻道干扰源更远，所以接收机必须提供一定隔离度来抵消距离损耗之差，该隔离度大机必须提供一定隔离度来抵消距离损耗之差，该隔离度大小为：小为：LA=40log(d2/d1)由地理位置远近产生的传输损耗之差可以通过设置一定的由

29、地理位置远近产生的传输损耗之差可以通过设置一定的相隔波道数相隔波道数Q加以平衡。加以平衡。Q=(f2-f1)/f4d第3章 噪声与干扰解决邻道干扰的措施：解决邻道干扰的措施：提高邻道选择性提高邻道选择性 -提高对相邻频道干扰的抑制能力提高对相邻频道干扰的抑制能力提高阻带衰减提高阻带衰减 -提高对相近频道干扰的抑制能力提高对相近频道干扰的抑制能力合理信道分配合理信道分配 -同一频道组频道之间设置相隔波道数同一频道组频道之间设置相隔波道数解决邻道干扰的主要方法解决邻道干扰的主要方法第3章 噪声与干扰 因话音信号调频波的频谱分析和定量计算十分繁杂，因话音信号调频波的频谱分析和定量计算十分繁杂，通常采

30、用单音频调频波进行分析邻道干扰。假设单音频调通常采用单音频调频波进行分析邻道干扰。假设单音频调频波为频波为 )sincos()(0tttS式中：式中： 调频指数；调频指数； 调制信号角频率；调制信号角频率； 0载波角频率。载波角频率。（3-2）邻道干扰分析：邻道干扰分析：第3章 噪声与干扰 用贝塞尔函数将式用贝塞尔函数将式(3 - 2)展开并经运算可得展开并经运算可得 tnJtnJtJtJtJtJtJtJtJtnJtSnnnnn)cos()() 1()cos()()3cos()()3cos()()2cos()()2cos()()cos()()cos()(cos)()cos()()(000303

31、02020101000(第一对边频第一对边频) (第二对边频第二对边频) (第三对边频第三对边频) (第第n对边频对边频) 第一类第一类n阶贝塞尔函数，可查表或者查曲线得到。阶贝塞尔函数，可查表或者查曲线得到。第3章 噪声与干扰第3章 噪声与干扰图图 3-9 邻道干扰示意邻道干扰示意 可见，调频信号具可见，调频信号具有无穷多对边频分有无穷多对边频分量，如果某些边频量，如果某些边频分量落入邻道接收分量落入邻道接收机通带内，且强度机通带内，且强度可以与有用信号相可以与有用信号相比拟的话，就会造比拟的话，就会造成调制边带干扰。成调制边带干扰。图图3-9给出了第给出了第K-1信道发射机的调制信道发射机

32、的调制边带第边带第nL次边频落次边频落入第入第K信道。信道。 第3章 噪声与干扰 其中其中, nL为落入邻近频道的最低边频次数，为落入邻近频道的最低边频次数，Fm为调制信为调制信号的最高频率号的最高频率(如如3kHz), Br表示频道间隔，表示频道间隔，BI为接收机的中为接收机的中频带宽。频带宽。令收、发信机频率不稳定和不准确造成的令收、发信机频率不稳定和不准确造成的频率偏频率偏差为差为fTR，那么在最坏情况下，落入邻道接收机通带的最，那么在最坏情况下，落入邻道接收机通带的最低边频次数为低边频次数为 mTRIrLFfBBn5 . 0 若已知若已知调频电台的频偏为调频电台的频偏为f, 则则调频指

33、数调频指数=f/Fm就可就可确定，由上式求出确定，由上式求出nL后，就能求出边频分量的幅度后，就能求出边频分量的幅度 ， 以及以及JnL+1()、JnL+2()（载波振幅为（载波振幅为J0( )等等，从而求出等等，从而求出落入邻道的调制边带功率与载波功率之比值。若已知发射落入邻道的调制边带功率与载波功率之比值。若已知发射机功率，则能求得落入邻道的边带功率。机功率，则能求得落入邻道的边带功率。 )(LnJ第3章 噪声与干扰 例例 3-2 已知某移动台的辐射功率为已知某移动台的辐射功率为10W，频道间隔，频道间隔Br为为25kHz，接收机中频带宽，接收机中频带宽BI为为16kHz，频偏为，频偏为5

34、kHz，收发信机频差收发信机频差fTR=2kHz，最高调制频率，最高调制频率Fm为为3kHz。假。假设该移动台到另一移动台设该移动台到另一移动台(邻道邻道)接收机的传输损耗为接收机的传输损耗为100dB， 试求落入邻道接收机的调制边带功率。试求落入邻道接收机的调制边带功率。 解：解：532825Ln7 . 135mFf35103997. 3)7 . 1 (J由贝塞尔函数表可查得由贝塞尔函数表可查得 第3章 噪声与干扰同理也可求得落入邻道的第同理也可求得落入邻道的第6，7，等边频的相对幅度，等边频的相对幅度， 但因它们远小于第但因它们远小于第5边频分量，故可忽略不计。因此，边频分量，故可忽略不计

35、。因此，可以求出载波振幅与边带振幅之比为可以求出载波振幅与边带振幅之比为 已知移动台辐射功率为已知移动台辐射功率为10W，即，即10dBW，传输损耗，传输损耗100 dB，所以落入邻道的边带功率为，所以落入邻道的边带功率为 dBmdBWPn1101401005010dBJJ50103997. 31lg20)7 . 1 ()7 . 1 (lg20350比载频低比载频低50dB。 第3章 噪声与干扰干扰干扰同频干扰同频干扰定义定义：指所有落到接收机通带内的与有用信号频率相同的：指所有落到接收机通带内的与有用信号频率相同的无用信号的干扰。无用信号的干扰。也叫同信道干扰。也叫同信道干扰。产生原因：产生

36、原因：（1 1）采用频率复用技术时，不满足最小同频复用距离。）采用频率复用技术时，不满足最小同频复用距离。（2 2）不同通信系统间信道频率分配不当引起。）不同通信系统间信道频率分配不当引起。（3 3）系统设备工作在非线性区产生互调所造成的。）系统设备工作在非线性区产生互调所造成的。克服方法：克服方法：（1 1）频率复用时，保证满足最小同频复用距离。）频率复用时，保证满足最小同频复用距离。（2 2）频率规划时，对可能受到的同频干扰进行充分）频率规划时，对可能受到的同频干扰进行充分 的分析和计算。的分析和计算。3.2.2 同频道干扰与射频防护比同频道干扰与射频防护比 第3章 噪声与干扰n 同道干扰

37、同道干扰，也叫同频干扰，是指相同载频电台之间的干扰。，也叫同频干扰，是指相同载频电台之间的干扰。在电台密集的地方，若频率管理或系统设计不当，就会造成同在电台密集的地方，若频率管理或系统设计不当，就会造成同频干扰。频干扰。n 同频道复用：同频道复用：在移动通信系统中，为了提高频率利用率，在在移动通信系统中，为了提高频率利用率，在相隔一定距离以外，可以使用相同的频率，这称为同频道复用。相隔一定距离以外，可以使用相同的频率，这称为同频道复用。也就是说，可以将相同的频率分配给彼此相隔一定距离的两个也就是说，可以将相同的频率分配给彼此相隔一定距离的两个或多个无线小区使用。或多个无线小区使用。n 显然，复

38、用带来的问题就是同道干扰，它是移动通信在组网显然，复用带来的问题就是同道干扰，它是移动通信在组网中出现的一种干扰。复用距离越远，同道干扰越小，但频率复中出现的一种干扰。复用距离越远，同道干扰越小，但频率复用次数也随之降低，即频率利用率降低。因此，在进行无限区用次数也随之降低，即频率利用率降低。因此，在进行无限区群的频率分配时，两者要兼顾考虑。群的频率分配时，两者要兼顾考虑。 第3章 噪声与干扰n 凡是能进入接收机通带的外台载频信号都能形成接收机凡是能进入接收机通带的外台载频信号都能形成接收机的同频干扰。因此，能构成同频道干扰的频率范围为的同频干扰。因此，能构成同频道干扰的频率范围为f0BI/2

39、，f0为载波频率，为载波频率，BI为接收机的中频带宽。为接收机的中频带宽。 n 射频防护比射频防护比：为了减小同频道干扰的影响和保证接收信：为了减小同频道干扰的影响和保证接收信号的质量，必须使接收机输入端的有用信号电平与同频道号的质量，必须使接收机输入端的有用信号电平与同频道干扰电平之比大于某个数值，该数值称为射频防护比。从干扰电平之比大于某个数值，该数值称为射频防护比。从这点出发，可以研究同频道复用距离。这点出发，可以研究同频道复用距离。 第3章 噪声与干扰有用信号类型有用信号类型无用信号类型无用信号类型射频防护比射频防护比B（dB）窄带窄带F3E，G3E窄带窄带F3E，G3E8宽带宽带F3

40、E，G3E宽带宽带F3E，G3E8宽带宽带F3E，G3EA3E8窄带窄带F3E，G3EA3E10窄带窄带F3E，G3EF2B12A3E宽带宽带F3E，G3E817A3E窄带窄带F3E，G3E817A3EA3E17射频防护比通常与调制方式、信号类型及要求的接收信射频防护比通常与调制方式、信号类型及要求的接收信号质量有关。一般是一个固定分贝数。号质量有关。一般是一个固定分贝数。第3章 噪声与干扰信号类型用三个符号表示：信号类型用三个符号表示：n 第一个符号表示主载波的调制方式第一个符号表示主载波的调制方式，例如，例如F代表调频，代表调频，G为调相（或间接调频），为调相（或间接调频），A为双边带调幅

41、；为双边带调幅；n 第二个符号表示调制信号的类别第二个符号表示调制信号的类别，如，如“3”为模拟单载波为模拟单载波信号，信号，“2”为数字单载波信号；为数字单载波信号；n 第三个符号代表发送消息的类别第三个符号代表发送消息的类别，如，如E为电话，为电话，B为印字为印字电报。电报。例如：信号类型例如：信号类型F3E表示调频、模拟单载波信号、电话，表示调频、模拟单载波信号、电话，简称调频电话。简称调频电话。第3章 噪声与干扰3.2.3 同频道再用距离同频道再用距离 n 同频道再用距离：同频道再用距离：为了提高频率利用率，在满足一定通信为了提高频率利用率，在满足一定通信质量的条件下，允许使用相同频道

42、的无线区之间的最小距离为质量的条件下，允许使用相同频道的无线区之间的最小距离为同频道再用的最小安全距离，简称同频道再用距离或共道再用同频道再用的最小安全距离，简称同频道再用距离或共道再用距离。所谓距离。所谓“安全安全”系指接收机输入端的有用信号与同频道干系指接收机输入端的有用信号与同频道干扰的比值已大于射频防护比。扰的比值已大于射频防护比。n 假定各基站与各移动台的设备参数相同，地形条件也是理假定各基站与各移动台的设备参数相同，地形条件也是理想的。这样，同频道再用距离只与以下诸因素有关：想的。这样，同频道再用距离只与以下诸因素有关： (1) 调制制度。调制制度。为了达到规定的接收信号质量，对于

43、不同为了达到规定的接收信号质量，对于不同调制制度，所需的射频防护比是不同。对于窄带调相或调频来调制制度，所需的射频防护比是不同。对于窄带调相或调频来说，射频防护比约为说，射频防护比约为83dB，调幅为，调幅为17dB。 第3章 噪声与干扰 (2) 电波传播特性。电波传播特性。假定传播路径是光滑的地平面，路径假定传播路径是光滑的地平面，路径损耗损耗L由下式近似确定：由下式近似确定： 224rthhdL 式中，式中，d是收、发天线之间的距离；是收、发天线之间的距离；ht、hr分别是发射天线分别是发射天线和接收天线的高度。如果和接收天线的高度。如果d以以km计，计，ht、hr均以均以m计，计， 则则

44、更实际些考虑，应该使用工作频率的传播特性曲线（随不更实际些考虑，应该使用工作频率的传播特性曲线（随不同地形、地物而异）来计算同地形、地物而异）来计算L。 (3) 基站覆盖范围或小区半径基站覆盖范围或小区半径r0。 (4) 通信工作方式。通信工作方式。 (5) 要求的可靠通信概率（可通率要求的可靠通信概率（可通率T） 。 )(lg(20lg40120dBhhdLrt（3-6）第3章 噪声与干扰A基站发DS=r0B基站发DID=DI+DSM图 3 10 同频道再用距离 图图3-10为同频单工方式的同道干扰示意图。基地站为同频单工方式的同道干扰示意图。基地站A、B的小区的小区覆盖半径为覆盖半径为r，

45、两个基地站相隔一定距离同频工作。，两个基地站相隔一定距离同频工作。 第3章 噪声与干扰 假设基站假设基站A和和B使用相同的频道，移动台使用相同的频道，移动台M正在接收基正在接收基站站A发射的信号，由于基站天线高度大于移动台天线高度，发射的信号，由于基站天线高度大于移动台天线高度，因此当移动台因此当移动台M处于小区的边沿时，易于受到基站处于小区的边沿时，易于受到基站B发射的发射的同频道干扰。同频道干扰。假若输入到移动台接收机的有用信号与同频道假若输入到移动台接收机的有用信号与同频道干扰之比等于射频防护比，则干扰之比等于射频防护比，则A、B两基站之间的距离即为两基站之间的距离即为同频道再用距离，记

46、作同频道再用距离，记作D。由图可见：。由图可见： 0rDDDDISI式中，式中，DI为同频道干扰源至被干扰接收机的距离，为同频道干扰源至被干扰接收机的距离，DS为有为有用信号的传播距离，即为小区半径用信号的传播距离，即为小区半径r0。 （3-7）第3章 噪声与干扰通常，定义通常，定义同频道再用系数同频道再用系数为为 0rDQ 0101rDrDQ由式由式(3 - 7)可得同频道再用系数可得同频道再用系数 设干扰信号和有用信号的传播损耗中值分别用设干扰信号和有用信号的传播损耗中值分别用LI和和LS表示，由式表示，由式(3 - 6)可列出：可列出： )lg(20lg40120)lg(20lg4012

47、01rtSSrtIhhDLhhDL第3章 噪声与干扰所以传播损耗之差为所以传播损耗之差为 )(lg40dBDDLLSISI设设A基站和基站和B基站的发射功率均为基站的发射功率均为PT，则移动台，则移动台M接收机接收机的输入信号功率和共频道干扰功率分别为：的输入信号功率和共频道干扰功率分别为： ITSTLPILPS40/10ISSIDD/SILLISIS第3章 噪声与干扰若取射频防护比为若取射频防护比为8dB，可求得，可求得6 . 1104080rDDDISI006 . 2 rrDDI若考虑到快衰落及慢衰落，式中若考虑到快衰落及慢衰落，式中S/I将大于将大于8dB。理论。理论分析和实验表明，按无

48、线区内可靠通信概率为分析和实验表明，按无线区内可靠通信概率为90%考虑，考虑， S/I约需约需25dB，这样可得，这样可得 2 . 4104025SIDD002 . 51rrDDDSI第3章 噪声与干扰 以上的估算，是在考虑一个同频干扰源情况下以上的估算，是在考虑一个同频干扰源情况下进行的。当同频干扰源不止一个时（在小区制进行的。当同频干扰源不止一个时（在小区制移动通信中是存在的），干扰信号电平应以功移动通信中是存在的），干扰信号电平应以功率叠加方式获得。率叠加方式获得。 第3章 噪声与干扰*3.3 互调干扰互调干扰 干扰干扰互调干扰互调干扰n 定义：定义： 多个不同频率的信号加到非线性器件后

49、，由于非线多个不同频率的信号加到非线性器件后，由于非线性变换将产生许多组合频率信号，其中落到接收机通带性变换将产生许多组合频率信号，其中落到接收机通带内对有用信号造成干扰的部分频率信号称为互调干扰。内对有用信号造成干扰的部分频率信号称为互调干扰。n 产生原因：产生原因：电路的非线性是造成互调干扰的根本原因。电路的非线性是造成互调干扰的根本原因。（1 1）发射机互调）发射机互调 发射机末端的功率放大器存在非线性特性发射机末端的功率放大器存在非线性特性（2 2）接收机互调）接收机互调 接收机中高频放大器或混频器的非线性接收机中高频放大器或混频器的非线性第3章 噪声与干扰3.3.1 互调干扰的基本概

50、念及分类互调干扰的基本概念及分类 一般非线性器件的输出电流一般非线性器件的输出电流ic与输入电压与输入电压u的关系式可写为的关系式可写为 332210uauauaaic式中，式中，ak为非线性器件的特性系数，通常有为非线性器件的特性系数，通常有a1a2a3。假设有两个信号同时作用于非线性器件，即假设有两个信号同时作用于非线性器件，即 tBtAuBAcoscos第3章 噪声与干扰nnBAntBtAa)coscos( , 5 , 4 , 3 , 2n (1) 在各个失真项中都包含在各个失真项中都包含A和和B的高次谐波分量的高次谐波分量(nA和和nB), 这些谐波分量的频率通常远离接收机的调谐频率这

51、些谐波分量的频率通常远离接收机的调谐频率0， 而且不属于互调频率，这里不予考虑。而且不属于互调频率，这里不予考虑。 (2) 在二阶在二阶(n=2)失真项中，会出现失真项中，会出现A+B和和A-B两种组两种组合频率。由于接收机的输入电路及高频放大器具有调谐回路，合频率。由于接收机的输入电路及高频放大器具有调谐回路，即具有选择性，这两种频率的干扰信号必将受到很大抑制，即具有选择性，这两种频率的干扰信号必将受到很大抑制，不易形成互调干扰。这是因为不易形成互调干扰。这是因为A和和B往往都接近往往都接近0， 从而从而使使A+B和和A-B远离接收机的调谐频率远离接收机的调谐频率0，不可能形成互，不可能形成

52、互调干扰。调干扰。把把u代入代入ic可得失真项可表示为可得失真项可表示为将上式展开并观察其中所含的频率成分，可以发现：将上式展开并观察其中所含的频率成分，可以发现： 第3章 噪声与干扰 (3) 在三阶在三阶(n=3)失真项中，会出现失真项中，会出现2A-B、2B-A、 2A+B与与2B+A等组合频率，这里，后两项的性质类似等组合频率，这里，后两项的性质类似于二阶组合频率中的于二阶组合频率中的A+B可以忽略。但对于可以忽略。但对于2A-B和和2B-A两项而言，当两项而言，当A和和B都接近于有用信号的频率都接近于有用信号的频率0时，很容易满足以下条件：时，很容易满足以下条件：这条件说明，这条件说明

53、，2A-B和和2B-A两项频率不仅可以落入接两项频率不仅可以落入接收机的通频带之内，而且可以在收机的通频带之内，而且可以在A和和B都靠近于都靠近于0的情的情况下发生，因为接收机的输入电路对频率靠近其工作频率况下发生，因为接收机的输入电路对频率靠近其工作频率的干扰信号不会有很大的抑制作用，因而这两种组合频率的干扰信号不会有很大的抑制作用，因而这两种组合频率的干扰对接收机的危害比较大。通常把这两种组合频率的的干扰对接收机的危害比较大。通常把这两种组合频率的干扰称为干扰称为三阶互调干扰三阶互调干扰。 0022ABBA第3章 噪声与干扰例：例：一个频率组：一个频率组：f1=150MHz，f2=150.

54、025MHz，f3=150.050MHz，f4=150.075MHz，f5=150.100MHz，f6=150.125MHz，f7=150.150MHz，互调举例互调举例fA= f3= 150.050MHzfB= f2150.025MHz2 fA fB= 150.075MHz = f42 fB fA= 150.000MHz = f1互调分量落入了有用信号的频带之互调分量落入了有用信号的频带之内内第3章 噪声与干扰 (4) 同理，可以看出，在五阶同理，可以看出，在五阶(n=5)失真项中，具有危失真项中，具有危害性的组合频率是害性的组合频率是3A-2B或或3B-2A，通常把这两种组，通常把这两种组

55、合频率的干扰称之为合频率的干扰称之为五阶互调干扰五阶互调干扰。 因为在非线性器件中，系数因为在非线性器件中，系数a5a3，因而高阶互调的，因而高阶互调的强度一般都小于低阶互调分量的强度。这就是说，强度一般都小于低阶互调分量的强度。这就是说，五阶互五阶互调干扰的影响小于三阶互调干扰的影响，因而在一些实际调干扰的影响小于三阶互调干扰的影响，因而在一些实际系统的设计中，常常只考虑三阶互调干扰系统的设计中，常常只考虑三阶互调干扰，至于七阶以上，至于七阶以上的互调干扰，因为其影响更小，故一般都不予考虑。的互调干扰，因为其影响更小，故一般都不予考虑。 第3章 噪声与干扰 倘若在非线性电路的输入端同时出现三

56、个不同频率倘若在非线性电路的输入端同时出现三个不同频率的干扰信号，即的干扰信号，即按同样方法分析可以看出，其中按同样方法分析可以看出，其中危害最大的互调频率是危害最大的互调频率是三阶互调中的三阶互调中的A+B-C, A+C-B和和B+C-A等项，等项， 以及五阶互调中的以及五阶互调中的2A-2B+C等项等项。n 三节互调分类三节互调分类： 三阶三阶-型互调：两个干扰信号产生的三阶互调；型互调：两个干扰信号产生的三阶互调；三阶三阶-型互调：三个干扰信号产生的三阶互调；型互调：三个干扰信号产生的三阶互调；tCtBtAuCBAcoscoscos第3章 噪声与干扰3.3.2 克服互调干扰方法克服互调干

57、扰方法减小耦合系数，改善天馈线匹配减小耦合系数，改善天馈线匹配选用无三阶互调的信道组选用无三阶互调的信道组合理调整各发射机的输出电平合理调整各发射机的输出电平选择无三阶互调信道组选择无三阶互调信道组减小接收机射频非线性，提高射频互调抗拒比减小接收机射频非线性，提高射频互调抗拒比在接收机前端插入滤波器，尽可能使干扰信号受到更在接收机前端插入滤波器，尽可能使干扰信号受到更多的衰减。多的衰减。发射机与接收机尽量采用双频工作，单频工作时两者发射机与接收机尽量采用双频工作，单频工作时两者 要保持较大距离要保持较大距离使移动台有完善的自动功率控制功能。使移动台有完善的自动功率控制功能。（1 1）减小移动台发射机互调措施）减小移动台发射机互调措施（2 2）减小基站接收机互调措施）减小基站接收机互调措施第3章 噪声与干扰发射机的互调干扰发射机的互调干扰 图 3 11 基站发射机互调干扰示意图