移动通信原理与技术：第4章 噪声与干扰

第四章噪声与干扰引言4.1

噪声4.2

邻道干扰与同频道干扰4.3

互调干扰习题

移动信道利用无线电波传播信号,信道是敞开的,很多因素都可能影响信号质量,信道条件恶劣，主要包括两个方面：

(1)传播损耗与衰落(第3章)；

(2)噪声与干扰(第4章)。引言

4.1

噪声

4.1.1

噪声分类与特性

4.1.3

环境噪声及多径衰落对话音质量的影响

4.1.4

发射机噪声及寄生辐射4.1.1

噪声分类与特性

自然噪声：大气噪声、宇宙噪声人为噪声：电火花噪声接收机内部热噪声发射机噪声及寄生辐射(<100MHz)╳外部噪声内部噪声各种噪声的功率谱见下图：kToBN

.

.讨论：

(1).f>100MHz的移动通信工作频段，自然噪声（大气噪声、太阳噪声、银河噪声）低于接收机内部噪声，可忽略不计。移动通信中主要考虑人为噪声。

(2).人为噪声

①来源：人类电设备电火花的电磁辐射干扰

②特点：市区高于郊区，因为市区电火花设备多。

(3).用图估算噪声功率例：已知市区移动台工作频率为450MHz,接收机噪声带宽

BN

=16kHz，试求进入接收机的人为噪声功率为多少dBW。解：基准噪声功率

查图得市区人为噪声功率N比N0高25dB.

得分析及测量接收机的噪声性能的电路框图如下。So/NoCin/Nin

测量接收机噪声性能的方框图Co/No=Sin/NinRX前级电路

解调器Re测量信号源(输入阻抗R)图中，e为测量射频信号源电动势；R为信号源内阻，与接收机输入阻抗相等(匹配)，一般为50Ω，其热噪声电压均方值为

式中，k为波尔兹曼常数(1.38×10-23

W/K∙Hz)；

TO为电阻工作温度，通常为室温290K(17OC)；

BN为接收机噪声带宽，近似等于接收机中频带宽。则信号源输入接收机的热噪声功率Nin为

实测接收机内部噪声折算到输入端的功率NA‘=(1～9)kToBN，与信号源输入接收机的热噪声功率Nin

同数量级。通常，将kToBN作为(折算到输入端的)接收机内部噪声的典型值。

kToBN又称为基准噪声功率。而

Cin=e/2则

Cin/Nin=……

等效噪声系数Fa基准噪声功率（W）噪声功率（W）噪声带宽(Hz,近似等于RX中频带宽)

式中，k

波尔兹曼常数

Ta等效噪声温度(K)

To参考温度

Fa为外部环境噪声超过基准噪声的dB数电火花：汽车气缸点火电机电刷电焊机等1.话音质量的主观评定等级(5级)5分(优)：几乎无噪声，话音完全可懂

4分(良)：轻微噪声，话音很易听懂

3分(中)：中等噪声，话音可懂，需稍加注意

2分(差)：噪声烦人，话音听起来相当吃力

1分(劣)：话音不可懂

2.环境噪声及多径衰落对话音质量的影响4.1.3环境噪声及多径衰落对话音质量的影响RX输出话音质量与信噪比的关系12345SO/NO(dB)解调后304050主观评定级别102030C/N(dB)解调前(示意)静态（仅有接收机内部噪声）有衰落及电火花干扰

影响移动通信接收机的环境噪声主要是人为电火花干扰，从时域看是脉冲状电磁干扰，与多径衰落对接收话音质量的影响相似：在平均SO/NO相同时，比静态主观评价分低1−2级；或要保持相同的主观评价分，必须增夫SO/NO，即增大接收射频信号电平。4.1.4

发射机噪声及寄生辐射相位噪声.寄生调制.寄生辐射.发射载波的频谱载波1.成因：振荡器—正反馈选频放大器。载波相位噪声边带2.减小相位噪声的方法：提高选频回路Q等。

起振条件：从噪声中选出信号

相位噪声稳幅条件：非线性稳幅S(幅度U0)nc电源纹波、鉴相纹波寄生调频例：锁相环(PLL)频率合成器产生发射信号f0PDLFVCO÷Nud：fr

鉴相纹波frVcc：50Hz/100Hz纹波fo=N·fr寄生辐射PLL倍频功放滤波非线性fofr

概述

4.2.1邻道干扰

4.2.2同频道干扰与射频防护比

4.2.3同频道再用距离4.2邻道干扰与同频道干扰2.频道的划分(我国由信息产业部规定)概述1.电台组网干扰：有以下三类

(1).同频道干扰

(2).邻道干扰

(3).互调干扰频道带宽…频道间隔频率点(载频)

移动通信常用频道间隔：(1).25KHz,模拟FM(2).200KHz,GSM(欧,TDMA,8时隙,等效25KHz/信道)30KHz,ADC(美,TDMA,3时隙,等效10KHz/信道)25KHz,JDC(日,TDMA,3时隙,等效8.3KHz/信道)(3).12.5MHz,N-CDMA(美,IS-95)下面以(1)为例说明组网干扰。4.2.1邻道干扰

B=16KHzB=25KHz例：最大调制频偏。=3000Hz)；最高调制频率(话音300~3000Hz,

式中,

①收发信机中心频率（载频）准确度及稳定度有限，造成频率偏差，则调制频谱边带会落入邻道.②模拟FM，实际上有无穷多对边频分量。它们的高次边频会落入邻道。

Fmax=3KHz时，时，

以上两种似乎都能满足频道带宽B=25KHz的规定，但实际上后者会对邻道产生严重干扰，因为：模拟FM信号占据带宽：

所以，发射信号带宽及接收机带宽都按16KHz设计，两边留有一定的保护边带。

要保设发射信号带宽不超过16KHz，就要防止调制频偏超过最大允许频偏（5KHz），为此载调制信号送入VCO(压控振荡器，即调频振荡器)前加入瞬时频偏控制电路（IDC）：调频发射机及IDC电路放大VCOPA

80dB动态范围MIC瞬时频偏控制（IDC）限幅VCOMIC最大幅度恒定低通放大PA说明：

(1).FM通信系统即使采取以上措施，与相隔远的频道相比，相邻频道干扰多少总是存在的，所以同一小区内不使用邻频道。

(2).数字调制与模拟FM频谱有相似之处，带外衰减不是无穷陡，邻道干扰多少有一些，所以对FDMA及TDMA数字移动通信系统同一小区内亦不使用邻频道。TXRX准确度差RX稳定度差TXRX理想RX通带衰减特性TXTXTXTXTXTXTX

单音FMTXRX高次边频分量（幅度与有关）FM收/发信机实际带宽(频道间隔25KHz)TX16kHz9kHzRX16kHz保护带f

1.同频道干扰

落入接收机通带内的任何无用信号都会对有用信号造成干扰，称为同频干扰。最常见的情况是蜂窝网按区群频率再用,不同区群使用相同频率的小区之间所造成的同频道干扰。4.2.2同频道干扰与射频防护比2.射频防护比同频干扰对接收的有用信号造成干扰，使接收机输出S/N恶化，话音质量等级下降。为保证一定的话音质量等级，必须使接收机输入射频有用信号电平S与干扰信号电平I之比（信干比S/I）大于门限信干比(S/I)S,又称为射防护比。同频干扰的影响及(S/I)s与调制制度有关，调频电话，3级话音质量：(S/I)s=8dB4.2.3同频道再用距离MS在此最不利位置，S/I最小,若此时刚好满足S/I=(S/I)S,则D为同频道再用(最小)距离.1.含义DBSABSB同频道再用小区MSMSMSDIDS

=r0MS③传播损耗估算经验公式④=8dB，调频话，静态25dB，调频话，有衰落，可通率90%2.求同频道再用距离D

已知：①小区半径为

ro②二个小区BS的发射功率PT及天线高度ht相同，MS天线高度为hr用dB表示解：解题思路：PTd→LS、LI→S、I→S/I→D1.6,4.2,=2.6r0,5.2r0,=

4.3互调干扰

4.3.1互调干扰原理及分类

4.3.2发射机互调干扰

4.3.3接收机互调干扰

4.3.4无三阶互调频道组

二个或多个与有用信号频率不同的信号,经过传输通道中非线性电路,会产生各种组合频率分量,其中与有用信号处于同一频道的组合频率分量会对有用信号造成于干扰,称为互调干扰.1.互调干扰原理代入上式展开两干扰信号同时作用于该非线性电路（2）非线性电路输入、输出特性如下不等，但与有用信号设（1）干扰信号在同一频段内。、4.3.1互调干扰原理及分类若,则形成三阶互调干扰.若,则形成五阶互调干扰.……因为高阶非线性系数a5,a7…<a3,所以高阶互调干扰的幅度小于三阶互调干扰,一般不考虑，只考虑三阶互调干扰.,三阶-Ⅱ型互调干扰(1).,三阶-Ⅰ型互调干扰.2.三阶互调干扰的类型(2).三个干扰信号作用于非线性电路,在其三阶非线性项可能产生如下三阶互调干扰3.产生三阶互调干扰的二个条件

(1).有2个以上干扰信号经过传输通道中的非线性电路，产生三阶互调频率分量；

(2).三阶互调频率等于有用信号频率(或处于同一频道)。4.3.2发射机互调干扰

1.产生原因…BS（FDMA、TDMA系统）末级功放非线性2.减小发射机互调干扰电平的措施②共用天线：加单向环形器和/或高Q谐振腔BPF,水平分离①多天线：(1).增大TX之间隔离度(防止几个信号同时进入非线性电路)垂直分离BPFBPF............(2)减小TX的非线性。2.减小RX互调干扰措施（1）提高BPF选择性，滤除fA,

fB.(防止几个干扰信号同时进入非线性电路)4.3.3接收机互调干扰

（2）高放及混频采用平方律器件--场效应管(减小RX的非线性）1.产生原因…BPF高放混频三阶互调总结：防止或减小互调干扰的措施（1）防止干扰信号进入非线性电路（2）减小非线性电路3阶（及以上）非线性。

防止互调干扰发生的第(3)个措施：选用无三阶互调频道组。

在给一个移动通信系统分配一组频道