第3講 干擾和噪聲

1、噪聲噪聲1鄰道干擾和同頻干擾鄰道干擾和同頻干擾2互調(diào)干擾互調(diào)干擾3遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)41.1.概述概述 外部噪聲外部噪聲： 干擾干擾：其他通信系統(tǒng)、其他基站、移動體：其他通信系統(tǒng)、其他基站、移動體 2.2.移動通信的環(huán)境噪聲移動通信的環(huán)境噪聲 自然噪聲：大氣噪聲、銀河噪聲、太陽噪大氣噪聲、銀河噪聲、太陽噪聲聲 人為噪聲：發(fā)動機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)噪聲、電子干發(fā)動機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)噪聲、電子干擾、電氣設(shè)備干擾、電力線干擾。擾、電氣設(shè)備干擾、電力線干擾。 大量噪聲混一起還可能形成連續(xù)噪聲或連續(xù)大量噪聲混一起還可能形成連續(xù)噪聲或連續(xù)性噪聲疊加性噪聲疊加沖擊性噪聲沖擊性噪聲。頻譜比較寬，且強(qiáng)度隨。頻譜比較寬，且強(qiáng)度隨頻率的

2、升高而降低。頻率的升高而降低。 人為噪聲曲線人為噪聲曲線1. 1. 鄰道干擾鄰道干擾 鄰道干擾鄰道干擾: :指相鄰的或鄰近的信道之間的干指相鄰的或鄰近的信道之間的干擾。擾。 發(fā)射機(jī)的發(fā)射機(jī)的調(diào)制邊帶擴(kuò)展調(diào)制邊帶擴(kuò)展干擾干擾 發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī)邊帶噪聲邊帶噪聲干擾干擾1）調(diào)制連帶擴(kuò)展：）調(diào)制連帶擴(kuò)展： 用用單音調(diào)頻波的定量計(jì)算單音調(diào)頻波的定量計(jì)算來近似，單音來近似，單音調(diào)頻波的表示式為：調(diào)頻波的表示式為： 應(yīng)嚴(yán)格應(yīng)嚴(yán)格限制調(diào)制信號的帶寬限制調(diào)制信號的帶寬。在發(fā)射機(jī)的語。在發(fā)射機(jī)的語音加工電路中，必須有音加工電路中，必須有瞬時頻偏控制瞬時頻偏控制(IDC)電路電路和鄰道干擾濾波器。和鄰道干擾濾波器。2）

3、發(fā)射機(jī)邊帶噪聲：）發(fā)射機(jī)邊帶噪聲： 在發(fā)射機(jī)工作頻率的兩側(cè)存在著頻譜很寬的在發(fā)射機(jī)工作頻率的兩側(cè)存在著頻譜很寬的噪聲，稱為噪聲，稱為邊帶噪聲邊帶噪聲。 減小發(fā)射機(jī)噪聲干擾的措施：減小發(fā)射機(jī)噪聲干擾的措施： 設(shè)法減小發(fā)射機(jī)本身的邊帶噪聲。如減小倍頻次數(shù)；降低振蕩器的噪聲，電源去耦，盡量少采用低電平工作的電路及高靈敏度的調(diào)制電路等。 采取減小發(fā)射機(jī)邊帶噪聲干擾的措施。如在發(fā)射機(jī)輸出端插入高Q帶通濾波器或增大各工作信道的頻距，移動臺發(fā)射機(jī)采用自動功率控制等。2. 2. 同頻干擾同頻干擾 同頻干擾同頻干擾: :指指相同頻率相同頻率電臺之間的干擾電臺之間的干擾。 差拍差拍干擾干擾 由調(diào)制產(chǎn)生的由調(diào)制產(chǎn)生

4、的調(diào)頻調(diào)頻干擾干擾 同信道復(fù)用同信道復(fù)用： 同信道復(fù)用距離同信道復(fù)用距離：受下列因素的影響：受下列因素的影響1 1）調(diào)制方式）調(diào)制方式2 2）波傳播特性）波傳播特性3 3）要求可靠通信概率）要求可靠通信概率4 4）無線區(qū)半徑）無線區(qū)半徑r r 5）選用的工作方式）選用的工作方式 單頻單工方式單頻單工方式 同頻單工方式的同信道干擾示意圖同頻單工方式的同信道干擾示意圖 兩基站之間兩基站之間d即是同頻復(fù)用距離，它等于即是同頻復(fù)用距離，它等于被干擾接收機(jī)至干擾發(fā)射機(jī)的距離被干擾接收機(jī)至干擾發(fā)射機(jī)的距離dt，也可以，也可以表示為：表示為： d/dsd/rdt/r同信道利用比同信道利用比: d/r雙工方式

5、雙工方式 雙工方式的同信道干擾示意圖雙工方式的同信道干擾示意圖 M為移動臺接收機(jī)，易于受到B基站發(fā)射機(jī)的干擾。此時同信道復(fù)用距離A、B兩基站之間的距離： ddi十dsr十di同信道復(fù)用比： d/r1十di/r同信道復(fù)用距離計(jì)算同信道復(fù)用距離計(jì)算: 工作方式雙工，干擾信號和有信號的傳播衰減中值Li，Ls分別為: 傳播衰減比： 移動臺移動臺M的接收輸入端信號和干擾功率的接收輸入端信號和干擾功率電平分別為：電平分別為： 信噪干擾比信噪干擾比: : S/ /ILi- -Ls40lgdi/ /ds 在工程上，利用統(tǒng)計(jì)得到的電波傳播曲線，計(jì)算同信道復(fù)用距離較為準(zhǔn)確。 在同頻單工情況下同頻復(fù)用距離比雙工情況

6、下大得多。 單工情況下，基站A接收到的干擾源是基站B的高天線(50m)的傳播條件，而有用信號則是來自移動臺低天線(2m)，傳播條件相差很大。 雙工情況下，移動臺接收機(jī)，有用信號來自A基站高天線，干擾信號來自B基站也是高天線，從傳播條件來看是一樣的。 1. 互調(diào)干擾的基本概念互調(diào)干擾的基本概念 1）起因）起因 互調(diào)干擾互調(diào)干擾：具有一定強(qiáng)度的：具有一定強(qiáng)度的互調(diào)產(chǎn)物互調(diào)產(chǎn)物落入接收落入接收機(jī)帶內(nèi)，對接收機(jī)造成的干擾機(jī)帶內(nèi)，對接收機(jī)造成的干擾。 互調(diào)產(chǎn)物互調(diào)產(chǎn)物：多個信號加至非線性器件上，使多個信號加至非線性器件上，使得信號得信號互相混頻互相混頻。 原因原因：發(fā)射機(jī)末級和接收機(jī)前端電路的非線發(fā)射機(jī)

7、末級和接收機(jī)前端電路的非線性、金屬接觸不良等非線因素性、金屬接觸不良等非線因素( (外部互調(diào)外部互調(diào)) )。晶體管的非線性可用冪級數(shù)表示：晶體管的非線性可用冪級數(shù)表示：式中，式中，a0，a1，a2，a3是由晶體管特性的常是由晶體管特性的常數(shù)決定的。設(shè)作用于晶體管的信號是數(shù)決定的。設(shè)作用于晶體管的信號是i直流項(xiàng)十基頻項(xiàng)十直流項(xiàng)十基頻項(xiàng)十2次項(xiàng)十次項(xiàng)十3次項(xiàng)十次項(xiàng)十 3階互調(diào)干擾有兩種類型，即二信號階互調(diào)干擾有兩種類型，即二信號3階互階互調(diào)和三信號調(diào)和三信號3階互調(diào)。階互調(diào)。 2AB 3階1型 ABC 3階2型 3階互調(diào)產(chǎn)物的幅度和晶體管特性的階互調(diào)產(chǎn)物的幅度和晶體管特性的3次項(xiàng)系數(shù)次項(xiàng)系數(shù)a3成

8、比例成比例 3階互調(diào)產(chǎn)物的幅度和干擾信號的幅度階互調(diào)產(chǎn)物的幅度和干擾信號的幅度有關(guān)有關(guān) 2）3階互調(diào)信道組的選擇階互調(diào)信道組的選擇 確定無3階互調(diào)信道序列的方法 設(shè)頻率： fxf0+(Cx-1)f f0為起始頻率，f為信道間隔，Cx為信道順序號，x由1到n排列。 令D為序列號差值。DijCi-Cj 根據(jù)3階互調(diào)產(chǎn)物的表示式： CxCa+Cb-Cc,Cx2Ca-Cb得出 Ca-CbCb-Cc。 DabDbc是產(chǎn)生3階互調(diào)產(chǎn)物的條件。例如： (1) 如果選D21，即信道序號C1，C2。 (2) 如果選D211，D422，即信道序號C1，C2，C4，就不能再出現(xiàn)差值3，因D413，只能選值4。 (3

9、) 如選D844，即信道序?qū)1，C2，C4，C8。接著只能選值5，即信道序號C1，C2，C4，C8，C13。以上系列不能再選差值3，6，7，9，11，12。（4）如選D21,138，即信道序號C1，C2，C4，C6，C13，C21，再選C31,2110，即信道序號C1，C2，C4，C6，C13，C21 ，C31，以上系列因C2l，C8差值D21 ，813，因此不能再選差值13。（5）如選出D45，3114，即信道序號C1，C2，C4，C8，C13，C21，C31，C45。 以上差值：以上差值：1，2，3，4，58，10，14 相鄰二個差值的和：相鄰二個差值的和：3，6，9，I 318，24

10、相鄰三個差值的和：相鄰三個差值的和：7，11，17，23，32 相鄰四個差值的和：相鄰四個差值的和：12，19，2737 相鄰五個差值的和：相鄰五個差值的和：202941 相鄰六個差值的和：相鄰六個差值的和：30，43 相鄰七個差值的和相鄰七個差值的和: 44差值陣列表和圖解法判別是是否存在3階互調(diào)下列哪一信道組屬于無三階互調(diào)干擾組？下列哪一信道組屬于無三階互調(diào)干擾組？ A、 1，2，4，7 B、 1，4，6，12 C、 1，3，6，11 D、 1，2，7，12 2.2.發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾 1）耦合損耗、互調(diào)轉(zhuǎn)換損耗和傳輸損耗）耦合損耗、互調(diào)轉(zhuǎn)換損耗和傳輸損耗 從發(fā)射機(jī)從發(fā)射機(jī)1天線發(fā)出的功率進(jìn)入

11、發(fā)射機(jī)天線發(fā)出的功率進(jìn)入發(fā)射機(jī)2產(chǎn)生產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物再經(jīng)過發(fā)射機(jī)的互調(diào)產(chǎn)物再經(jīng)過發(fā)射機(jī)2的天線輻射出去，對的天線輻射出去，對接收造成干擾。接收造成干擾。 Lc為為耦合損耗耦合損耗，Ll為為互調(diào)轉(zhuǎn)換損耗互調(diào)轉(zhuǎn)換損耗，Lp為為傳輸損耗傳輸損耗，計(jì)算互調(diào)產(chǎn)物的相對電平，只要，計(jì)算互調(diào)產(chǎn)物的相對電平，只要確定確定Lc和和Ll的大小的大小。 Lc由以下因素決定：由以下因素決定： 天線之間耦合損耗天線之間耦合損耗(也稱天線之間的隔離也稱天線之間的隔離度度) 天線的架設(shè)是水平分離還是垂直分離。天線的架設(shè)是水平分離還是垂直分離。 垂直分離，垂直激化天線間耦合損耗垂直分離，垂直激化天線間耦合損耗水平分離，半波偶極

12、天線的耦合損耗水平分離，半波偶極天線的耦合損耗Ll互調(diào)轉(zhuǎn)換損耗：互調(diào)轉(zhuǎn)換損耗： 對對C C類晶體管為類晶體管為5- -20dB，其典型值為，其典型值為15dB。 兩個發(fā)射機(jī)之間的兩個發(fā)射機(jī)之間的頻距頻距有關(guān)。有關(guān)。3階互調(diào)轉(zhuǎn)換損耗階互調(diào)轉(zhuǎn)換損耗 當(dāng)多臺發(fā)射機(jī)同址時，3階互調(diào)產(chǎn)物的數(shù)量增多，既有二信號3階互調(diào)產(chǎn)物，也有三信號3階互調(diào)產(chǎn)物。假如要計(jì)算落入某信道內(nèi)的3階互調(diào)產(chǎn)物電平、則應(yīng)分別計(jì)算出落入該信道的每個互調(diào)產(chǎn)物的概率。然后相加即可。但是，三信號3階互調(diào)電平可以忽賂不計(jì)。 使用使用天線共用器天線共用器降低發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾引發(fā)的降低發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾引發(fā)的耦合損耗耦合損耗。2 2）利用）利用3dB3

13、dB定向耦合器構(gòu)成天線公用器定向耦合器構(gòu)成天線公用器 發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī)1 1至至2 2的的LcLc: : Lc Lc=25+20+0.8=45.8dB=25+20+0.8=45.8dB3）利用空腔諧振器構(gòu)成天線公用器）利用空腔諧振器構(gòu)成天線公用器 發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī)1 1至至2 2的的LcLc: : Lc Lc=10+20+20=50dB=10+20+20=50dB Ll Ll=15dB=15dB 空腔諧振器的鄰道衰減：空腔諧振器的鄰道衰減：10dB10dB 3.3.接收機(jī)互調(diào)干擾 減小接收互調(diào)主要措施： 1）提高接收機(jī)的）提高接收機(jī)的射頻互調(diào)抗拒比射頻互調(diào)抗拒比，一般要，一般要求優(yōu)于求優(yōu)于70dB。 2）移動臺發(fā)射機(jī)采用）移動臺發(fā)射機(jī)采用自動功率控制自動功率控制。 3）選用）選用無無3階互調(diào)信道組階互調(diào)信道組。 近端對遠(yuǎn)端比干擾：近端對遠(yuǎn)端比干擾：當(dāng)另一部靠得很近的移動臺發(fā)射當(dāng)另一部靠得很近的移動臺發(fā)射機(jī)的信號強(qiáng)度足以壓倒基站的有用信號時引起的干擾。機(jī)的信號強(qiáng)度足以壓倒