抗噪聲和干擾技術(shù)

抗噪聲和干擾技術(shù)第1頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1電波傳播和分集接收3.1.1電波的傳輸方式：[了解]直射波、反射波、繞射波3.1.2移動(dòng)信道的特征：[理解]多徑效應(yīng):到達(dá)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)是來(lái)自不同傳播路徑的信號(hào)之和。瑞利/萊斯衰落：信號(hào)包絡(luò)服從瑞利/萊斯分布的多徑衰落。快衰落和慢衰落：前者指由多種傳輸電波形成的使接收信號(hào)產(chǎn)生深度且快速的衰落；后者指局部中值信號(hào)電平隨地點(diǎn)、時(shí)間等作比較平緩的變化。2第2頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1.3多徑傳播與快衰落[了解]θi移動(dòng)通信的多徑傳播BSMSS0反射/散射波直射波反射波diSid1S1…d2S2Sv接收信號(hào)S=ΣSi，i=1,2…，為多徑信號(hào)的矢量和,不同位置合成信號(hào)幅度不同,發(fā)生干涉現(xiàn)象，產(chǎn)生快衰落。3第3頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

MS移動(dòng)時(shí)地形、地物大幅度慢變化會(huì)引起接收信號(hào)電平中值存在周期為秒級(jí)的慢衰落，如圖所示。

d/m(d=vt)t/s-30-10010相對(duì)電平/dB中值信號(hào)快衰落及慢衰落特性3.1.4慢衰落[了解]4第4頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．多徑時(shí)散射頻信號(hào)包絡(luò)發(fā)收t多徑時(shí)散

多徑傳播時(shí)延不同(時(shí)延散布,簡(jiǎn)稱時(shí)散),造成接收數(shù)字信號(hào)波形展寬,形成碼間串?dāng)_,增大誤碼率。3.1.5

多徑時(shí)散與相關(guān)帶寬[理解]5第5頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

多徑時(shí)散在頻域上導(dǎo)致頻率選擇性衰落：信道對(duì)不同頻率成分有不同響應(yīng)。若信號(hào)帶寬過大，就會(huì)引起嚴(yán)重失真。r延時(shí)ΔST(t)SR(t)多徑時(shí)散的雙路經(jīng)(雙射線)信道等效網(wǎng)絡(luò)2.相關(guān)帶寬[理解/掌握]STSR0SR歸一化t多徑時(shí)散的雙路經(jīng)(雙射線)信道近似t116第6頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月信道頻率特性為由此作出信道幅頻特性如下:幅頻特性不平坦，在一些頻率有衰落(頻率選擇性衰落)。1+r1-r7第7頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月或相鄰兩個(gè)頻率衰落點(diǎn)的頻差滿足得多徑時(shí)散的相關(guān)帶寬:若所傳輸?shù)男盘?hào)帶寬較寬，大于BC時(shí)，信號(hào)將產(chǎn)生明顯畸變。為防止這個(gè)問題應(yīng)選取實(shí)際情況遠(yuǎn)比這復(fù)雜。對(duì)調(diào)角信號(hào)，相關(guān)帶寬工程估算式為式中，Δ為時(shí)延擴(kuò)展。8第8頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.1.6多普勒擴(kuò)展與相關(guān)時(shí)間[了解]

移動(dòng)信道的時(shí)變特性是用多普勒擴(kuò)展和相關(guān)時(shí)間來(lái)描述的，這種變特性的原因是由于移動(dòng)臺(tái)與基站之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或信道路徑中的物體運(yùn)動(dòng)引起的。多普勒擴(kuò)展（功率譜）fcS(f)fc-fm

fc+fm

多普勒擴(kuò)展的倒數(shù)就是信道相關(guān)時(shí)間的度量，即

相關(guān)時(shí)間9第9頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

時(shí)間選擇性衰落

時(shí)間選擇性衰落是由多普勒效應(yīng)引起的，并且發(fā)生在傳輸波形的特定時(shí)間段上，即信道在時(shí)域具有選擇性；要保證信號(hào)經(jīng)過信道不會(huì)在時(shí)間軸上產(chǎn)生失真，就必須保證傳輸符號(hào)速率遠(yuǎn)大于相關(guān)時(shí)間的倒數(shù)，或碼元間隔小于信道相關(guān)時(shí)間Ts<Tc；在現(xiàn)代數(shù)字通信中，常規(guī)定為：10第10頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2分集接收定義：指接收端對(duì)它收到的多個(gè)衰落特性相互獨(dú)立的信號(hào)進(jìn)行特定的處理，以降低信號(hào)電平起伏的辦法。特點(diǎn)：分散接收、集中處理。

3.2.1分集接收原理及方式[理解]

1.分集接收原理11第11頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月接收信號(hào)包絡(luò)tabC=a+ba,b統(tǒng)計(jì)獨(dú)立,同時(shí)發(fā)生深度衰落的概率很小.接收端分別接收多個(gè)衰落特性統(tǒng)計(jì)獨(dú)立、攜帶同一信息的信號(hào)，再合并為一路信號(hào)，可減小衰落的影響。12第12頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

微分集空間分集:兩根接收天線接收信號(hào)，間距d>0.5λ~0.8λ頻率分集:兩種發(fā)射載波頻率，間隔fd>Bc極化分集場(chǎng)分量分集角度分集時(shí)間分集:在兩個(gè)不同時(shí)間段發(fā)送同一信號(hào)，發(fā)送時(shí)間間隔

t>Tc2.分集方式：[掌握]宏分集:多基站13第13頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.合并方式[掌握]選擇式合并最大比值合并等增益合并檢測(cè)器檢測(cè)器RX1RX2(S/N)1(S/N)2①選擇式合并特點(diǎn)：a.

簡(jiǎn)單

b.

有一路信號(hào)能量未利用，性能較差14第14頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②最大比值合并特點(diǎn)：a.按信噪比加權(quán)各路信號(hào)后再合并，合并后信噪比大，衰落小。

b.控制復(fù)雜將輸入信號(hào)(包絡(luò)為ri)以某種方式加權(quán)(ai)，再相加合并。圖中采用，ai=ri/Ni,ri為信號(hào)包絡(luò)，Ni為噪聲，ai為信噪比。則RX1RX2a2a1r1r2檢測(cè)器rR15第15頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③等增益合并特點(diǎn)：a.

性能與②接近

b.

電路簡(jiǎn)單采用較多RX1RX2r1r2檢測(cè)器rE16第16頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月選擇式合并最大比值合并等增益合并17第17頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3噪聲與干擾3.3.1噪聲[了解]內(nèi)部噪聲：接收機(jī)內(nèi)部熱噪聲；發(fā)射機(jī)噪聲及寄生輻射自然噪聲：大氣噪聲、宇宙噪聲人為噪聲：電火花噪聲，無(wú)線電噪聲18第18頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月討論：(1)

f>100MHz的移動(dòng)通信工作頻段，自然噪聲（大氣噪聲、太陽(yáng)噪聲、銀河噪聲）低于接收機(jī)內(nèi)部噪聲，可忽略不計(jì)。

移動(dòng)通信中主要考慮人為噪聲。(2)人為噪聲①來(lái)源：人類電設(shè)備電火花的電磁輻射干擾等②特點(diǎn)：市區(qū)高于郊區(qū)，因?yàn)槭袇^(qū)電火花設(shè)備多。19第19頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.3.2干擾[理解/掌握]鄰頻道干擾同頻道干擾互調(diào)干擾阻塞干擾近端對(duì)遠(yuǎn)端的干擾20第20頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3.2.1鄰頻道干擾B=16KHzB=25KHz例：：最大調(diào)制頻偏。=3000Hz)；：最高調(diào)制頻率(話音300~3000Hz,

式中,

①收發(fā)信機(jī)中心頻率（載頻）準(zhǔn)確度及穩(wěn)定度有限，造成頻率偏差，則調(diào)制頻譜邊帶會(huì)落入鄰道.②模擬FM，實(shí)際上有無(wú)窮多對(duì)邊頻分量。它們的高次邊頻會(huì)落入鄰道。Fmax=3KHz時(shí)，時(shí)，

以上兩種似乎都能滿足頻道帶寬B=25KHz的規(guī)定，但實(shí)際上后者會(huì)對(duì)鄰道產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，因?yàn)椋涸O(shè)模擬FM信號(hào)占據(jù)帶寬：21第21頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

所以，發(fā)射信號(hào)帶寬及接收機(jī)帶寬都應(yīng)按16KHz設(shè)計(jì)，兩邊留有一定的保護(hù)邊帶。這樣做可防止信號(hào)落入鄰頻道對(duì)應(yīng)的接收端，使得該接收端接收不到本頻道的部分信號(hào)，從而減小對(duì)鄰頻道接收信號(hào)的干擾。FM通信系統(tǒng)即使采取以上措施，與相隔遠(yuǎn)的頻道相比，對(duì)相鄰頻道的干擾多少總是存在的，所以同一小區(qū)內(nèi)不使用鄰頻道。

數(shù)字調(diào)制與模擬FM頻譜有相似之處，帶外衰減不是無(wú)窮陡，鄰道干擾多少有一些，所以對(duì)FDMA及TDMA數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，同一小區(qū)內(nèi)亦不使用鄰頻道。22第22頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鄰頻道干擾示意圖TXRX準(zhǔn)確度差RX穩(wěn)定度差TXRX理想RX通帶衰減特性TXTXTXTXTXTXTX23第23頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3.2.2同頻道干擾與射頻防護(hù)比1.同頻道干擾落入接收機(jī)通帶內(nèi)的任何無(wú)用信號(hào)都會(huì)對(duì)有用信號(hào)造成干擾，稱為同頻道干擾。最常見的情況是當(dāng)蜂窩網(wǎng)按區(qū)群實(shí)行頻率再用,不同區(qū)群使用相同頻率的小區(qū)之間所造成的同頻道干擾。2.射頻防護(hù)比

同頻干擾對(duì)接收的有用信號(hào)造成干擾，使接收機(jī)輸出S/N惡化，話音質(zhì)量等級(jí)下降。為保證一定的話音質(zhì)量等級(jí)，必須使接收機(jī)輸入射頻有用信號(hào)電平S與干擾信號(hào)電平I之比（信干比S/I）大于門限信干比(S/I)S,又稱為射頻防護(hù)比。同頻干擾的影響及(S/I)s

與調(diào)制方式有關(guān)。24第24頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.同頻道再用距離

MS在此最不利位置，S/I最小,若此時(shí)剛好滿足S/I=(S/I)S,則D為同頻道再用(最小)距離.DBSABSB同頻道再用小區(qū)MSMSMSDIDS

=r0MS25第25頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3.2.3互調(diào)干擾原理及分類

兩個(gè)或多個(gè)與有用信號(hào)頻率不同的信號(hào),經(jīng)過傳輸通道中非線性電路,會(huì)產(chǎn)生各種組合頻率分量,其中與有用信號(hào)處于同一頻道的組合頻率分量會(huì)對(duì)有用信號(hào)造成干擾,稱為互調(diào)干擾.互調(diào)干擾原理[了解]代入上式展開兩干擾信號(hào)同時(shí)作用于該非線性電路（2）非線性電路輸入、輸出特性如下不等，但與有用信號(hào)設(shè)（1）干擾信號(hào)在同一頻段內(nèi)。、26第26頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月若,則形成三階互調(diào)干擾.若,則形成五階互調(diào)干擾.……因?yàn)楦唠A非線性系數(shù)a5,a7…<<a3,所以高階互調(diào)干擾的幅度小于三階互調(diào)干擾,一般不考慮，只考慮三階互調(diào)干擾.27第27頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.

發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾…BS（FDMA、TDMA系統(tǒng)）末級(jí)功放非線性28第28頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.接收機(jī)互調(diào)干擾

…BPF高放混頻三階互調(diào)29第29頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3.2.4阻塞干擾

當(dāng)外界存在一個(gè)離接收機(jī)工作頻率較遠(yuǎn)，但能進(jìn)入接收機(jī)并作用于其前端電路的強(qiáng)干擾信號(hào)時(shí)，由于接收機(jī)前端電路的非線性而造成對(duì)有用信號(hào)增益降低或噪聲增高，使接收機(jī)靈敏度下降的現(xiàn)象稱為阻塞干擾。這種干擾與干擾信號(hào)的幅度有關(guān)，幅度越大，干擾越嚴(yán)重。當(dāng)干擾電壓幅度非常強(qiáng)時(shí)，可導(dǎo)致接收機(jī)收不到有用信號(hào)而使通信中斷。30第30頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3.2.5近端對(duì)遠(yuǎn)端的干擾

當(dāng)基站同時(shí)接收從兩個(gè)距離不同的移動(dòng)臺(tái)發(fā)來(lái)的信號(hào)時(shí)，距基站近的移動(dòng)臺(tái)Ｂ（距離ｄ2)到達(dá)基站的功率明顯要大于距離基站遠(yuǎn)的移動(dòng)臺(tái)Ａ（距離ｄ1，d2<<d1）的到達(dá)功率，若二者頻率相近，則距基站近的移動(dòng)臺(tái)Ｂ就會(huì)造成對(duì)距基站遠(yuǎn)的移動(dòng)臺(tái)Ａ的有用信號(hào)的干擾或抑制，甚至將移動(dòng)臺(tái)Ａ的有用信號(hào)淹沒。這種現(xiàn)象稱為近端對(duì)遠(yuǎn)端干擾（遠(yuǎn)近效應(yīng)）。31第31頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.4

抗干擾技術(shù)

用于降低同頻道干擾和頻率選擇性衰落。如：GSM系統(tǒng)中采用每幀改變頻率的方法，即每隔4.615ms改變載波頻率，217跳/秒。3.4.1跳頻技術(shù)[理解]32第32頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.4.2功率控制技術(shù)[理解]

為補(bǔ)償小區(qū)的不同距離造成的衰落，基站能和移動(dòng)臺(tái)通過某些方式來(lái)改變基站或移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率，以使到達(dá)接收端的功率都能恰好滿足解調(diào)的需求，即使得接收端總體的接收功率最小化，從而能克服“遠(yuǎn)近效應(yīng)”。3.4.3直接序列擴(kuò)頻技術(shù)[了解]接收到的擴(kuò)頻信號(hào)經(jīng)變頻后，用與