移动通信的噪声和干扰

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1、移动通信技术 根本原理课程结构概述概述1移动通信的电波传输移动通信的电波传输2移动通信的干扰和噪声移动通信的干扰和噪声3移动通信的基本技术移动通信的基本技术4移动通信的组网技术移动通信的组网技术53.移动通信的噪声与干扰移动通信的噪声与干扰3.13.1噪声和干扰的根本概念噪声和干扰的根本概念3.23.2邻道干扰邻道干扰3.33.3同道干扰同道干扰3.43.4互调干扰互调干扰移动通信系统是干扰受限系统！如何在强干扰下检测出微弱的有用信号？3.1噪声和干扰的根本概念噪声和干扰的根本概念干扰和噪声无处不在！干扰和噪声无处不在！大 气 噪 声热 噪 声宇 宙 噪 声自 然 噪 声人 为 噪 声外 部

2、噪 声散 弹 噪 声热 噪 声电 源 噪 声内 部 噪 声噪 声噪声的来源及分类：噪声的来源及分类：噪声是指使通信质量受到损害的，且与所传输的信号无关的各种形式的寄生干扰的总称。3.1噪声和干扰的根本概念噪声和干扰的根本概念噪声的来源及分类：噪声的来源及分类：依据特征不同，噪声可分为单频噪声，脉冲噪声和起伏依据特征不同，噪声可分为单频噪声，脉冲噪声和起伏噪声三种。噪声三种。单频噪声：一种连续波的干扰如外台信号，它可视为单频噪声：一种连续波的干扰如外台信号，它可视为一个已调正弦波，但其幅度、频率或相位是事先不能预知的。一个已调正弦波，但其幅度、频率或相位是事先不能预知的。脉冲噪声：突发的幅度较大

3、，而持续时间较短的脉冲。如脉冲噪声：突发的幅度较大，而持续时间较短的脉冲。如汽车发动机所产生的点火噪声。汽车发动机所产生的点火噪声。起伏噪声：以热噪声、散弹噪声及宇宙噪声为代表的噪声。起伏噪声：以热噪声、散弹噪声及宇宙噪声为代表的噪声。这些噪声可认为是一种高斯噪声，且在相当宽的频率范围内具这些噪声可认为是一种高斯噪声，且在相当宽的频率范围内具有平坦的功率谱密度。有平坦的功率谱密度。3.1噪声和干扰的根本概念噪声和干扰的根本概念3.1噪声和干扰的根本概念噪声和干扰的根本概念另根据统计测试说明，噪声强度随地点的分布近似服从对数正态分布另根据统计测试说明，噪声强度随地点的分布近似服从对数正态分布 邻

4、道干扰定义及来源：指来自于相邻或相近频道的邻道干扰定义及来源：指来自于相邻或相近频道的干扰。邻道干扰的来源如下：干扰。邻道干扰的来源如下：来自相邻假设干波道的寄生辐射来自相邻假设干波道的寄生辐射移动通信网内邻近工作频道引入的干扰移动通信网内邻近工作频道引入的干扰 调制边带扩展干扰：指话音信号经调频后，某些边带频调制边带扩展干扰：指话音信号经调频后，某些边带频率或边频分量落入邻道接收机的通带内，造成调制边带扩展率或边频分量落入邻道接收机的通带内，造成调制边带扩展而干扰邻道。而干扰邻道。具体表现：移动台靠近基站时，移动台发射机的调制边具体表现：移动台靠近基站时，移动台发射机的调制边带扩展和边带辐射

5、噪声对正在工作的基站接收机产生的干扰。带扩展和边带辐射噪声对正在工作的基站接收机产生的干扰。3.2邻道干扰邻道干扰实例实例1 1：MSMSA A移动到小区的边缘，这时移动到小区的边缘，这时BSBS接收到来自接收到来自MSMSA A的的信号很弱。而信号很弱。而MSMSB B正接近于此小区的正接近于此小区的BSBS且工作于邻近频道。在且工作于邻近频道。在这种情况下，这种情况下，MSMSB B将对将对BSBS接收接收MSMSA A的信号产生较强的邻道干扰。的信号产生较强的邻道干扰。这种干扰情况也称作这种干扰情况也称作远近效应远近效应。3.2邻道干扰邻道干扰减小远近效应的有效措施如下：减小远近效应的有

6、效措施如下：防止相邻或相近的频道在同一个小区使用。防止相邻或相近的频道在同一个小区使用。采用功率控制技术，使所有移动台发射的信采用功率控制技术，使所有移动台发射的信号在到达基站时的功率大致相同号在到达基站时的功率大致相同实例实例1 1实例实例2 2实例实例2 2：克服邻道干扰有以下措施：克服邻道干扰有以下措施：严格限制调制信号带宽，如采用邻道干扰滤波器严格限制调制信号带宽，如采用邻道干扰滤波器降低发射机本身的边带噪声功率；降低发射机本身的边带噪声功率；在无线近区设置强信号吸收装置；在无线近区设置强信号吸收装置；移动台采用自动功率控制装置；移动台采用自动功率控制装置；网络设计时加大频道间隔，或使

7、相邻的频道不在同一小网络设计时加大频道间隔，或使相邻的频道不在同一小区甚至相邻小区内使用；区甚至相邻小区内使用；加大移动台与移动台之间，基站收发机之间的收发频率加大移动台与移动台之间，基站收发机之间的收发频率差。如差。如GSMGSM系统是系统是45MHz45MHz。3.2邻道干扰邻道干扰同频复用：在蜂窝系统中为提高频率利用率将一组频率分同频复用：在蜂窝系统中为提高频率利用率将一组频率分配给相隔一定距离的多个效劳小区使用。配给相隔一定距离的多个效劳小区使用。同道干扰也称同频干扰是指所有落在接收机通带范围同道干扰也称同频干扰是指所有落在接收机通带范围内的与有用信号频率相同的无用信号的干扰。由于频率

8、相同，内的与有用信号频率相同的无用信号的干扰。由于频率相同，因而无法滤除和抑制它。因而无法滤除和抑制它。复用距离越近，同频干扰就越大，但频率利用率越高复用距离越近，同频干扰就越大，但频率利用率越高复用距离越远，同频干扰就越小，但频率利用率越低复用距离越远，同频干扰就越小，但频率利用率越低射频射频RFRF防护比：保证接收信号的质量，必须使接收防护比：保证接收信号的质量，必须使接收端的有用信号电平与干扰电平之比端的有用信号电平与干扰电平之比S/IS/I大于某个数值。大于某个数值。3.3 同道干扰同频干扰同道干扰同频干扰实例：在实例：在CDMACDMA系统中，所有用户使用的是同一个工作频率，系统中，

9、所有用户使用的是同一个工作频率，因而其远近效应更为突出！因而其远近效应更为突出！改善同频道干扰主要采用以下几种措施：改善同频道干扰主要采用以下几种措施：1 1调整基站发动机功率或天线高度，使重叠区落在人烟稀调整基站发动机功率或天线高度，使重叠区落在人烟稀少的地区。实际操作难以把握少的地区。实际操作难以把握 2 2合理规划基站布局、配置工作频率。合理规划基站布局、配置工作频率。3 3在满足一定通信质量要求前提下降低频率复用次数。在满足一定通信质量要求前提下降低频率复用次数。4 4采用定向天线，减少同频干扰。采用定向天线，减少同频干扰。3.3 同道干扰同频干扰同道干扰同频干扰1 1、互调干扰的产生

10、原因、互调干扰的产生原因互调干扰：当两个或多个不同频率的信号同时输入到非互调干扰：当两个或多个不同频率的信号同时输入到非线性电路时，由于非线性的作用，会产生许多谐波和组合频线性电路时，由于非线性的作用，会产生许多谐波和组合频率分量互调产物，当互调产物与所需信号频率相接近且率分量互调产物，当互调产物与所需信号频率相接近且电平足够大时会顺利地通过接收机而对有用信号形成干扰，电平足够大时会顺利地通过接收机而对有用信号形成干扰，即为互调干扰。即为互调干扰。2 2、互调干扰产生的条件：、互调干扰产生的条件：系统中存在非线性器件；系统中存在非线性器件；互调产物落在了有用信号频谱范围之内而进入到接收互调产物

11、落在了有用信号频谱范围之内而进入到接收机；机；输人信号的功率足够大，产生了幅度较大的互调干扰输人信号的功率足够大，产生了幅度较大的互调干扰成分。成分。对接收机互调而言，所有干扰发射机和被干扰接收机对接收机互调而言，所有干扰发射机和被干扰接收机同时工作同时工作无线系统间，系统内频率和功率关系不协调无线系统间，系统内频率和功率关系不协调3.4互调干扰互调干扰3.4互调干扰互调干扰3 3、常见互调产物的类型、常见互调产物的类型三阶互调干扰类型三阶互调干扰类型2 2信号三阶互调：信号三阶互调：2A-B 2A-B三阶三阶I I型型3 3信号三阶互调：信号三阶互调：A+B-CA+B-C三阶三阶II II型

12、型五阶互调产物五阶互调产物3A-2B3A-2B，3A-B-C3A-B-C，2A+B-2C2A+B-2C，2A+B-C-D2A+B-C-D，A+B+C-2DA+B+C-2D，A+B+C-D-E A+B+C-D-E a3a5a3a5，故一般只考虑三阶互调干扰，故一般只考虑三阶互调干扰 3.4互调干扰互调干扰N个等间隔信道间的三阶互调干扰频率关系fx、fi、fj、fk分别为x、i、j、k信道的载频 fi=f0+BCifj=f0+BCj fk=f0+BCkCi是频道序号B1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12f03.4互调干扰互调干扰三阶I型三阶II型3 3、判断互调产物的方法、判断互调

13、产物的方法差值列阵法差值列阵法工程上常用差值列阵法判断差值列阵法判断信道间是否存在三阶互调干扰。根据信道序号来判断三阶互调情况。任意两个信道序号之差相等即Dxi=Djk，就构成无三阶互调信道组。频率利用率低，频道数量大，适用于信道数不多的情况注意：此时三阶互调依然存在，只未落入本系统工作频道注意：此时三阶互调依然存在，只未落入本系统工作频道内，但可能对其他系统产生干扰内，但可能对其他系统产生干扰 。3.4互调干扰互调干扰实例实例1 1：给定给定1 1，3 3，4 4，1111，1717，2222，2626号信道，问是号信道，问是否存在三阶互调干扰？否存在三阶互调干扰？解：根据三阶互调公式，其信

14、道序号差值如下图解：根据三阶互调公式，其信道序号差值如下图图中无相同数值，表示无三阶互调！图中无相同数值，表示无三阶互调！3.4互调干扰互调干扰实例实例2 2：给定给定1 1，2 2，4 4，8 8，1 13 3，2 21 1，3131号信道，问是否号信道，问是否存在三阶互调干扰？存在三阶互调干扰？图中无相同数值，表示无三阶互调图中无相同数值，表示无三阶互调 3.4互调干扰互调干扰解：根据三阶互调公式，其信道序号差值如图所示4 4、发射机互调干扰、发射机互调干扰产生原因：产生原因：发射机互调干扰的产生主要是因为在基站使用了多部工作于不同频率的发射机，由于这些发射机离得很近，信号通过电磁耦合或其

15、他途径窜人另一个发射机中并通过末级功放等非线性处理而产生互调。3.4互调干扰互调干扰互调产物受到的全部损耗为互调产物受到的全部损耗为L=Lc+Li+LpL=Lc+Li+Lp耦合损耗耦合损耗LcLc：发射机：发射机1 1的输出功率与进入发射机的输出功率与进入发射机2 2的输出端的的输出端的功率之比，分用天线时垂直别离隔离度较大。一般大于功率之比，分用天线时垂直别离隔离度较大。一般大于30dB30dB互调转换损耗互调转换损耗LiLi：在发射机：在发射机2 2输出端上，来自发射机输出端上，来自发射机1 1的功率的功率与来自发射机与来自发射机2 2的信号产生的互调产物的功率之比，一般为的信号产生的互调

16、产物的功率之比，一般为520dB520dB，典型值为，典型值为15dB15dB，且与频距有关。，且与频距有关。传输损耗传输损耗LpLp：发射机：发射机2 2输出端到被干扰接收机输入端间互调干输出端到被干扰接收机输入端间互调干扰信号的传输损耗。扰信号的传输损耗。3.4互调干扰互调干扰解决方法：解决方法：天线共用器：多台发射机共用一付天线，或天线合路通过天线共用器：多台发射机共用一付天线，或天线合路通过3dB3dB耦合器、单向环形器、谐振腔天线共用器耦合器、单向环形器、谐振腔天线共用器尽量增大发射机间的耦合损耗，如分用天线时，加大发射机尽量增大发射机间的耦合损耗，如分用天线时，加大发射机天线间距离

17、；采用单向隔离器件，并增大频率间隔离度。天线间距离；采用单向隔离器件，并增大频率间隔离度。系统系统设计时，尽量选用无三阶互调信道组工作系统系统设计时，尽量选用无三阶互调信道组工作 为减小为减小MSMS发射机互调干扰采用自动功率控制发射机互调干扰采用自动功率控制3.4互调干扰互调干扰适用于少发射机的天线共用器适用于少发射机的天线共用器传输损耗：传输损耗：正向传输损耗0.8dB 反向传输损耗20dB3.4互调干扰互调干扰适用于多发射机的天线共用器适用于多发射机的天线共用器3.4互调干扰互调干扰5 5、接收机互调干扰、接收机互调干扰产生原因：产生原因：接收机前端带宽比较宽，多个强干扰进入前端接收机前

18、端带宽比较宽，多个强干扰进入前端电路，经过高频放大器和混频器等非线性处理，就会电路，经过高频放大器和混频器等非线性处理，就会产生一些互调产物，对所接收的信号产生干扰。接收产生一些互调产物，对所接收的信号产生干扰。接收机互调干扰在基站和移动台中都可能发生。机互调干扰在基站和移动台中都可能发生。产生情况：产生情况：移动台接收机互调：基站忙时，多个发射机同时工移动台接收机互调：基站忙时，多个发射机同时工作。作。基站接收机互调：基站附近多个移动台同时工作。基站接收机互调：基站附近多个移动台同时工作。3.4互调干扰互调干扰解决方法：解决方法：减小接收机前端的非线性程度，即减小互调产物的幅度。减小接收机前

19、端的非线性程度，即减小互调产物的幅度。提高接收机前端的选择性，抑制干扰信号的侵入。提高接收机前端的选择性，抑制干扰信号的侵入。MSMS采用自动功率控制，防止有强干扰信号侵入接收机形成采用自动功率控制，防止有强干扰信号侵入接收机形成较强的互调干扰。较强的互调干扰。减小无线区半径，降低最大接收电平减小无线区半径，降低最大接收电平 。尽量选用无三阶互调信道组。尽量选用无三阶互调信道组。3.4互调干扰互调干扰作业1 1、移动通信系统中主要干扰有哪些？、移动通信系统中主要干扰有哪些？2 2、互调产物产生的原因是什么？、互调产物产生的原因是什么？3 3、减小发射机和接收机互调干扰的措施是什么？、减小发射机

20、和接收机互调干扰的措施是什么？4 4、发射机、发射机T1T2T1T2输出功率为输出功率为10W,10W,发射机互调转效损耗为发射机互调转效损耗为15dB15dB，单向，单向器正向损耗插入损耗为器正向损耗插入损耗为1dB1dB，反向隔离度为，反向隔离度为20dB20dB，混合电器，混合电器正向损耗为正向损耗为3dB,3dB,隔离度为隔离度为25dB25dB，试求到达天线上的互调产物的功，试求到达天线上的互调产物的功率率dBwdBw。5 5、给出一组工作频率：、给出一组工作频率：150.050MHz150.050MHz，150.275MHz150.275MHz，150.350MHz150.350MHz，150.375MHz150.375MHz，150.525MHz150.525MHz，150.950MHz150.950MHz，试判断这组频率是否有，试判断这组频率是否有3 3阶互调分量落入有用频道之内？给出判断的方法。阶互调分量落入有用频道之内？给出判断的方法。