移动通信第三章.ppt

第三章 移动通信中噪声和干扰,移 动 通 信 技术,外部噪声同频干扰互调干扰邻道干扰近端对远端比干扰（远近效应）,第三章 外部噪声和干扰,本章要求：了解外部噪声的种类、特点，了解同频干扰的定义、产生原因、克服方法、射频防卫度的概念；了解互调干扰的定义、产生原因及克服方法，掌握有无三阶互调干扰的判断；了解邻道干扰的定义、引入因素、解决措施，了解近端对远端比干扰的定义、计算、减小措施。,定义：是使通信质量受到伤害、且与信号无关的各种形式的寄生干扰的总称。,分类：接收机内部噪声 接收机外部噪声（天电 宇宙和各种人为噪声）,噪声,干扰,邻道干扰；同频干扰；远近效应；互调干扰；码间干扰；多址干扰；多径干扰；,在进行移动通信的设计、安装及操作的过程中，必须考虑干扰和噪声的来源、特征和它们对信号传输的影响，并采取一定的措施抑制其影响。,噪声和干扰,外部噪声（环境噪声）,种类：自然噪声（大气、太阳和银河噪声）人为噪声（电力、工业设备、高频电器和 汽车发动机点火噪声）,特点：自然噪声主要分布在100MHz以下 人为噪声在30MHz-3GHz的移动通信系统中起主要作用。人为噪声随时间和地点（商业区、居民区、郊区）的不同而出现变化,影响结果：使接收机输出载噪比C/N下降，导致实际灵敏度降低。,干扰同频干扰,在移动通信系统中,为了提高频率利用率,相隔一定距离要重复使用相同的频道,这种方法称作同频道再用。同频道再用带来的问题是同频道干扰,再用距离越近,同频道干扰越大;再用距离越远,同频道干扰越小,但频率利用率也会降低。实际情况下,随着系统规模不断扩大,频率复用度必然增加,从而同频道干扰的产生机率也会大大增加。此外,在移动信道中,还存在着其他各种各样的干扰信号,凡是与有用信号具有相同频率的无用信号(如多径传输形成的多径信号)或者与有用信号具有不同频率,但频差不大,能进入同一接收机通带的无用信号,都能产生同频道干扰。,干扰同频干扰,定义：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。也叫同信道干扰。,产生原因：,（1）采用频率复用技术时，不满足最小同频复用距离。,（2）不同通信系统间信道频率分配不当引起。,（3）系统设备工作在非线性区产生互调所造成的。,克服方法：,（1）频率复用时，保证满足最小同频复用距离。（2）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。,互调干扰是由发射机中的非线性电路产生的。例如,当多部不同频率的发射机设置在同一地点时,它们的信号都可能通过电磁耦合或其他途径窜入其他发射机中。在发射机非线性器件的作用下,会产生许多谐波和组合频率分量,其中与接收机所需信号频率0 相邻近的组合频率分量会顺利地进入接收机而形成干扰。近年来,移动通信发展迅猛,竞争日趋激烈,为提高竞争力,扩大覆盖范围,必然要增加发射机数量,天线架设越来越密集,互调干扰不可避免。,干扰互调干扰,干扰互调干扰,定义：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内对有用信号造成干扰的部分频率信号称为互调干扰。,产生原因：,电路的非线性是造成互调干扰的根本原因。,（1）发射机互调 发射机末端的功率放大器存在非线性特性,（2）接收机互调 接收机中高频放大器或混频器的非线性,互调干扰的判断,假设晶体管的输入端输入信号的频率包括 fi、fj、fk，输出信号为y，根据晶体管的非线性特性：,幂级特性,a0:直流成分，不用考虑,a1x:线性放大，是对有用信号的放大,a2x2:产生二次组合波，如：fifj、fifk、2fi、2fj、fi+fj 2fi 或 2fj 将落在通带外,a3x3:产生三次组合波：（1）两个信号的三阶互调，如：2 fi-fj、2fj-fi、.（2）三个信号的三阶互调，如：fi+fj-fk、fi+fk-fj（3）三次谐波，如：3fi、3fj、3fk,干扰互调干扰,因为2fi-fj fi 或fj，与信号频率相近，所以可能进入接收机通带，产生干扰。,若令：2fi-fj fx 将干扰fx fi+fj-fk fx 将干扰fx,fi+fj-fk fx 也可写成 fi-fk fx-fj,说明：若一个频道组内存在频道序号差值相等就存在互调干扰。,同样方法，可以由a5、a7.分别产生五阶、七阶等互调干扰，但一般a3 a5 a7 所以判别有否互调干扰，主要看是否存在三阶互调干扰。,干扰互调干扰,互调干扰的判断,克服互调干扰方法,减小耦合系数，改善天馈线匹配选用无三阶互调的信道组合理调整各发射机的输出电平,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。发射机与接收机尽量采用双频工作，单频工作时两者 要保持较大距离使移动台有完善的自动功率控制功能。,干扰互调干扰,（1）减小移动台发射机互调措施,（2）减小基站接收机互调措施,所谓邻道干扰是指相邻的或邻近频道信号的相互干扰。相近频道可以是相隔几个或几十个频道。邻道干扰有两个方面，一是由于工作频带紧随的若干频道的寄生边带功率、宽带噪声、杂散辐射等产生的干扰；二是指移动网内，一组空间离散的邻近工作频道引入的干扰。邻道干扰的抑制涉及到发信机的寄生辐射、接收机选择性及邻近频道间隔等因素，移动台发信机的寄生辐射影响作为主要干扰，基站发信机的影响不大。,干扰邻道干扰,干扰邻道干扰,定义：邻道干扰是一种来自相邻或相近频道的干扰。,是不可以避免，只可以减小的。,引入因素：1.发信机边带扩展（发信频谱太宽，漏到邻道）2.发信机边带噪声（宽带噪声延伸到很远）3.发信机的杂散辐射（本振的谐波、互调等落到邻道）4.来自蜂窝内的邻道干扰（频距较小所引发的）,抑制方法载波与邻道干扰功率之比,设计准则：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。,从干扰信号发射机的角度：降低干扰发射机的邻道干扰与载波比1/S1 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：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S2），增强被干扰接收机抗邻道干扰能力。要求S270dB,抑制方法接收机滤波器阻带衰减,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减。,作用：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。,A=Klog2(f2/f1),K(dB/Oct)-衰减斜率,f1=f/2 f2=fu-(fd+f/2)fd为波道中心频率fu为干扰波道频率f为波道间隔,干扰邻道干扰,如果有用信号源距离接收机较邻道干扰源更远，则接收机必须附加隔离度来抵消距离损耗之差。,抑制方法隔离度,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：,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相隔波道数Q加以平衡。,Q=(f2-f1)/f,干扰邻道干扰,解决邻道干扰的措施：,提高邻道选择性-提高对相邻频道干扰的抑制能力提高阻带衰减-提高对相近频道干扰的抑制能力合理信道分配-同一频道组频道之间设置相隔波道数,干扰邻道干扰,解决邻道干扰的主要方法,干扰近端对远端比干扰（远近效应）,当基站同时接收两个距离不同的移动台的信号时，如果两个移动台发信机以相同的频率工作，具有相等的发射功率，则基站接收远端来的移动台的有用信号被近端的淹没。,干扰近端对远端比干扰（远近效应）,定义：由于接收点位置和两个分开的发信机之间路径损耗不同而引起的接收功率差称为近端对远端比干扰。,近端对远端比干扰的计算：,例：当一个基站同时接收两个移动台发来的信号，一个移动台离基站0.1km，另一个离基站15km，此时近端对远端的干扰：,如果要求接收机信号干扰比为15dB，需要接收机提供的隔离度为：87+15=102dB,减小近端对远端比干扰的措施：,（1）进行频率规划时，尽量分开同一频道组的各相邻频道间隔，以提供足够的隔离度。,（2）采用扩频技术，提高自身抗干扰能力。,（3）移动台采用自动功率控制（APC）技术。,（4）改进设备制造技术，提高滤波器的带外抑制能力，降低发信机的寄生辐射。,干扰近端对远端比干扰（远近效应）,总 结,外部噪声：种类、特点、影响同频干扰：定义、产生原因、克服方法互调干扰：定义、原因（发射机，接收机）、有无三阶互调干扰的判断、克服方法（MS发射机，BS接收机）邻道干扰：定义、引入因素、抑制方法（载波邻道干扰比、接收滤波器阻带衰减、隔离度）、解决措施远近效应：定义、计算、减小措施,作 业,1.影响移动通信的主要干扰有哪些？2.设MS1和MS2距基站分别为15km和0.88km，计算近端对 远端比干扰，若BS接收机要求C/I=17dB，则该接收机必 须有多大的隔离度？3.试检验频道序号为1，2，12，20，24，和26的频道组是 否为无三阶互调的相容频道组？,