无线环境下的噪声与干扰精选PPT.ppt
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1、关于无线环境下的噪声与干扰第1页,讲稿共53张,创作于星期二学习目标学习目标理解常见的各类噪声与干扰,如同频干扰、理解常见的各类噪声与干扰,如同频干扰、邻频干扰、互调干扰、时隙干扰和码间干扰邻频干扰、互调干扰、时隙干扰和码间干扰等。等。了解某些抑制噪声和干扰的技术。了解某些抑制噪声和干扰的技术。第2页,讲稿共53张,创作于星期二 通常认为,通信系统中任何不需要的信号都通常认为,通信系统中任何不需要的信号都是噪声或干扰。噪声和干扰是使通信性能变坏的是噪声或干扰。噪声和干扰是使通信性能变坏的重要原因。接收机能否正常工作,不仅取决于接重要原因。接收机能否正常工作,不仅取决于接收机输入信号的大小,而且
2、取决于噪声和干扰的收机输入信号的大小,而且取决于噪声和干扰的大小。大小。第3页,讲稿共53张,创作于星期二2.6.1 2.6.1 噪声噪声内部噪声内部噪声:主要是指热噪声,它的瞬时值服从高斯分布主要是指热噪声,它的瞬时值服从高斯分布,又又称高斯噪声或白噪声。称高斯噪声或白噪声。外部噪声外部噪声:包括自然噪声和人为噪声,自然噪声主要有大包括自然噪声和人为噪声,自然噪声主要有大气噪声、太阳噪声和银河噪声,人为噪声是由汽车气噪声、太阳噪声和银河噪声,人为噪声是由汽车点火系统、电机电器、电力线等产生的电磁辐射造点火系统、电机电器、电力线等产生的电磁辐射造成。成。第4页,讲稿共53张,创作于星期二图图2
3、-45 2-45 外部噪声的功率与频率关系外部噪声的功率与频率关系 第5页,讲稿共53张,创作于星期二 图图2-452-45中,中,K(K(玻尔兹曼常数玻尔兹曼常数)=1.3810)=1.3810-23-23 W/KHzW/KHz,To=2900KTo=2900K为绝对温度,为绝对温度,BiBi为接收机带宽。由图可见,当工作为接收机带宽。由图可见,当工作频率在频率在150MHz150MHz以上时,大气噪声和宇宙噪声以上时,大气噪声和宇宙噪声(太阳噪声和银太阳噪声和银河噪声总称河噪声总称)都比接收机内部噪声小,基本上可不考虑。都比接收机内部噪声小,基本上可不考虑。在在1000MHz1000MHz
4、以下频段,人为噪声较大,尤其是城市噪以下频段,人为噪声较大,尤其是城市噪声影响较大,在移动通信系统设计时应给予重点考虑声影响较大,在移动通信系统设计时应给予重点考虑第6页,讲稿共53张,创作于星期二2.6.2 2.6.2 电台本身产生的干扰电台本身产生的干扰发射机噪声发射机噪声:发射机寄生辐射发射机寄生辐射:接收机寄生响应接收机寄生响应:第7页,讲稿共53张,创作于星期二发射机噪声发射机噪声:主要是由振荡器、倍频器、调制器以及电主要是由振荡器、倍频器、调制器以及电源脉冲等造成的。源脉冲等造成的。发射机噪声的大小不仅与主振级信噪比有关,发射机噪声的大小不仅与主振级信噪比有关,而且与倍频器的倍频次
5、数有着密切关系而且与倍频器的倍频次数有着密切关系 第8页,讲稿共53张,创作于星期二发射机寄生辐射发射机寄生辐射:获得高频信号的方法有两种:一种是由频率较低的主振级获得高频信号的方法有两种:一种是由频率较低的主振级经多次倍频而获得,另一种由频率合成器获得。经多次倍频而获得,另一种由频率合成器获得。在获得高频载频的同时,还会产生大量的谐波或组在获得高频载频的同时,还会产生大量的谐波或组合频率成分。它们随着高频信号一起辐射出去时,合频率成分。它们随着高频信号一起辐射出去时,称寄生辐射。称寄生辐射。为减小寄生辐射,应力求减小倍频次数,同时各级为减小寄生辐射,应力求减小倍频次数,同时各级倍频器输出应具
6、有良好滤波、屏蔽隔离。倍频器输出应具有良好滤波、屏蔽隔离。第9页,讲稿共53张,创作于星期二接收机寄生响应接收机寄生响应:接收机除接收所需的有用信号外,同时还可能接收机除接收所需的有用信号外,同时还可能接收其它的无用信号。接收其它的无用信号。通常将接收机对无用信号的通常将接收机对无用信号的响应,称为寄生响应响应,称为寄生响应。为减少接收机寄生响应,应力求减少本振的倍为减少接收机寄生响应,应力求减少本振的倍频次数,同时接收机输入电路、高频放大器应具有频次数,同时接收机输入电路、高频放大器应具有足够好的选择性。足够好的选择性。第10页,讲稿共53张,创作于星期二2.6.3 2.6.3 组网产生的干
7、扰组网产生的干扰邻道干扰邻道干扰:互调干扰互调干扰 :同频干扰:同频干扰:第11页,讲稿共53张,创作于星期二同频干扰同频干扰:由由相相同同频频率率的的无无用用信信号号所所造造成成的的干干扰扰,即即为为同同频频干干扰扰,也也称称为为共共道道干干扰扰。事事实实上上,凡凡是是无无用用信信号号的的载载频频与与有有用用信信号号的的载载频频相相同同,并并对对接接收收同同频频有有用用信信号号的的接接收收机机造造成成的干扰都称为同频道干扰。的干扰都称为同频道干扰。第12页,讲稿共53张,创作于星期二 蜂窝系统中采用了频率复用技术,显然同频道的蜂窝系统中采用了频率复用技术,显然同频道的无限小区相距较远,它们之
8、间的空间隔离度就越大,无限小区相距较远,它们之间的空间隔离度就越大,同频道干扰就越小,但频率利用率就低。同频道干扰就越小,但频率利用率就低。为了避免同频干扰,必须保证接收机输入端的信号为了避免同频干扰,必须保证接收机输入端的信号/同频干扰同频干扰9dB9dB,C C为有用信号,为有用信号,I I为干扰信号,该干扰为干扰信号,该干扰比与调制方式、电波传播特性等有关。比与调制方式、电波传播特性等有关。第13页,讲稿共53张,创作于星期二 为为了了克克服服同同频频干干扰扰,在在系系统统组组网网设设计计中中可可采采用用以以下下方方法:法:(1 1)增增加加两两个个同同频频道道小小区区间间的的间间距距,
9、同同时时频频道道配配置置进进行行优优化化调整。调整。(2 2)更更改改天天线线的的安安装装位位置置,把把基基站站天天线线依依墙墙架架设设在在高高层层建建筑筑的的侧侧面面,或或安安装装在在室室内内,这这样样能能有有效效地地抑抑制制来来自自另另一一侧侧的的同同频频道小区内移动台发射的上行同频道干扰信号。道小区内移动台发射的上行同频道干扰信号。(3 3)降降低低发发射射功功率率电电平平:降降低低移移动动台台发发射射功功率率可可以以减减小小上上行行同同频频干干扰扰,但但为为保保证证建建筑筑物物内内手手机机用用户户的的通通信信,发发射射功功率率还还不不能能降降得得太太低低,降降低低基基站站发发射射功功率
10、率可可以以减减少少它它对对其其他他同同频频道道小小区区内移动台的干扰,但可能会引入过多的盲区。内移动台的干扰,但可能会引入过多的盲区。第14页,讲稿共53张,创作于星期二(4 4)使用不连续发射()使用不连续发射(DTXDTX)可有效改善无线的干扰环境。)可有效改善无线的干扰环境。(5 5)使用调频技术可有效地改善)使用调频技术可有效地改善 无线信号的传输质量,无线信号的传输质量,特别是慢速移动体的传输质量。特别是慢速移动体的传输质量。(6 6)降低基站天线高度:在相当平坦的地面上降低基)降低基站天线高度:在相当平坦的地面上降低基站天线高度对减少同频道干扰和邻频道干扰非常有效。站天线高度对减少
11、同频道干扰和邻频道干扰非常有效。第15页,讲稿共53张,创作于星期二(7 7)天线方向去耦:利用小区定向天线水平方向图中不同方)天线方向去耦:利用小区定向天线水平方向图中不同方向角之间的天线增益差,调整产生干扰的基站天线方向角。向角之间的天线增益差,调整产生干扰的基站天线方向角。(8 8)天线向下倾斜)天线向下倾斜(9 9)分集接收)分集接收(1010)分层小区结构:通过调整最低接入电平参数及切)分层小区结构:通过调整最低接入电平参数及切换参数来使上层小区专为高架桥及高层用户服务,基站换参数来使上层小区专为高架桥及高层用户服务,基站天线架设较高,使用的频率不复用,采用大区制其覆盖天线架设较高,
12、使用的频率不复用,采用大区制其覆盖范围很大。下层小区则为其他用户服务,频率可以复用。范围很大。下层小区则为其他用户服务,频率可以复用。第16页,讲稿共53张,创作于星期二邻道干扰邻道干扰:邻道干扰是指相邻的或邻近的信道之间的干扰,即干扰邻道干扰是指相邻的或邻近的信道之间的干扰,即干扰台邻频道功率落入接收邻频道接收机通带内所造成的干扰。台邻频道功率落入接收邻频道接收机通带内所造成的干扰。在多频道共用的移动通信系统组网中,如图在多频道共用的移动通信系统组网中,如图2-462-46所示。所示。第17页,讲稿共53张,创作于星期二图图2-46 2-46 邻道干扰示意图邻道干扰示意图第18页,讲稿共53
13、张,创作于星期二 邻道干扰主要是由移动台发信机的调制边带扩展和边带邻道干扰主要是由移动台发信机的调制边带扩展和边带噪声辐射造成的。噪声辐射造成的。欲减少调制边带扩展干扰,必须严格欲减少调制边带扩展干扰,必须严格限制移动台的发射机频偏。限制移动台的发射机频偏。为了克服邻道干扰,在系统组网设计中可采用以下方法:为了克服邻道干扰,在系统组网设计中可采用以下方法:(1(1)频率规划优化调整:如果存在邻频道干扰的相邻)频率规划优化调整:如果存在邻频道干扰的相邻小区间的小区间的C/I-9dBC/I-9dB时,则需要对蜂窝系统的频率规划重时,则需要对蜂窝系统的频率规划重新进行优化调整。新进行优化调整。第19
14、页,讲稿共53张,创作于星期二(2 2)减小场强变化的范围:例如,降低基站发射功率)减小场强变化的范围:例如,降低基站发射功率以缩小服务区,移动台采用自动功率控制。以缩小服务区,移动台采用自动功率控制。(3 3)设置基站天线近区强信号吸收转置:对近区来的)设置基站天线近区强信号吸收转置:对近区来的强信号,可控制天线自动地降低增益。强信号,可控制天线自动地降低增益。(4 4)降低同频道干扰的措施大多可用于减少邻频道干)降低同频道干扰的措施大多可用于减少邻频道干扰。扰。第20页,讲稿共53张,创作于星期二互调干扰互调干扰 :互调干扰是指两个或多个不同频率信号作用在互调干扰是指两个或多个不同频率信号
15、作用在通信设备的非线性器件上,将互相调制产生新频率通信设备的非线性器件上,将互相调制产生新频率信号输出,如果该新频率正好落在接收机共用信道信号输出,如果该新频率正好落在接收机共用信道带宽内,则构成对该接收机的干扰,成为互调干扰带宽内,则构成对该接收机的干扰,成为互调干扰。互调干扰的起因是由于器件的非线性造成的互调干扰的起因是由于器件的非线性造成的。在移动通信系统中,造成互调干扰主要有三个在移动通信系统中,造成互调干扰主要有三个方面:方面:发射机互调、接收机互调以及在天线、馈线发射机互调、接收机互调以及在天线、馈线、双工器等处、双工器等处 第21页,讲稿共53张,创作于星期二(1 1)发射机互调
16、)发射机互调 发射机互调是发射机互调是基站使用多部不同频率的发射机基站使用多部不同频率的发射机所产生的所产生的特殊干扰。特殊干扰。因为多部发射机设置在同一个地点时,它们的信号可因为多部发射机设置在同一个地点时,它们的信号可能通过电磁耦合或其他途径串入其他的发射机中,从而产能通过电磁耦合或其他途径串入其他的发射机中,从而产生互调干扰。生互调干扰。发射机末级功率放大器通常工作在非线性状态,经天线或发射机末级功率放大器通常工作在非线性状态,经天线或其他渠道耦合进来的无用信号,与发射信号产生相互调制,就其他渠道耦合进来的无用信号,与发射信号产生相互调制,就产生了发射机互调。产生了发射机互调。第22页,
17、讲稿共53张,创作于星期二 图图2-47 2-47 发射机互调发射机互调 第23页,讲稿共53张,创作于星期二 如图如图2-472-47所示,发射机的信号频率为所示,发射机的信号频率为f fB B,经损耗,经损耗L(dB)L(dB),进入频率为,进入频率为f fA A的发射机,在发射机的发射机,在发射机A A中产生互调中产生互调制。其中,三阶互调产物为制。其中,三阶互调产物为2f2fA A-f-fB B和和2f2fB B-f-fA A,互调产物又,互调产物又通过天线辐射出去,因而造成互调干扰尤其是通过天线辐射出去,因而造成互调干扰尤其是2f2fA A-f-fB B的电平的电平较高,影响较大。同
18、样,当发射机较高,影响较大。同样,当发射机A A的信号进入发射机的信号进入发射机B B时,时,也会产生也会产生2f2fB B-f-fA A和和2f2fA A-f-fB B互调产物。互调产物。第24页,讲稿共53张,创作于星期二 一般情况下,可以将三阶互调干扰归纳为两种类型,一般情况下,可以将三阶互调干扰归纳为两种类型,即即两信号三阶互调和三信号三阶互调两信号三阶互调和三信号三阶互调,分别表示为:,分别表示为:2f 2fA A-f-fB B=f=fC C f fA A+f+fB B-f-fC C=f=fD D 等式左边表示三阶互调频率,而等式右边表示三阶等式左边表示三阶互调频率,而等式右边表示三
19、阶互调源信号产生的干扰频率。互调源信号产生的干扰频率。减小发射机互调的措施有加大减小发射机互调的措施有加大 发射机天线之间的隔离发射机天线之间的隔离度、在各发射机之间采用单内隔离器件(如单向环形器、度、在各发射机之间采用单内隔离器件(如单向环形器、3dB3dB定向耦合器等)、高定向耦合器等)、高Q Q值谐振腔等。值谐振腔等。第25页,讲稿共53张,创作于星期二(2)2)接收机互调接收机互调 一般一般接收机前端射频通带较宽接收机前端射频通带较宽,如有两个或多个干扰,如有两个或多个干扰信号,同时进入高级或混频级,由于非线性作用,各干扰信信号,同时进入高级或混频级,由于非线性作用,各干扰信号就会彼此
20、作用产生互调产物。如果互调产物落入接收机频号就会彼此作用产生互调产物。如果互调产物落入接收机频带内,就会形成接收机的互调干扰。带内,就会形成接收机的互调干扰。第26页,讲稿共53张,创作于星期二 为为了了保保证证互互调调干干扰扰在在环环境境噪噪声声电电平平以以下下,一一般般对对接接收收机机的的互互调调指指标标有有严严格格的的要要求求。具具体体减减少少接接收收机机互互调调的的措施如下:措施如下:(1 1)提高接收机射频互调阻抗比,一般要求高于)提高接收机射频互调阻抗比,一般要求高于70dB70dB。(2 2)移动台发射机采用自动功率控制系统,降低接收干)移动台发射机采用自动功率控制系统,降低接收
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