移动通信 第4章 噪声与干扰
3-移动通信的噪声和干扰
作业
1、移动通信系统中主要干扰有哪些？
2、互调产物产生的原因是什么？ 3、减小发射机和接收机互调干扰的措施是什么？ 4、已知发射机T1T2输出功率为10W,发射机互调转效损耗为15dB， 已知单向器正向损耗（插入损耗）为1dB，反向隔离度为20dB， 混合电器正向损耗为3dB,隔离度为25dB，试求到达天线上的互调 产物的功率（dBw）。 5、给出一组工作频率：150.050MHz，150.275MHz，150.350MHz， 150.375MHz，150.525MHz，150.950MHz，试判断这组频率是否有 3阶互调分量落入有用频道之内？给出判断的方法。
3.1噪声和干扰的基本概念
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。
大气 噪声 自然 噪声 外部 噪声 人为 噪声 噪声 热噪 声 内部 噪声 散弹 噪声 电源 噪声 宇宙 噪声 热噪 声
3.1噪声和干扰的基本概念
噪声的来源及分类：
依据特征不同，噪声可分为单频噪声，脉冲噪声和起伏噪声三种。
耦合损耗Lc：发射机1的输出功率与进入发射机2的输出端的功率之 比，分用天线时垂直分离隔离度较大。一般大于30dB
互调转换损耗Li：在发射机2输出端上，来自发射机1的功率与来自 发射机 2 的信号产生的互调产物的功率之比，一般为 5~20dB ，典型值 为15dB，且与频距有关。
传输损耗Lp：发射机2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。
3.4互调干扰
1、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
通信原理(第四章)
27
第4章 信 道 章
四进制编码信道模型
0 0
1 送
端
发
1
收 端
接
2
2
3
3
28ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第4章 信 道 章
4.4 信道特性对信号传输的影响 恒参信道的影响 恒参信道对信号传输的影响是确定的或者 是变化极其缓慢的。因此，其传输特性可以 等效为一个线性时不变网络。 只要知道网络 的传输特性，就可以采用信号分析方法，分 析信号及其网络特性。 线性网络的传输特性可以用幅度频率特 性和相位频率特性来表征。 现在我们首先讨论 理想情况下的恒参信道特性。
平流层 60 km 对流层 10 km 0 km 地 面
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第4章 信 道 章
电离层对于传播的影响 反射 散射
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第4章 信 道 章
电磁波的分类： 电磁波的分类： 地波 频率 < 2 MHz 有绕射能力 距离： 距离：数百或数千千米 天波 频率： 频率：2 ~ 30 MHz 特点： 特点：被电离层反射 一次反射距离： 一次反射距离：< 4000 km 寂静区： 寂静区：
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第4章 信 道 章
4.2 有线信道
明线
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第4章 信 道 章
对称电缆：由许多对双绞线组成， 对称电缆：由许多对双绞线组成，分非屏蔽 （UTP）和屏蔽（STP）两种。 ）和屏蔽（ ）两种。
塑料外皮
双绞线（ 5对）
图4-9 双绞线
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第4章 信 道 章
同轴电缆
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第4章 信 道 章
n2 n1 折射率
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第4章 信 道 章
4.3.2 编码信道模型
调制信道对信号的影响是通过k(t)和 使已调信号发生波形 调制信道对信号的影响是通过 和n(t)使已调信号发生波形 失真。 失真。 编码信道对信号的影响则是一种数字序列的变换， 编码信道对信号的影响则是一种数字序列的变换，即将 一种数字序列变成另一种数字序列。 一种数字序列变成另一种数字序列。误码 输入、输出都是数字信号， 输入、输出都是数字信号，关心的是误码率而不是信号 失真情况，但误码与调制信道有关， 失真情况，但误码与调制信道有关，无调制解调器时误码由 发滤波器设计不当及n(t)引起 引起。 收、发滤波器设计不当及 引起。 编码信道模型是用数字的转移概率来描述。 编码信道模型是用数字的转移概率来描述。
移动通信干扰和噪声考试题
移动通信干扰和噪声考试题一、填空题1.移动通信中减小互调干扰的三种类型滤波器是通带滤波器、阻带滤波器和（陷波器）。
2.发射机和接收机之间处于正常工作状态，两者都调谐到所需要的（160.35MHz）信道上。
3.如果要消除互调分量，在两个发射机相互靠得很近的情况下，必须没有重大的（耦合）损耗是很重要的。
4.发射机A和发射机B同时发射信号并能进入接收机，则接收机就产生（互调分量）。
5.天线共用器用于保持（发射机/接收机）特别在相邻的工作频率之间有一个高隔离电平。
6.陷波式空腔谐振器被设计成只抑制一个单一（窄带频率），而在工作频带内的其他频率全通过。
7.由与需要信号频率相同的非需要信号所造成的干扰，国家标准定名为（同波道干扰）。
8.两个或更多个发射机互相靠得很近时，每个发射机与其他发射机之间通常通过天线系统（耦合）。
二、单项选择题1.互调分量在两个发射机中产生，两个发射机之间的频率差是（C）。
A、0.13MHzB、0.14MHzC、0.15MHzD、0.16MHz2.我国大容量移动通信系统体制规定，信道间隔为（D）。
A、10kHzB、15kHzC、20kHzD、25kHz3.理论分析表明，调频信号含有（A）边频分量，倘若其中某些边频分量落入邻道接收机的通带内，那么就产生了邻近波道干扰。
A、无穷多个B、1个C、2个D、3个4.如有可能，可建立一种功率自动控制系统，利用移动台接收到的基地台（A）对移动台发射功率进行自动控制，使移动台驶近基地台时降低发射功率。
A、信号的强度B、信号C、信号干扰D、信号频率5.在移动无线电通信系统中，为了增加频谱利用率，有可能有（D）信道都被分配在一个相同频率上工作，这样就形成一种同波道结构。
A、两条B、三条C、多条D、两条或多条三、多项选择题1.假设A是发射机A的发射频率，B是发射机B的发射频率，则二次谐波频率为（ABCD）。
A、160.35MHzB、159.9MHzC、160.5MHzD、159.79MHz2.共用的基地台已被广泛地应用在共用中继系统中，这些装置是（ABC）。
干扰与噪声
串连电压源 形式
并连电流源
形式
4 从干扰对电路作用的形式分类 （续）
共模干扰：共模干扰又称共态干扰、同 相干扰、对地干扰及纵向干扰。
它是相对于公共的电位基准点(通常为接 地点)，在检测系统的两个输入端子上同时出 现干扰。它虽不直接对测量结果造成影响， 但当信号输入电路不对称时，它会转化为差 模干扰，进而对测量产生影响。
共模干扰等效电路
4 从干扰对电路作用的形式分类 （续）
共模干扰抑制比：
式中： Kd——差增益；
Km——共模增益。
5.1.3 噪声形成干扰的三要素
噪声形成干扰必需具备三个条件，噪声 源、对噪声敏感的接收电路和噪声源到 接收电路之间的耦合通道。 噪声源 耦合通道 接收电路
差模干扰进入电路后使检测系统的一个信号输入端子相对于另一个信号输入端子的电位发生变化即干扰信号与有用信号按电势源串联起来作一起进入输入端
5.1 干扰与噪声
(1)噪声指在信号检测的领域内，检测 系统检测和传输的有用信号以外的一切 信号均被称为噪声。
(2)干扰指具有一定幅值和一定强度、 能够影响检测系统正常工作的噪声被称 为干扰。
差模干扰：差模干扰又称串模干扰、串 联干扰、正态干扰、常模干扰及横向干扰等。
差模干扰进入电路后，使检测系统的一 个信号输入端子相对于另一个信号输入端子 的电位发生变化，即干扰信号与有用信号按 电势源串联起来作一起进入输入端。因为这 种干扰和有用信号迭加起来直接作用于输入 端，所以它直接影响到测量结果。
3 从干扰出现的区域分类
(1) 内部干扰：来自检测系统内部的干 扰称为内部干扰。如电路的过渡过程、 寄生反馈、内部电磁场等引起的干扰， 都属于内部干扰。
(2)外部干扰。来自检测系统外部的 干扰称为外部干扰。如电网电压波动、 电磁辐射、高压电源漏电等，都属于 外部干扰。
移动通信原理与系统.(优选)
移动通信原理与系统第1章概论1.（了解）4G网络应该是一个无缝连接的网络，也就是说各种无线和有线网络都能以IP协议为基础连接到IP核心网。
当然为了与传统的网络互连则需要用网关建立网络的互联，所以将来的4G网络将是一个复杂的多协议的网络。
2.所谓移动通信，是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。
移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。
无线通信是移动通信的基础。
3.移动通信主要的干扰有：互调干扰、邻道干扰、同频干扰。
（以下为了解）1）互调干扰。
指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生与有用信号频率相近的组合频率，从而对通信系统构成干扰。
2）邻道干扰。
指相邻或邻近的信道（或频道）之间的干扰，是由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰。
3）同频干扰。
指相同载频电台之间的干扰。
4.按照通话的状态和频率的使用方法，可以将移动通信的工作方式分成：单工通信、双工通信、半双工通信。
第2章移动通信电波传播与传播预测模型1.移动通信的信道是基站天线、移动用户天线和两副天线之间的传播路径。
对移动无线电波传播特性的研究就是对移动信道特性的研究。
移动信道的基本特性是衰落特性。
2.阴影衰落：由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。
多径衰落：无线电波呢在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射和散射，使其到达接收机时是从多条路径传来的多个信号的叠加，这种多径传播多引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落。
无线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模型。
大尺度模型主要是用于描述发射机与接收机之间的长距离（几百或几千米）上信号强度的变化。
小尺度衰落模型用于描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内信号强度的快速变化。
3.在自由空间中，设发射点处地发射功率为P t，以球面波辐射；设接收的功率为P r，则P r=（A r/4πd2）P t G t式中，A r=λ2G r/4π，λ为工作波长，G t、G r分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天线和接收天线间的距离。
移动通信直放站噪声及对基站的干扰分析
一、概述移动通信用直放站是双向同频（或异频）放大器，由于增益高，放大器的白噪声容易对通信网造成干扰，轻则影响基站接收机接收信杂比，降低接收机灵敏度，影响基站覆盖面，增加掉话率，在CDMA 系统中还会影响系统容量，重则整个基站打不通电话，因此压低直放站的白噪声电平是直放站是否干扰基站的关键，当然压低直放站的白噪声电平不是一件容易的事情，它与直放机的制造水平和工程水平直接联系在一起（国内只有福州飞毛腿科技有限公司等少数厂家较好地解决了这个问题）。
一般说来，要求到达基站接收机接收端白噪声电平低，就必须要求直放机发出的白噪声电平低，这就要求在制造设计直放机时要采用高质量放大器、高质量滤波器和在工程设计施工中采取措施压低噪声，当然也可以用减小直放机上行放大量的办法压低噪声，但这不能解决问题，因为直放机放大量不足，会影响直放站覆盖面，所以根本出路是提高直放机品质和工程施工质量。
下面我们就来分析一下如何提高直放机质量使直放站接入移动网不会影响网络优化指标，以及在直放机安装工程采取哪些措施可以防止直放站干扰基站。
二、直放机在移动通信网中接入状态图一如图一，这是一幅直放站接入基站的典型图示。
P 1为基站发射功率电平；P 信为基站接收直放站上行信号电平；P 杂为基站接收机接收到的直放站白噪声电平；P 空为空间原有的白噪声电平；P 2为直放机输入端接收到的下行信号电平；P 3为直放机下行输出的功率电平；P 5为直放机输出的上行功率电平；P 噪为直放机输出的上行白噪声电平；L 为基站发射机输出端到直放机输入端路径衰耗。
基 站L假设直放站下行增益为G下，直放站上行增益为G上，则P3=P1-L+G下因此G下=P3-P1+L=P3-P1+（L自+G基+G前向）L自为自由空间衰耗，L自=32.45+20lgƒ+20lgdG基为基站天线增益；G前向为直放站前向天线增益。
这就是说直放站的下行增益大小取决于直放站下行发射功率P3，基站下行发射功率P1和直放站到基站之间的路径衰耗L。
移动通信中的噪声和干扰
移动通信中的噪声和干扰
移动通信中的噪声和干扰
移动通信中的噪声和干扰是影响通信质量和性能的重要因素。
在移动通信系统中，噪声是由各种源产生的随机波动，而干扰则是
指外部信号对通信系统的干扰。
噪声
噪声是由于电子元件的热运动和其他因素引起的无规律电磁波，它会对通信信号进行干扰和破坏。
在移动通信系统中，噪声主要包括：
1. 热噪声：由于传输介质和电子元件内部的热运动产生的电磁波；
2. 散弹噪声：由电子元件内电子的离散性引起的电磁波；
3. 交调噪声：由于不同频率的信号交叉混合而产生的电磁波。
噪声对通信系统的影响可以通过信噪比（信号与噪声的比值）
来衡量，信噪比越大，通信质量越好。
为了降低噪声的影响，通信
系统通常采用信号处理、误差检测和纠正等方法。
干扰
干扰是指环境中的其他电磁信号对通信系统的干扰。
在移动通信系统中，干扰主要来源于以下几个方面：
1. 邻近信道干扰：由于邻近频道的信号相互干扰导致的；
2. 同频干扰：由于系统内不同用户或不同基站之间的信号相互干扰导致的；
3. 多径干扰：由于信号在传播过程中发生多次反射、绕射、折射等导致的；
4. 外界干扰：来自于其他无线设备、电源设备、人造信号等的干扰信号。
干扰会导致通信信号的失真、丢失和误解等问题，降低通信的可靠性和性能。
为了减少干扰，通信系统通常采用多址技术、频率规划、功率控制和重复传输等方法。
，噪声和干扰是移动通信中不可避免的问题，对通信质量和性能产生重要影响。
通过合理的设计和优化，可以降低噪声和干扰对通信系统的影响，提高通信质量和性能。
移动通信中的噪声和干扰
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3ห้องสมุดไป่ตู้1移动通信中的噪声
– 人为噪声
➢ 属冲击性噪声
✓ 大量冲击噪声混在一起形成连续噪声或连续噪声再叠加冲击 噪声
➢ 频谱较宽，强度随频率升高而下降 ➢ 噪声源的数量和集中程度随地点和时间而异，随机变化，
噪声强度的地点分布可近似按正态分布处理，其标准偏差 σ约为9dB ➢ BS与MS所受影响不同
如基波为50Hz时，2次谐波为100Hz，3次谐波则 是150Hz。
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3.2互调干扰
设:
Vout = KVin
(1)
线性放大器下，K对于任意大小Vin都是个常数; 实际的放大器中，K 并不是定值常数。
在Vin=0处，式（1）用泰勒展开式展开，得:
(2)
K0为引入直流项，K0+K1Vin为线性增大项;K2 、K3等高次幂项系数非 零时，输出信号就会伴随出现非线性增大失真部分，即常见的所谓
➢ 散弹噪声
✓ 由于载流子（电子）随机通过PN结，单位时间内通过PN结 的载流子数目不一致，表现为通过PN结的正向电流在平均 值上下作不规则起伏变化
6
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3.1移动通信中的噪声
外部噪声
– 外部噪声分自然噪声和人为噪声 – 自然噪声
➢ 指天电噪声、宇宙噪声和太阳噪声等 天电噪声来源于闪电、大气中的磁暴 等。
也是随机的
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3.2互调干扰
– 多信道共用系统中的三阶互调
➢ 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 ✓ 若有两个信道频率满足第一式或三个信道频率满足第二式
内容
– 移动通信中的主要噪声和主要干扰 – 互调干扰、邻道干扰、同频干扰的概念、产生和改
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(非活动期)很小，可忽略不计；在100 MHz以上时，银河
噪声低于典型接收机的内部噪声(主要是热噪声)，也可忽 略不计。因而，除海上、航空及农村移动通信外，在城 市移动通信中不必考虑宇宙噪声。
第4章 噪ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ与干扰
3 ×108 3 ×107 3 ×106
60 50 40 30 20 10 0 - 10
图 4 – 4 几种典型环境的人为噪声系数平均值
第4章 噪声与干扰
由图可见，城市商业区的噪声系数比城市居民区高
6dB左右，比郊区则高12dB。人为噪声(100 MHz以上)
在农村地区可忽略不计。图 4 - 5 给出了城市商业区、 居民区和郊区的噪声系数Fa的标准偏差σFa随频率变化 的关系。由图可见，城市商业区的σFa最大，随着频率 增高，起伏也增大；在居民区及郊区，频率增高，σFa
1GHz, 低于100A的火花脉冲宽度约为20ns,相应频谱的高端
频率为50MHz。假定一台汽车发动机有8个气缸，每个气缸 的转速是3 000r/min，由于在任一时刻只有半数气缸在燃烧， 所以可计算出一台汽车每秒钟产生的火花脉冲数为
第4章 噪声与干扰
图 4 – 2 典型点火电流波形
第4章 噪声与干扰
4 3 000 200 60
(火花脉冲/秒)
假如有许多车辆在道路上行驶，那么火花脉冲的数量将 被车辆的数目所乘。汽车噪声的强度可用噪声系数 Fa表示， 它与频率的关系如图 4 - 3 所示。图中，基准噪声功率为 -
134dBm， 即常温条件下(290K)，噪声带宽为10kHz时的噪声
功率。图中给出了两种交通密度情况，由图可见， 汽车火花 所引起的噪声系数不仅与频率有关，而且与交通密度有关。
Fa是以超过基准噪声功率N0(=KT0BN)的分贝数来表示，即
kTa B N Ta Fa 10lg 10lg (dB) kT0 B N T0
(4-1)
第4章 噪声与干扰
式中， k 为波兹曼常数 (1.38×10-23J/K) ， T0 为参考绝
对温度(290K)，BN为接收机有效噪声带宽(它近似等于接 收机的中频带宽)。 由式(4 - 1)可知，等效噪声系数Fa与噪声温度Ta相对 应，例如Ta=T0=290K, Fa=0dB; 若Fa=10dB，则Ta=10T0=2 900K，等等。 在 30~1 000MHz 频率范围内，大气噪声和太阳噪声
值减小。
第4章 噪声与干扰
图 4 – 5 噪声系数Fa的标准偏差
第4章 噪声与干扰
4.1.3 环境噪声和多径传播对话音质量的综合影响
主观评论 ( 优) 5 ( 良) 4 ( 中) 3 ( 差) 2 ( 劣) 1 20 ( 几乎无噪声) 静态 ( 轻微噪声) ( 中等噪声) ( 噪声烦人) ( 话音不可懂) 30 40 50 S / N/dB 衰落
第4章 噪声与干扰
在移动信道中，外部噪声(亦称环境噪声)的影响较大， 美国ITT(国际电话电报公司)公布的数据示于图4-1。图中将 噪声分为六种：① 大气噪声； ② 太阳噪声；③ 银河噪声； ④ 郊区人为噪声；⑤ 市区人为噪声；⑥ 典型接收机的内 部噪声。其中，前五种均为外部噪声。有时将太阳噪声和 银河噪声统称为宇宙噪声。大气噪声和宇宙噪声属自然噪 声。图中，纵坐标用等效噪声系数 Fa 或噪声温度 Ta 表示。
图 4 – 6 对不同信噪比，话音质量的主观评定结果
第4章 噪声与干扰
图 4 – 7 移动台接收机性能的恶化量
第4章 噪声与干扰
当考虑移动台接收机性能的恶化量时，要求接收机
由图 4 - 1 查得市区人为噪声功率比N0高25dB，所
以实际人为噪声功率N为
N 162 25 137 BW
第4章 噪声与干扰
4.1.2 人为噪声
所谓人为噪声，是指各种电气装置中电流或电压发生 急剧变化而形成的电磁辐射，诸如电动机、电焊机、高频 电气装置、电气开关等所产生的火花放电形成的电磁辐射。 在移动信道中，人为噪声主要是车辆的点火噪声。图42 为典型点火电流的波形。图中，一个超过 200A 的点火尖 脉冲，其宽度约为1~5ns, 相应频谱的高端频率达200MHz至
第4章 噪声与干扰
4.1 噪 声
4.1.1 噪声的分类与特性
移动信道中加性噪声 ( 简称噪声 ) 的来源是多方面的， 一般可分为：① 内部噪声；②自然噪声；③ 人为噪声。 内部噪声是系统设备本身产生的各种噪声。不能预测的噪 声统称为随机噪声。自然噪声及人为噪声为外部噪声，它 们也属于随机噪声。依据噪声特征又可分为脉冲噪声和起 伏噪声。脉冲噪声是在时间上无规则的突发噪声，例如， 汽车发动机所产生的点火噪声，这种噪声的主要特点是其 突发的脉冲幅度较大，而持续时间较短；从频谱上看，脉 冲噪声通常有较宽频带；热噪声、散弹噪声及宇宙噪声是 典型的起伏噪声。
交通流量越大， 噪声电平越高。由于人为噪声源的数量和集
中程度随地点和时间而异，因此人为噪声就地点和时间而言， 都是随机变化的。统计测试表明，噪声强度随地点的分布近
似服从对数正态分布。
第4章 噪声与干扰
图 4 – 3 汽车噪声与频率的关系
第4章 噪声与干扰
Fa(相对于 kT0 BN ) 100 城市商业区 80 城市居民区 60 40 银河噪声 20 农村 0 105 106 107 108 109 f / Hz 郊区
第4章 噪声与干扰
例4-1 已知市区移动台的工作频率为450 MHz，接收机 的噪声带宽为16kHz，试求人为噪声功率为多少dBW。 解 基准噪声功率
N 0 ( dBW ) 10 lg( kT0 BN ) 10 lg(1.38 1023 290 16 103 ) 162dBW
大气噪声 夏天 冬天 效区人为噪声 市区人为噪声
Ta / K
3 ×104 3 ×103 T0 = 29 0 3 ×10
Fa=10 lg
T0
3 ×105
Ta
dB
银河噪声 典型接收机热噪声 太阳噪声 ( 安静期)
2
4
6 8 1 00
2
4
6 8 1 0 00
2
4
6 8 1 0 0 00
f / MHz
图 4 – 1 各种噪声功率与频率的关系