第3章 移动信道的噪声和干扰
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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
移动信道的噪声和干扰
第3章 移动信道的噪声和干扰
M(移 动 台 )收
D＝r (有 用 信 号 )
基 地 A站 发
(同 频 干 扰 )
DI
D＝DI＋D
基 地 B站 发
图 3 - 11 同频双工方式同道干扰示意图
第3章 移动信道的噪声和干扰
若被干扰接受机至干扰发射机旳距离为DI， 则同 频复用距离（A、 B两基地站之间旳距离）为
在移动通信系统中， 为了提升频率利用率， 在相 隔一定距离以外， 能够使用相同旳频率， 这称为同信 道复用。
图3 - 10为同频单工方式旳同道干扰示意图。 基地 站A、 B旳小区覆盖半径为r， 两个基地站相隔一定距 离同频工作。
第3章 移动信道的噪声和干扰
假如基地站A接受机输入端旳有用信号与同频干扰比值 等于射频防卫比， 则此时两基地站之间旳距离（即同 频复用距离）D等于被干扰旳接受机至干扰发射机旳距 离DI。 也可表达为
频率应为
ωA、 ωB、 ωC； 2ωA 、 2ωB、 2ωC； 3ωA 、 3ωB、 3ωC；
2 ωA ±ωB、2 ωC ± ωA ； 2 ωB ± ωA 、2 ωC ±ωC； 2 ωA ± ωC 、2 ωC ± ωB ；
第3章 移动信道的噪声和干扰
ωA+ωB+ωC、 ωA + ωB - ωC 、 ωA - ωB + ωC - ωA + ωB + ωC … 当产生旳组合频率与接受信号频率ω0接近时， 就 会形成对有用信号旳干扰， 一般称这种干扰为三阶互 调干扰。 可见， 三阶互调干扰有两种类型， 即二信号 三阶互调和三信号三阶互调：
5
10 调 制 输 入 / dBm
图 3 - 7 IDC电路特征
通信原理ppt课件——第三章
输出信号
两条路径信道模型
34
频域表示 信道传输函数为
35
信道幅频特性为
若两条路径的相对时 延差 固定，则信 道的幅频特性为：
36
若两条路径的相对时延差相对时延
差
是随机参量 ，则信道的幅
频特性为：
多径传播信道的相关带宽 ——信道传输特性相邻两个零点之间的频率间隔
信道最大多径时延差
37
• 如果信号的频谱比相关带宽宽，则会产生严重的频率 选择性衰落，为了减少频率选择性衰落，就应使信号 的频谱小于相关带宽（通常选择信号带宽为相关带宽 的1/3~1/5）
（噪声）。
根据以上几条性质，调制 信道可以用一个二端口线 性时变网络来表示，该网 络称为调制信道模型：
调制信道模型
4
二端口的调制信道模型，其输出与输入的关系有
一般情况下，
可以表示为信道单位冲激响应c(t)与输入
பைடு நூலகம்
信号的卷积， c(t)的傅里叶变换C(w)是信道传输函数：
或
可看成是乘性干扰
根据信道传输函数 的时变特性的不同，将物理信道分为
21
➢自由空间传播 ——当移动台和基站天线在视距范围之内，这时
电波传播的主要方式是直射波，其传播可以按自由 空间传播来分析。
设发射机输入给天线功率为 (W)，则接收天线 上获得的功率为
22
自由空间传播损耗定义为 当发射天线增益和接收天线增益都等于1时
用 dB可表示为
自由空间传播损耗与距离d的平 方成正比，距离越远损耗越大
发送信号
单一频率正弦波
陆地移动多径传播
多径信道一共有n条路径，各条 路径具有时变衰耗和时变传输 时延且各条路径到达接收端的 信号相互独立，则接收端接收 到的合成波为
通信原理信道与讲义噪声第3章
通信中常见的几种噪声
所谓白噪声是指它的功率谱密度函数在整个频率域(-∞＜ω ＜+∞)内是常数，即服从均匀分布。我们称它为白噪声，因为它 类似于光学中包括全部可见光频率在内的白光。
理想的白噪声功率谱密度通常被定义为
Pn
()def
n0 2
( )
式中n0的单位是W/Hz 。
通常，若采用单边频谱，即频率在0到无穷大范围内时， 白噪声的功率谱密度函数又常写成
在通信理论分析中，常常通过求其自相关函数或方差来计算噪 声的功率。
高斯分布的密度函数
正态概率分布函数还经常表示成与误差函数相联系的形 式，所谓误差函数，它的定义式为
互补误差函数
er(fx) 2 xez2dz
π0
er(x f)c1er(xf)2 xez2dz
高斯型白噪声
所谓高斯白噪声是指噪声的概率密度函数满足正态分布 统计特性，同时它的功率谱密度函数是常数的一类噪声。
(a) 一对输入端， 一对输出端； (b) m对输入端，n对输出端
对于二对端的信道模型来说，它的输入和输出之间的关系 式可表示成
eo(t)f[ei(t) ]n(t)
式中， ei(t)——输入的已调信号； eo(t)——信道输出波形； n(t)——信道噪声(或称信道干扰)； f［ei(t)］——表示信道对信号影响(变换)的某种函数关系
通信原理信道与噪声第3章
精品jin
3.1 信道特性
信道的定义 通俗地说，信道是指以Байду номын сангаас输媒介(质)为基础的信号通路。
具体地说，信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路；抽 象地说，信道是指定的一段频带，它让信号通过，同时又给信 号以限制和损害。 信道的作用是传输信号。
第3章 移动信道的噪声和干扰
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1. 互调干扰的基本概念 假定由亍输入回路选择性较差, 同时有三个载频 分别为ωA, ωB, ωC的干扰信号迚入接收机高频放大 级戒混频级, 而我们需要接收的信号载频为ω0.
一般非线性器件的输出电流ic不输入电压u的关系
式为 ic=a0+a1u+a2u2+a3u3+…+anun (3 - 3)
10
20
2,空间分集
空间分集是利用场强随空间的随机变化实现的,空间距离
越大,多径传播的差异就越大,所接收场强的相关性就越小.
空间分集分为空间分集収送和空间分集接收两个系统.其 中空间分集接收是在空间丌同的垂直高度上设置几副天线,
同时接收一个収射天线的信号.
当某一副接收天线的输出信号很低时,其他接收天线的输 出则丌一定在这同一时刻也出现幅度低的现象.
扩频通信特点
1. 抗干扰能力强,特别是抗窄带干扰能力.
2. 可检性抵,丌容易被侦破. 3. 具有多址能力,易亍实现码分多址(CDMA)技术. 4. 可抗多径干扰. 5. 可抗频率选择性衰落. 6. 频谱利用率高,容量大. 7. 具有测距能力.
8. 技术复杂.
39
扩频通信的本质
40
扩频通信原理框图
式中, a0, a1, a2,…,an是由晶体管特性决定的系数, 通常a0 >a1 >a2 >…>an . 当把作用亍晶体管的信号 u=AcosωAt+BcosωBt+CcosωCt代入式(3 - 3)时, 经 展开整理后, 输出回路电流ic的频率成分是十分复杂. 当叏到三次项(即n=3)时, 产生的谐波及组合频率 应为 ωA, ωB, ωC; 2ωA , 2ωB, 2ωC; 2 ωA ±ωB,2 ωC ± ωA ; 2 ωB ± ωA ,2 ωC ±ωC;
移动通信系统中的信道和噪声的分析与研究
ｍ ｏ ｌ ｏｍ ｍ ｕｎｉ ａ ｉ ｈａ ｅｌｓ ｍ ｕｌ ｔ ｏｎｓ ｂｉ ｅ ｍ ｃ ｔ ｏｎ ｃ ｎｎ ｉ ａｉ ． Ｋｅ ｙｗ ｏｒ ：Ｍ ｏｂｉｅ Ｃｏｍ ｍ ｕｎｉ ａ ｉ ｄｓ ｌ ｃ ｔ ｏｎ Ｓｙｓ ｅ ， ｈａｎｎｅ ， ｔｍ ｃ ｌ ｎｏｉ ｅ ｉ ｕｌ ｔ ｏｎ ｓ ，ｓ ｍ ａｉ
Ａ ｂｓ ｒ ｔ ｔ ａｃ ：Ｗ ｉｈ ｔ ｖｅ ｏ ｔ ｈｅ ｄｅ ｌ ｐｍ ｅ ｏｄｅ ｎ ｓ ｉ ｎｃ ＆ ｔ ｃ ｎｔ ｏｆ ｍ ｒ ｃｅ ｅ ｅ ｈｎｏｌ ｇｙ． ｏ ｌ ｏ Ｍ ｂｉ ｅ Ｃｏｍ ｍ ｕｎｉ ａ ｉ ｃ ｃ ｔ ｏｎ ｂｅ ｏｍ ｅ ｏｎｅ ｏｆ ｔ ｏｓ ｃｔｖｅ ｈｅ ｍ ｔａ ｉ
般 地 ， 单 指 传输 媒 体 而 言 称 为 狭 义信 道 。在 具体 的 如
通 信 系 统 构 成 中 ， 往 把 信 源 发 出 的 模 拟 信 号 和 数 字 编 码 往 基 带 信 号 视 为信 息 部 分 ，从 调 制 器 到 接 收 端 解 调 器 这 一 中
通 信 的 目的 是 传 递 信 息 ． 实 现 通 信 的 方 式 也 有 很 多 而 种 ，目前 使 用 最 广 泛 的 方 式 就 是 电 通 信 。近 些 年 来 移 动 通
根 据 各 种 信 道 不 同 的 特 征 和 参 量 及 其 变 化 情 况 ，又 将 它们 分 为 恒 参 信 道 和 随 参 信 道 。前者 如 有 线 信 道 、 波与 卫 微
星信 道 等 ， 者 如 无 线 系 统 的 短 波 和 超 短 波 散 射信 道 。 后
一
中 图 分 类 号 ：Ｔ ２ ． 文 献 标 识 码 ：Ａ Ｎ９ ９５ 文 章 编 号 ： １ ７ — １ １ ０ ８０ — １ — ４ ６ ３ １３（ ０ ）６ ０４ ０ ２
Ａ ｂｓ ｒ ｔ ｔ ａｃ ：Ｗ ｉｈ ｔ ｖｅ ｏ ｔ ｈｅ ｄｅ ｌ ｐｍ ｅ ｏｄｅ ｎ ｓ ｉ ｎｃ ＆ ｔ ｃ ｎｔ ｏｆ ｍ ｒ ｃｅ ｅ ｅ ｈｎｏｌ ｇｙ． ｏ ｌ ｏ Ｍ ｂｉ ｅ Ｃｏｍ ｍ ｕｎｉ ａ ｉ ｃ ｃ ｔ ｏｎ ｂｅ ｏｍ ｅ ｏｎｅ ｏｆ ｔ ｏｓ ｃｔｖｅ ｈｅ ｍ ｔａ ｉ
般 地 ， 单 指 传输 媒 体 而 言 称 为 狭 义信 道 。在 具体 的 如
通 信 系 统 构 成 中 ， 往 把 信 源 发 出 的 模 拟 信 号 和 数 字 编 码 往 基 带 信 号 视 为信 息 部 分 ，从 调 制 器 到 接 收 端 解 调 器 这 一 中
通 信 的 目的 是 传 递 信 息 ． 实 现 通 信 的 方 式 也 有 很 多 而 种 ，目前 使 用 最 广 泛 的 方 式 就 是 电 通 信 。近 些 年 来 移 动 通
根 据 各 种 信 道 不 同 的 特 征 和 参 量 及 其 变 化 情 况 ，又 将 它们 分 为 恒 参 信 道 和 随 参 信 道 。前者 如 有 线 信 道 、 波与 卫 微
星信 道 等 ， 者 如 无 线 系 统 的 短 波 和 超 短 波 散 射信 道 。 后
一
中 图 分 类 号 ：Ｔ ２ ． 文 献 标 识 码 ：Ａ Ｎ９ ９５ 文 章 编 号 ： １ ７ — １ １ ０ ８０ — １ — ４ ６ ３ １３（ ０ ）６ ０４ ０ ２
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。
第三章信道与噪声PPT课件
pe pe (0) pe (1) p(0) p(1/ 0) p(1) p(0 /1)
第3页/共14页
3.3 恒参信道的传输特性 恒参信道是指信道传递函数H() 不随时
间τ变化的信道,这样的信道可以等效为一线 性时不变网络
信道H不(失真) 传H输(的条) e件j :( ) Ke jtd
幅频特性 相频特性
分集合并技术：
信号样本1 信道1
＋
天线1
1、选择合并噪声1
信号样本2 信道2
...
＋
天线2
噪声2 ...
信号样本k 信道k
＋
天线k
噪声k
接收机1
接收机2
...
接收机k
选择合并逻辑 电路
输出
xk (t) ake jk s(t) zk (t)
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第k个接收机的平均信噪比
SNRk
E[| ak s(t) |2 ] E[| zk (t) |2 ]
E[| s(t) |2 ] E[| zk (t) |2]
E[ak
2
]
Eb N0E[ak2 ]第 Nhomakorabeak
个
接
收
机
的
瞬
时
k
信 噪 Eb
N0
ak 2
比
至少有一条P支r( k路 的) 1瞬 P时M ( 信) 1噪 (1比 1大e 于)M 门限的概率
M 1
k1 k
使用选择分集前后的平均信噪比的比值
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第1页/共14页
调制信道模型 调制信道一般可用线性时变网络来表示：
fi (t)
h(t, )
f0 (t )
n(t)
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。
第三章信道与噪声
第三章信道与噪声通信原理电子教案第3章信道与噪声学习目标：信道的数学描述方法；恒参信道/随参信道及其传输特性；加性高斯白噪声；信道容量的概念。
重点难点：调制信道模型；编码信道模型；恒参信道对信号传输的影响；加性高斯白噪声；Shannon信道容量公式。
随参信道对信号传输的影响；起伏噪声；噪声等效带宽；连续信道的信道容量“三要素”。
随参信道特性的改善。
课外作业： 3-5，3-11，3-16，3-19，3-20本章共分4讲《通信原理》第九讲知识要点：信道等义、广义信道、狭义信道，调制信道和编码信道。
§3.1 信道定义与数学模型1、信道定义信道是指以传输媒质为基础的信号通道。
信道即允许信号通过，又使信号受到限制和损害。
研究信道的目的：建立传播预测模型；为实现信道仿真器提供基础。
狭义信道仅指信号的传输媒质，这种信道称为狭义信道；广义信道不仅是传输媒质，而且包括通信系统中的一些转换装置，这种信道称为广义信道。
狭义信道按照传输媒质的特性可分为有线信道和无线信道两类。
有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光纤等。
广义信道按照它包括的功能，可以分为调制信道、编码信道等。
图3-1 调制信道和编码信道2、信道的数学模型信道的数学模型用来表征实际物理信道的特性，它对通信系统的分析和设计是十分方便的。
下面我们简要描述调制信道和编码信道这两种广义信道的数学模型。
1. 调制信道模型图3-2 调制信道模型二端口的调制信道模型其输出与输入的关系有一般情况下，可表示为信道单位冲击响应与输入信号的卷积，即或其中，依赖于信道特性。
对于信号来说，可看成是乘性干扰，而为加性干扰。
在实际使用的物理信道中，根据信道传输函数的时变特性的不同可以分为两大类：一类是基本不随时间变化，即信道对信号的影响是固定的或变化极为缓慢的，这类信道称为恒定参量信道，简称恒参信道；另一类信道是传输函数随时间随机快变化，这类信道称为随机参量信道，简称随参信道。
4-3 信道中的噪声与干扰
7
信道中的噪声和干扰 （二）复杂电磁环境下战场通信面临的主要问题
二、信道中的干扰
② 敌方施放的恶意干扰 包括： z 定频式干扰 z 瞄准式干扰 z 阻塞式干扰 z 扫频式干扰
8
信道中的噪声和干扰
通常将加性噪声Ν (ｔ)分为自然噪声和人为干扰两类 信道噪声和干扰降低了接收信号的信干比，从而影响了 接收机的正常工作，导致模拟通信产生失真、数字通信产生 误码
3
信道中的噪声和干扰
一、信道中的噪声
① 自然噪声包括自然界辐射的噪声和接收机内部的热噪 声
② 热噪声是任何温度高于绝对零度的电子设备所固有 的。热噪声来自电阻性元器件中电子的热运动。
自然噪声的影响
大气噪声
太阳噪声
银河噪声
影响频段
主要对超短波低端的 是一个宽带噪声，辐射强 频率较高，是超短波波段
无线电通信系统产生 干 扰 ， 30 ～ 100MHz
度随频率升高而增大，宽 带通信系统比窄带Байду номын сангаас信系
干扰的重要来源，据测 量，在18~160 MHz波段
内的干扰电平和频率的立
频段，干扰强度有限 统受太阳噪声影响严重
方成正比
6
_《__通__信__原__理__》____国__防__科__技__大__学__电__子__科__学__与__工__程__学__院_____马__东__堂___
信道中的噪声和干扰 （二）复杂电磁环境下战场通信面临的主要问题
二、信道中的干扰
① 己方和民用设备造成的干扰 包括： z 同频干扰；邻频干扰 z 互调干扰；杂散辐射干扰 z 谐波辐射干扰
4
_《__通__信__原__理__》____国__防__科__技__大__学__电__子__科__学__与__工__程__学__院_____马__东__堂___
信道中的噪声和干扰 （二）复杂电磁环境下战场通信面临的主要问题
二、信道中的干扰
② 敌方施放的恶意干扰 包括： z 定频式干扰 z 瞄准式干扰 z 阻塞式干扰 z 扫频式干扰
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信道中的噪声和干扰
通常将加性噪声Ν (ｔ)分为自然噪声和人为干扰两类 信道噪声和干扰降低了接收信号的信干比，从而影响了 接收机的正常工作，导致模拟通信产生失真、数字通信产生 误码
3
信道中的噪声和干扰
一、信道中的噪声
① 自然噪声包括自然界辐射的噪声和接收机内部的热噪 声
② 热噪声是任何温度高于绝对零度的电子设备所固有 的。热噪声来自电阻性元器件中电子的热运动。
自然噪声的影响
大气噪声
太阳噪声
银河噪声
影响频段
主要对超短波低端的 是一个宽带噪声，辐射强 频率较高，是超短波波段
无线电通信系统产生 干 扰 ， 30 ～ 100MHz
度随频率升高而增大，宽 带通信系统比窄带Байду номын сангаас信系
干扰的重要来源，据测 量，在18~160 MHz波段
内的干扰电平和频率的立
频段，干扰强度有限 统受太阳噪声影响严重
方成正比
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信道中的噪声和干扰 （二）复杂电磁环境下战场通信面临的主要问题
二、信道中的干扰
① 己方和民用设备造成的干扰 包括： z 同频干扰；邻频干扰 z 互调干扰；杂散辐射干扰 z 谐波辐射干扰
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_《__通__信__原__理__》____国__防__科__技__大__学__电__子__科__学__与__工__程__学__院_____马__东__堂___
第三章 信道 信道是通信系统必不可少的组成部分.一般来说,实.
在信道有效的传输带宽内， | H(ω) |不是恒定不变的，而是 随频率的变化有所波动。这种振幅频率特性的不理想导致信 号通过信道时波形发生失真，又称为幅度频率失真。
如有线电话信道的衰减—频率特性就是不理想的，
产生原因：信道中存在各种滤波器、混合线圈、串联电 容、分布电感等。 影响： 对模拟信号，使波形失真，如语音信号，不同频率 强弱变化； 对数字信号，会引起相邻码元波形在时间上相互重 叠（因信道特性变化），从而造成码间串扰、误码。 1． 相位——频率畸变： 经常用群迟延——频率特性来描述相频特性： 群迟延——频率特性为：τ(ω)=dφ(ω)/d ω，当φ(ω) =-ωtd 即τ(ω)=-td时，无相频畸变。
3．克服措施： 模拟通信： 利用线性补偿网络进行频域均衡，使衰耗特性曲 线平坦，联合频率特性无畸变。 数字通信：合理设计收、发滤波器，消除信道产生的码间串扰; 信 道特性缓慢变化时，用时域均衡器，使码间串扰降到最小且可自适 应信道特性变化。
三、随参信道特性及其对信号传输的影响
随参信道包括短波电离层反射信道、超短波流星余迹散射、超短 波及微波对流层散射、超短波电离层散射等。 对流层：10km～12km以下大气层 电离层：60～600km大气层
如果传输特性不好（即上述两个条件不满足），会使信号传输产 生失真（也称畸变）。 1． 幅度——频率畸变
幅度——频率畸变是信道的幅度——频率特性不理想引起的，主 要是
三、参信道特性及其对信号传输的影响
当前大多数的数据通信都是通过恒参信道（或近 似恒参信道）进行传输的，如有线信道、微波视距信 道、卫星信道等都是恒参信道。恒参信道的主要特点 是可以把信道等效成一个线性时不变网络，传输技术 主要解决由线性失真引起的符号间干扰和由信道引入 的加性噪声所造成的判断失误。
移动通信中的噪声和干扰
谐波和互调干扰现象。
29
整理课件
3.2互调干扰
现假设输入信号为两个标准正弦信号的叠加:
Vin=A0sinf0t+A1sinf1t
(3)
泰勒展式（2）展开后的3次幂项变为:
K3Vin3=K3(A0sinf0t+A1sinf1t)3
=K2(A03sin3f0t+3A02A1sin2f0tsinf1t+
整理课件
3.1移动通信中的噪声
低噪声放大器
什么是低噪声放大器？ 答：放大器是放大电信号的装置，噪声系数很低的放大器称为低
噪声放大器。噪声系数通常用NF表示。 – 多级的级联放大器中，每一级放大器都会产生内部噪声，但
噪声源在第一级时影响最大
➢ 对高增益放大器的设计，必须着重于使第一级放大器设计 最佳
✓ 噪声强度与接收天线的高度及天线离道路的距离有关
11
整理课件
3.1移动通信中的噪声
➢ 为了抑制人为噪声，应采取必要的屏蔽和滤波措施，也可 在接收机上采取相应的措施
➢ 基准人为噪声功率N0=KT0Bi ✓ 玻尔兹曼常数K=1.38×10-23W/(K°Hz-1) ✓ 参考绝对温度T0=290K°；KT0=-204dBW/Hz ✓ Bi为接收机带宽
27
整理课件
3.2互调干扰
什么是谐波? 谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电
流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成 非正弦电流，从而产生谐波。谐波频率是基波（一次 谐波）频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶证明， 任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列 为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每 个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。谐波可以区 分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波， 而2、4，6、8等为偶次谐波；
29
整理课件
3.2互调干扰
现假设输入信号为两个标准正弦信号的叠加:
Vin=A0sinf0t+A1sinf1t
(3)
泰勒展式（2）展开后的3次幂项变为:
K3Vin3=K3(A0sinf0t+A1sinf1t)3
=K2(A03sin3f0t+3A02A1sin2f0tsinf1t+
整理课件
3.1移动通信中的噪声
低噪声放大器
什么是低噪声放大器？ 答：放大器是放大电信号的装置，噪声系数很低的放大器称为低
噪声放大器。噪声系数通常用NF表示。 – 多级的级联放大器中，每一级放大器都会产生内部噪声，但
噪声源在第一级时影响最大
➢ 对高增益放大器的设计，必须着重于使第一级放大器设计 最佳
✓ 噪声强度与接收天线的高度及天线离道路的距离有关
11
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3.1移动通信中的噪声
➢ 为了抑制人为噪声，应采取必要的屏蔽和滤波措施，也可 在接收机上采取相应的措施
➢ 基准人为噪声功率N0=KT0Bi ✓ 玻尔兹曼常数K=1.38×10-23W/(K°Hz-1) ✓ 参考绝对温度T0=290K°；KT0=-204dBW/Hz ✓ Bi为接收机带宽
27
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3.2互调干扰
什么是谐波? 谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电
流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成 非正弦电流，从而产生谐波。谐波频率是基波（一次 谐波）频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶证明， 任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列 为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每 个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。谐波可以区 分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波， 而2、4，6、8等为偶次谐波；
第三章-信道与噪声
缩写
W—BL BL
W—O O
W—G G
W—BR BR
非屏蔽双绞线
双绞线特点
电缆的传输损耗比较大 但其传输特性比较稳定 并且价格便宜 安装容易
3.2.4 同轴电缆
同轴电缆（Coaxial cable）是由一根空心 的外圆柱导体及其所包围的单根内导线所 组成。
柱体同导线用绝缘材料隔开，其频率特性 比双绞线好，能进行较高速率的传输。
Twin lead (双线线路) is another form
of two-wire parallel-conductor transmission line.
The spacers between the two conductors are replaced with a
continuous solid dielectric (固体绝缘
( )
td
td
O
O
3.4.2 相频失真
解决方案：可以采取相位均衡技术 进行补偿。
相频失真通常对视频的影响较大， 因为人的视觉很容易察觉相位上的 变化。
3.5 随参信道的传输特性
随参信道的参数随时间而随机变化。
典型的随参信道是短波电离层反射信道。
太阳耀斑爆发短波通讯或受影响
3.5.1 短波电离层反射信道
静止卫星：若卫星运行轨道在赤道平面，离地 面高度为35780km时，绕地球运行一周的时 间恰为24小时，与地球自转同步。
移动卫星：不在静止轨道运行的卫星。
卫星中继信道（续）
工作频段有：L频段
(1.5/1.6GHz)、 C频段
(4/6GHz)、Ku频段(12/14GHz)、
Ka频段(20/30GHz)。
双绞线颜色标示
无线通信技术基础_03 噪声和干扰
频率（MHz）
第3.3节、邻频干扰
3、接收机的邻频选择性。 可以从两个不同的方面来减小邻频干扰的影响：减小发射机的邻频辐射
和提高接收机的邻频选择性，得到的实际效果是相同的。
接收机邻频选择性是指接收机抑制邻频干扰的能力，它主要由接收机中 频滤波器的带外抑制度决定。 如果接收机具有良好的邻频选择性，能够最大程度地衰减发信机边带扩 展落到被干扰接收机阻带区域的干扰，就可以有效减轻邻频干扰的影响。 接收机中频滤波器的阻带衰减对远离接收机通带的干扰也要进行抑制， 这种带外干扰往往比较强，滤波器的阻带衰减必须可以提供足够的隔离 度，来抑制带外干扰。
第3.1节、噪声
Ta（ºK） 3×108 3×107 3×106 3×105 3×104 3×103 60 Fa（dB） 大气噪声 夏天 冬天 郊区人为噪声
50
40
市区人为噪声
30 典型的接收机热噪声 银河噪声
20
10 太阳噪声 （安静期） f（MHz） 50 100 1000 10000
To=290 3×10
人为噪声可以忽略不计。。
Fa（ dB），相对于kT0BN 100 城市商业区
80
城市居民区
60
郊区
40 农村 银河噪声
20
0
0.1
1
10
100
1000
频率（MHz
第3.1节、噪声
3、发射机的噪声辐射 人为噪声可能来自通信系统的外部，也可能来自通信系统的内部。在通
信系统内部，除了接收机的内部噪声以外，发射机的噪声辐射也会直接
的关系是相加，不管有没有信号，噪声都存在。加性噪声（简称噪声）的来
源是多方面的，一般分为：内部噪声和外部噪声（也称环境噪声）。 内部噪声是系统设备本身产生的各种噪声，例如，电阻类导体中电子的 热运动所引起的热噪声，半导体中载流子的起伏变化所引起的散弹噪声， 还有电源噪声和自激振荡产生的噪声等等。电源噪声等可以采取技术手 段消除，但热噪声和散弹噪声一般无法避免，而且它们的准确波形不能 预测，这种不能预测的噪声统称为随机噪声。 外部噪声包括自然噪声和人为噪声，它们也属于随机噪声。在无线通信 系统中，无线信号是在空间开放传输的，因此外部噪声的影响较大。在 实际的通信工程中，我们最关心外部噪声主要是人为噪声。
《信道与干扰》PPT课件
无线电噪声的主要来源是各种用途的外台 无线电发射机。 这类噪声所覆盖的频率范围很宽，从甚低 频段到特高频段，都可能存在无线电干扰， 干扰的强度也可能较大。 这类干扰的频率是固定的，因此可以预先 设法防止或避开；特别是在加强了无线电 频率的管理工作后，在频率的稳定性、准 确性以及谐波辐射等方面都建立了严格的 规定，从而使得它对信道中传输信号的干 扰程度可降到最小。
11
加性噪声的分类（噪声来源）
2021/4/26
加性噪声的分类（噪声来源）
无线电噪声 工业噪声 天电噪声 内部噪声
12
工业噪声
2021/4/26
工业噪声来源于各种电气设备，如电力线、 点火系统、电车、电源开关、电力铁道、 高频电炉等
干扰来源分布范围较大 干扰的强度也变得越来越大。
这类干扰的频谱都集中在较低的频率范围 内，工作的信道的频率只要高于这个频段 就可防止受到它的干扰； 也可以在干扰源方面设法消除或减小干扰 的产生，例如加强屏蔽和滤波等措施，以 此防止接触不良和消除波形失真。
19
加性噪声的分类（噪声性质）
2021/4/26
加性噪声的分类（噪声性质）
单频噪声 脉冲噪声 起伏噪声
20
脉冲噪声
2021/4/26
脉冲干扰包括工业干扰中的电火花，断续 电流以及天电干扰中的闪电等。 脉冲干扰的波形是不连续的，具有脉冲性 质；这类干扰的发生时间很短，但强度却 很大，而且周期是随机的，可以用随机的 窄脉冲序列表示。 脉冲干扰占用的频谱宽，但是，干扰的幅 度也随着频率的升高而逐渐减小，干扰影 响也因此减弱，由此可见，只要选择的工 作频段适当，这类干扰的影响也是可以防 止的。
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加性噪声的分类（噪声性质）
2021/4/26
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加性噪声的分类（噪声来源）
2021/4/26
加性噪声的分类（噪声来源）
无线电噪声 工业噪声 天电噪声 内部噪声
12
工业噪声
2021/4/26
工业噪声来源于各种电气设备，如电力线、 点火系统、电车、电源开关、电力铁道、 高频电炉等
干扰来源分布范围较大 干扰的强度也变得越来越大。
这类干扰的频谱都集中在较低的频率范围 内，工作的信道的频率只要高于这个频段 就可防止受到它的干扰； 也可以在干扰源方面设法消除或减小干扰 的产生，例如加强屏蔽和滤波等措施，以 此防止接触不良和消除波形失真。
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加性噪声的分类（噪声性质）
2021/4/26
加性噪声的分类（噪声性质）
单频噪声 脉冲噪声 起伏噪声
20
脉冲噪声
2021/4/26
脉冲干扰包括工业干扰中的电火花，断续 电流以及天电干扰中的闪电等。 脉冲干扰的波形是不连续的，具有脉冲性 质；这类干扰的发生时间很短，但强度却 很大，而且周期是随机的，可以用随机的 窄脉冲序列表示。 脉冲干扰占用的频谱宽，但是，干扰的幅 度也随着频率的升高而逐渐减小，干扰影 响也因此减弱，由此可见，只要选择的工 作频段适当，这类干扰的影响也是可以防 止的。
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加性噪声的分类（噪声性质）
2021/4/26
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30 0
0
Hz
5
10
调 制 输 入 / d Bm
图 3 - 7 IDC电路特性
第3章 移动信道的噪声和干扰
（2） 邻道干扰滤波器（低通滤波器）。 经积分放 大输出的信号， 尤其是高频端， 将产生波形失真， 即 出现很多高次谐波成分。 如果不滤除的话， 就会使边 带频谱变宽， 从而使邻道干扰更加严重。 所以， 通常 在IDC电路之后插入一个低通滤波器， 把带外高音频 成分抑制掉。 这个滤波器就称为邻道干扰抑制滤波器。 它是锐截止低通滤波器， 其滤波特性如图3 - 8所示。
D D DI DS r r
式中， D／r称为同信道复用比或同频复用比。
第3章 移动信道的噪声和干扰
M( 移 动 台 ) 发 DS＝r (有 用 信 号 ) (同 频 干 扰 ) D＝D1 D1
基地 站 A
收
基地 站 B
发
图 3 - 10 同频单工方式同道干扰示意图
第3章 移动信道的噪声和干扰
h 2 ＝2 m
DI 5 0
1 00 DI 2 00
同频单工
双工 h 1 ＝5 0 m
传播距离 / k m
图 3 - 12 同频单工与双工方式确定同频复用距离示意图
第3章 移动信道的噪声和干扰
*3.2.3 互调干扰 移动通信系统中， 存在着各种各样的干扰， 其中 最主要的就是互调干扰。 互调干扰是由传输信道中的 非线性电路产生的。 它指两个或多个信号作用在通信 设备的非线性器件上， 产生同有用信号频率相近的组
的噪声。
第3章 移动信道的噪声和干扰
N / dB / Hz S oB N S oB
fB
fB (a) B
f－fB / k Hz
fA Bi Br (b)
f－fB / k Hz
图 3 - 9 发射机边带噪声干扰
第3章 移动信道的噪声和干扰
3.2.2 同道干扰
同道干扰亦称同频干扰， 是指相同载频电台之间 的干扰。 在电台密集的地方， 若频率管理或系统设计 不当， 就会造成同频干扰。 在移动通信系统中， 为了提高频率利用率， 在相
第3章 移动信道的噪声和干扰
人为噪声是由汽车点火系统、 电机电器、 电晕放 电等电磁辐射造成的。 人为噪声多属于脉冲性噪声。 大量的噪声混在一 起， 还可能形成连续性噪声， 或连续性噪声中叠加有 脉冲性噪声。 频谱分析表明， 这种噪声的频谱较宽，
而且噪声强度随频率的升高而下降。 各种外部噪声的
功率与频率的关系如图3 - 1所示。
第3章 移动信道的噪声和干扰
第3章 移动信道的噪声和干扰
3.1 人为噪声和移动通信中的主要干扰
3.2 邻道干扰
第3章 移动信道的噪声和干扰
3.1 人为噪声和移动通信中的主要干扰
3.1.1 人为噪声 外部噪声分为自然噪声和人为噪声两类。 自然噪 声主要是指大气噪声、 宇宙噪声和太阳噪声。 人为噪 声主要指电气设备的噪声， 如电力线噪声、 工业电气 噪声、 汽车或其它发动机的点火噪声等。
Br 0.5Bi fTR n Fm
(3 - 1)
第3章 移动信道的噪声和干扰
fB (a) Br
f
F fB Bi (b)
Jn Jn ＋ 1 fA Bi f
图 3 - 3 调制边带扩展干扰
第3章 移动信道的噪声和干扰
（1）瞬时频偏控制（IDC）。瞬时频偏控制是指对
调频波的最大频偏进行瞬时的自动控制过程。 在采用 直接调频产生调频波时， 只要在调频电路前端加一限 幅电路， 就能把调制语音幅度限定在一定范围之内， 因而可以有效的把产生的瞬时频偏限制在要求的范围 之内， 从而使调制边带扩展干扰降到-140dBW以下， 以保证通信时基本上不受干扰的影响。具有瞬时频偏 控制功能的方框图如图3 - 4所示。
隔一定距离以外， 可以使用相同的频率， 这称为同信
道复用。 图3 - 10为同频单工方式的同道干扰示意图。 基地
站A、 B的小区覆盖半径为r， 两个基地站相隔一定距
离同频工作。
第3章 移动信道的噪声和干扰
如果基地站A接收机输入端的有用信号与同频干扰比值 等于射频防卫比， 则此时两基地站之间的距离（即同 频复用距离）D等于被干扰的接收机至干扰发射机的距 离DI。 也可表示为
3ωA 、 3ωB、 3ωC；
2 ωA ± ωC 、2 ωC ± ωB ；
第3章 移动信道的噪声和干扰
ωA+ωB+ωC、 ωA + ωB - ωC 、 ωA - ωB + ωC - ωA + ωB + ωC … 当产生的组合频率与接收信号频率 ω0接近时， 就 会形成对有用信号的干扰， 通常称这种干扰为三阶互 调干扰。 可见， 三阶互调干扰有两种类型， 即二信号
第3章 移动信道的噪声和干扰
2 k Hz
1 k Hz
5 00 Hz 预加 重 放大 输出 低通 滤波器 输出
输入
限幅 输出
图 3 - 6 IDC电路的波形
第3章 移动信道的噪声和干扰
频 偏 / k Hz 5 4 3 2 1
3k
Hz
2k
Hz
调制 频率
1k
Hz 50 0 Hz
－5 －10
0 .5
－15
合频率， 从而对通信系统构成干扰的现象。
在移动通信系统中， 产生的互调干扰主要有三种： 发射机互调、 接收机互调及外部效应引起的互调。
第3章 移动信道的噪声和干扰
1. 互调干扰的基本概念 假定由于输入回路选择性较差， 同时有三个载频 分别为ωA、 ωB、 ωC的干扰信号进入接收机高频放大 级或混频级， 而我们需要接收的信号载频为ω0。 一般 非线性器件的输出电流ic与输入电压u的关系式为
第3章 移动信道的噪声和干扰
60 50 40 30 20 10 0 －10 10
Ta 等 效 噪 声 系 数 1 0 lg T0
/ d B( kT 超 过 0B i 的 d B数 )
环 境 噪 声 温T 度 /K a
3× 1 07
城市 人为 噪声
3× 1 06 3× 1 05 3× 1 04 3× 1 03 3× 1 02 3× 10 1 00 0 2 00 0
收机的通带内时， 就会造成邻道干扰。
第3章 移动信道的噪声和干扰
1. 调制边带扩展干扰 调制边带扩展干扰是指语音信号经调频后， 它的 某些边带频率落入相邻信道形成的干扰。 以调频方式 传输语音信号时， 要计算信号调制边带扩展干扰是比 较复杂的。 为简化计算， 常采用单音频调频波进行分
析。 单音频调频波的表达式为
使用的频率为f1， 则其中任一信道的频率可表示为 fm= f1+ΔF（Cm-1） （3 - 6）
大气 噪声
郊区 银河
人为
噪声
噪声
部噪声 典型 接收 机内 太阳 噪声
20
40
60
1 00
2 00
4 00
6 00
f / MHz
图 3 - 1 外部噪声的功率与频率的关系
第3章 移动信道的噪声和干扰
3.1.2 移动通信中的主要干扰 在移动通信系统中， 基地站或移动台接收机必须
能在其它通信系统产生的众多较强干扰信号中， 检出
经预加重后， 频率较高部分由于幅度较大， 在经 调制后产生的频偏就有可能因为过大而造成邻道干扰， 为此， 引入了限幅器。 限幅器使输出幅度被限制在一 定范围之内， 从而避免了频偏过大造成的邻道干扰， 如图3 - 6所示。 图3 - 7给出了瞬时频偏控制电路的特
性。 由图3 - 7中可以看出， 频偏最大保持在5kHz。
+Jn(mf) cos(ω0+nΩ)t-(-1)nJn(mf) cos(ω0-nΩ)t 第n对边频
第3章 移动信道的噪声和干扰
设调频波的第n次边频落入相邻信道， 如图3 - 3
（ b ）所示 ( 第（ K-1 ）信道发射机的调制边带第 n 次边 频落入第K信道)。 再考虑到收发信机由于频率不稳定 而造成的频率偏差ΔfTR， 在最坏情况下， 落入邻道的 最低边频次数为
s(t)=cos(ω0t+mfsinΩt) 式中， ω0为载波角频率； mf为调制指数； Ω为调制信 号角频率。
第3章 移动信道的噪声和干扰
经展开运算后， 上式可写成
s (t )
n
J
n
(m f ) cos[(0 n )t ]
=J0(mf)cosω0t 载频 +J1(mf) cos(ω0+Ω)t-J1(mf) cos(ω0-Ω)t 第一对边频 +J2(mf) cos(ω0+2Ω)t-J2(mf) cos(ω0-2Ω)t第二对边频 +J3(mf) cos(ω0+3Ω)t-J3(mf) cos(ω0-3Ω)t第三对边频 +…
较弱的有用信号。 图3 - 2所示是这种情况下的一个典 型例子。
第3章 移动信道的噪声和干扰
干
扰
信
号
有用
信号
干
扰
信
号
图 3 - 2 移动通信中的干扰示意图
第3章 移动信道的噪声和干扰
3.2 邻道干扰
3.2.1 邻道干扰 邻道干扰是指相邻的或邻近频道之间的干扰。 模 拟移动通信系统广泛使用的VHF、 UHF电台， 频道间 隔是25 kHz。 由于调频信号的频谱很宽， 理论上有无 穷边频分量， 因此， 当其中某些边频分量落入邻道接
在双工情况下， 收发使用不同频率， 移动台M处 于最易受到基地站B干扰的位置， 图3 - 11为同频双工 方式的同道干扰示意图。
第3章 移动信道的噪声和干扰
M( 移 动 台 ) 收
D＝r (有 用 信 号 )