第3章 移动信道的噪声和干扰

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3Biblioteka Baidu 移动信道的噪声和干扰
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）
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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
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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
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。
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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
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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
收机的通带内时， 就会造成邻道干扰。
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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
的噪声。
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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
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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
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。
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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 +…
三阶互调和三信号三阶互调：
2ωA-ωB=ω0 ωA+ωB-ωC=ω0
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2. 多信道系统的三阶互调
在实际工作中， 移动通信系统是采用多信道同时 工作的， 这些信道的间隔比较窄（一般为 25kHz ）。 由于它与信道载频相比很小， 因此各信道载频相差不 多， 基本上属于同一数量级。 在这种情况下， 产生三 阶互调的频率源， 应主要是网内的多信道频率。 这样， 根据以上概念， 如有n个等间隔信道时， 则产生的三 阶互调干扰为
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。
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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
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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
ic=a0+a1u+a2u2+a3u3+…+anun
（3 - 3）
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式中， a0， a1， a2，…，an是由晶体管特性决定的系数， 通常 a0 ＞ a1 ＞ a2 ＞ … ＞ an 。 当把作用于晶体管的信号 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。 当取到三次项（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；
fx=fi+fj-fk （i≠j≠k） （3 - 4）
fx=2fi-fj （i≠j） （3 - 5）
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1） 三阶互调产物的信道序号表示法 假 设 信 道 序 号 由 1→n 按 等 间 隔 划 分 为 C1 、
C2、 …Cm、 Cx、 Ci、 Cj、 Ck、 Cn。 若信道序号C1中
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 )
(同 频 干 扰 )
DI D＝DI＋D
基地 站 A
发
基地 站 B
发
图 3 - 11 同频双工方式同道干扰示意图
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。
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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
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。
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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
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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。
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话 音
预 加 重
放 大
限 幅
邻 道 干 扰 滤 波 器 调 制 器
图 3 - 4 IDC电路
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U
U
Us (信号 )
Us (信号 ) Un (热噪声)
Un(热噪声)
0 (a)
f
0 (b)
f
图 3 - 5 预加重原理图
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
若被干扰接收机至干扰发射机的距离为 DI， 则同
频复用距离（A、 B两基地站之间的距离）为 D=DS+DI=r+DI 因此， 同频复用比为
D r DI DI 1 r r r
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E 2 0lg 1V / m
/ dB 1 00 80 60 40 20 0 －2 0 －4 0 5 10 20 (2) h 1 ＝h 2 ＝5 0m (1)
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
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*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
Br 0.5Bi fTR n Fm
(3 - 1)
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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
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（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。
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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。
+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
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相对输出电平 / dB
30 20 10 0 0 .5 1 2 3
实际 理想 Fm 3
4 0 lg
6
f / k Hz
图 3 - 8 邻道干扰滤波器特性
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2. 发射机边带噪声干扰 发射机边带噪声干扰是指存在于载频两侧的噪声， 如图3 - 9（a）所示。 边带噪声愈靠近载频， 幅度愈 大。 边带噪声的大小，主要取决于振荡器、 倍频器的 噪声，IDC电路和调制电路的噪声以及电源脉动等引起
30 0
0
Hz
5
10
调 制 输 入 / d Bm
图 3 - 7 IDC电路特性
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（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。
3ωA 、 3ωB、 3ωC；
2 ωA ± ωC 、2 ωC ± ωB ；
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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
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