0移动通信技术

《移动通信技术》通信工程学院闫海煜模块二：移动信道中的电波传播整体结构基本技术单元1：天线的基本知识单元2：移动通信的电波传播特性单元3：移动通信信道特征单元4：电波传播的路径损耗预测实训项目天线认知实训单元5：噪声与干扰教学单元引入在前边的课程中我们介绍了移动通信的损耗与衰落，但是影响移动信号的因素除了损耗与衰落之外，还有一个重要的因素就是噪声与干扰，通信中不需要的信号都属于噪声和干扰，从移动通信系统的性能考虑，必须研究噪声和干扰的特性以及它们对移动信号传输的影响，并采取必要的措施减小对通信质量的影响。单元5噪声与干扰噪声的分类与特性1主要内容2人为噪声邻道干扰与同频道干扰3互调干扰4远近效应5学习目标了解噪声的分类与特性。理解邻道干扰、同频道干扰、互调干扰、远近效应产生原理及常见的抗干扰措施。学生团队协作能力得到锻炼。学生沟通能力表达能力得到锻炼。重点与难点重点:邻道干扰、同频道干扰、互调干扰。难点：减小各种干扰的措施。1.噪声的分类与特性随机噪声外部噪声内部噪声自然噪声人为噪声大气噪声太阳噪声银河噪声郊区人为噪声市区人为噪声1.噪声的分类与特性图2-48几种典型环境的人为噪声系数平均值1.噪声的分类与特性在移动信道中，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)公布的数据即各种噪声功率与频率的关系如图2-49所示图2-49各种噪声功率与频率的关系1.噪声的分类与特性在800MHZ到900MHZ波段什么噪声最严重？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，人为噪声主要是有汽车点火系统引起的其大小与什么有关?1.人为噪声大小不仅与频率有关，而且与交通密度有关；如图2-50所示通常人为噪声的大小还与接收天线的高度以及接收天线离开公路的距离有关系。图2-50交通密度与噪声3.邻道干扰与同频道干扰什么是邻道干扰？它是怎么产生的？邻道干扰3.邻道干扰与同频道干扰概念:相邻的或邻近频道的信号相互干扰；调制边带扩展干扰是语音信号经调频后，它的某些边带频率落入相邻信道形成的干扰。图2-51邻道干扰示意图3.邻道干扰与同频道干扰决定因素:Br为信道间隔Fm为调制信号的最高频率Bi为接收机的带宽ΔfTR为发信机、接收机频率不稳定而造成的频率偏差FmfBiBrnTR5.03.邻道干扰与同频道干扰限制发射信号带宽，提高收、发信机的频率稳定度和准确度，要求发射机的瞬时频偏不超过最大允许值。减少邻道干扰的一些措施:3.邻道干扰与同频道干扰同频道干扰产生原因：频率再用技术。Df1f1RRC1小区C小区显然，同频道再用带来的问题就是同频道干扰，再用距离越近，同频道干扰就越大；再用距离越远，同频道干扰就越小，但频率利用率从而要降低。图2-52同频道再用3.邻道干扰与同频道干扰同频道再用距离：允许使用相同频道的无线区之间的最小距离为同频道再用的最小安全距离，简称同频道再用距离或共道再用距离。图2-53同频道再用距离3.邻道干扰与同频道干扰同频道再用距离的有关因素：（1）调制制度（2）电波传播特性（3）基站覆盖范围或小区半径r0（4）通信工作方式,可分为同频单工通信和异频双工通信（5）要求的可靠通信概率3.邻道干扰与同频道干扰射频防护比：接收机输入端的有用信号电平与同频道干扰电平之比，且要大于某个数值，保证接收信号的质量。有用信号类型无用信号类型射频防护比窄带F3E，G3E窄带F3E，G3E8宽带F3E，G3E宽带F3E，G3E8宽带F3E，G3EA3E8窄带F3E，G3EA3E10窄带F3E，G3E直接打印F2B12A3E宽带F3E，G3E8~17A3E窄带F3E，G3E8~17A3EA3E173.邻道干扰与同频道干扰如何避免产生同频道干扰？3.邻道干扰与同频道干扰避免产生同频道干扰的措施：（1）使用定向天线、斜置天线波速、降低天线高度、选择适当的天线场址。（2）频率规划考虑区域地形、电波传播特性、调制制式、小区半径、工作方式等。3.邻道干扰与同频道干扰移动通信系统中采用的抗干扰措施是多种多样的。主要有：（1）利用信道编码进行检错和纠错（包括前向纠错FEC和自动请求重传ARQ）是降低通信传输的差错率，保证通信质量和可靠性的有效手段；（2）为克服同多径干扰所引起的多径衰落，广泛采用分集技术（包括空间分集、频率分集、时间分集以及RAKE接收技术等）、自适应均衡技术和选用具有抗码间干扰和时延扩展能力的调制技术（如多电平调制、多载波调制等）；3.邻道干扰与同频道干扰（3）为提高通信系统的综合抗干扰能力而采用扩频和跳频技术；（4）为减少蜂窝网络中的共道干扰而采用扇区天线、多波束天线和自适应天线阵列等；（5）在CDMA通信系统中，为了减少多址干扰而使用干扰抵消和多用户信号检测器技术。4.互调干扰概念：是指几个不同频率的信号通过非线性电路时，会产生与有用信号频率相同或相近的频率组合，而对通信系统构成的一种干扰。产生情况：1、发射机互调干扰2、接收机互调干扰3、发信机变频滤波器及天馈线等插件接触不良引起的互调干扰互调干扰的基本概念4.互调干扰发射机互调干扰：两个或多个发射机相互靠近，每个发射机与其它发射机之间通常通过天线系统耦合，从每个发射机来的辐射信号进入其他发射机的，发射机末级功率放大器通常工作在非线性状态，于是就形成了互调干扰。接收机互调干扰互调干：如果有两个或多个干扰信号同时进入接收机高放或混频器，只要它们的频率满足一定的关系，由于器件的非线性特性，就有可能形成互调干扰。4.互调干扰发射机互调干扰是基站使用多部不同频率的发射机(FDMA系统)所产生的特殊干扰。因为多部发射机设置在同一个地点时，无论它们是分别使用各自的天线还是共用一副天线，它们的信号都可能通过电磁耦合或其它途径窜入其它的发射机中，从而产生互调干扰。互调干扰产生的具体原因4.互调干扰发射机A发射机B分用或共用天线系统fBfA接收机fCLC2fA-fB=fC图2-54发射机互调干扰4.互调干扰在发射机互调干扰中，三阶互调产物难于用选择性滤波器滤除，容易构成对有用信号的干扰。而其他互调产物离有用信号的频距较大，易滤除，故危害不大。等式左边表示三阶互调源频率，而等式右边表示受三阶互调信号干扰的频率。DCBACBAfffffff24.互调干扰4、减轻互调干扰的方法：减轻接收机互调干扰的方法减轻发射机互调干扰的方法分配频率时避免三阶互调干扰在分配频率时，应合理地选用频道（或波道）组中的频率，使它们的可能产生的互调干扰产物不致落入同组频道中任一工作频道。4.互调干扰需要频道数最小占用频道数无三阶互调的频道组频段利用率341,2,4；1,3,475%471,2,5,7;1,3,6,757%5121,2,5,10,12;1,3,8,11,1242%6181,2,5,11,13,18;1,2,9,13,15,18;1,2,5,11,16,18;1,2,9,12,14,1833%7261,2,8,12,21,24,26;1,3,4,11,17,22,26;1,2,5,11,19,24,26;1,3,8,14,22,23,26;1,2,12,17,20,24,26;1,4,5,13,19,24,26;1,5,10,16,23,24,2627%5.远近效应当基地台同时接收两个不同距离的移动台发来的信号时，若两者频率相同或邻近，则距离基地台近的（距离为d2）移动台将对另一移动台（距基地台为d1,d1d2）信号，也会产生较大的干扰，即近端对远端的干扰，简称远近效应。基站（BS）移动台A移动台Bd1d2图2-55远近效应5.远近效应克服远近效应的有效措施：自动功率控制。移动台根据收到基地台信号大小对移动台发射机进行自动功率控制，即当移动台逐渐靠近基地台时，自动降低发射率；缩小服务区，降低发射功率，使同一服务区内信号场强的动态范围减小，例如动态范围在50～60db之内。单元小结本次课讲解了噪声与干扰以及如何抑制各种干扰的理论知识，主要包括噪声的分类、人为噪声、邻道干扰、同频道干扰、互调干扰以及远近效应等。通过本模块的学习同学们对移动通信的噪声与抗干扰技术做了详细的学习，为以后本课的学习程打下理论基础。课后作业1.什么是邻道干扰？如何减小邻道干扰？2.什么是同频道干扰？如何减小同频到干扰？