移動(dòng)通信 課件 (郭梯云)第4章.ppt

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1、第4章噪聲與干擾4.1噪聲4.2鄰道干擾與同頻道干擾*4.3互調(diào)干擾4.1噪聲4.1.1噪聲的分類與特性移動(dòng)信道中加性噪聲(簡(jiǎn)稱噪聲)的來(lái)源是多方面的,一般可分為:①內(nèi)部噪聲;②自然噪聲;③人為噪聲。內(nèi)部噪聲是系統(tǒng)設(shè)備本身產(chǎn)生的各種噪聲。不能預(yù)測(cè)的噪聲統(tǒng)稱為隨機(jī)噪聲。自然噪聲及人為噪聲為外部噪聲,它們也屬于隨機(jī)噪聲。依據(jù)噪聲特征又可分為脈沖噪聲和起伏噪聲。脈沖噪聲是在時(shí)間上無(wú)規(guī)則的突發(fā)噪聲,例如,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的點(diǎn)火噪聲,這種噪聲的主要特點(diǎn)是其突發(fā)的脈沖幅度較大,而持續(xù)時(shí)間較短;從頻譜上看,脈沖噪聲通常有較寬頻帶;熱噪聲、散彈噪聲

2、及宇宙噪聲是典型的起伏噪聲。在移動(dòng)信道中,外部噪聲(亦稱環(huán)境噪聲)的影響較大,美國(guó)ITT(國(guó)際電話電報(bào)公司)公布的數(shù)據(jù)示于圖4-1。圖中將噪聲分為六種:①大氣噪聲;②太陽(yáng)噪聲;③銀河噪聲;④郊區(qū)人為噪聲;⑤市區(qū)人為噪聲;⑥典型接收機(jī)的內(nèi)部噪聲。其中,前五種均為外部噪聲。有時(shí)將太陽(yáng)噪聲和銀河噪聲統(tǒng)稱為宇宙噪聲。大氣噪聲和宇宙噪聲屬自然噪聲。圖中,縱坐標(biāo)用等效噪聲系數(shù)Fa或噪聲溫度Ta表示。Fa是以超過(guò)基準(zhǔn)噪聲功率N0(=KT0BN)的分貝數(shù)來(lái)表示,即(4-1)式中,k為波茲曼常數(shù)(1.38×10-23J/K),T0為參考絕對(duì)溫度(2

3、90K),BN為接收機(jī)有效噪聲帶寬(它近似等于接收機(jī)的中頻帶寬)。由式(4-1)可知,等效噪聲系數(shù)Fa與噪聲溫度Ta相對(duì)應(yīng),例如Ta=T0=290K,Fa=0dB;若Fa=10dB,則Ta=10T0=2900K,等等。在30~1000MHz頻率范圍內(nèi),大氣噪聲和太陽(yáng)噪聲(非活動(dòng)期)很小,可忽略不計(jì);在100MHz以上時(shí),銀河噪聲低于典型接收機(jī)的內(nèi)部噪聲(主要是熱噪聲),也可忽略不計(jì)。因而,除海上、航空及農(nóng)村移動(dòng)通信外,在城市移動(dòng)通信中不必考慮宇宙噪聲。圖4–1各種噪聲功率與頻率的關(guān)系例4-1已知市區(qū)移動(dòng)臺(tái)的工作頻率為450MHz,接

4、收機(jī)的噪聲帶寬為16kHz,試求人為噪聲功率為多少dBW。解基準(zhǔn)噪聲功率由圖4-1查得市區(qū)人為噪聲功率比N0高25dB,所以實(shí)際人為噪聲功率N為4.1.2人為噪聲所謂人為噪聲,是指各種電氣裝置中電流或電壓發(fā)生急劇變化而形成的電磁輻射,諸如電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、高頻電氣裝置、電氣開(kāi)關(guān)等所產(chǎn)生的火花放電形成的電磁輻射。在移動(dòng)信道中,人為噪聲主要是車輛的點(diǎn)火噪聲。圖4-2為典型點(diǎn)火電流的波形。圖中,一個(gè)超過(guò)200A的點(diǎn)火尖脈沖,其寬度約為1~5ns,相應(yīng)頻譜的高端頻率達(dá)200MHz至1GHz,低于100A的火花脈沖寬度約為20ns,相應(yīng)頻譜的

5、高端頻率為50MHz。假定一臺(tái)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)有8個(gè)氣缸,每個(gè)氣缸的轉(zhuǎn)速是3000r/min,由于在任一時(shí)刻只有半數(shù)氣缸在燃燒,所以可計(jì)算出一臺(tái)汽車每秒鐘產(chǎn)生的火花脈沖數(shù)為圖4–2典型點(diǎn)火電流波形(火花脈沖/秒)假如有許多車輛在道路上行駛,那么火花脈沖的數(shù)量將被車輛的數(shù)目所乘。汽車噪聲的強(qiáng)度可用噪聲系數(shù)Fa表示,它與頻率的關(guān)系如圖4-3所示。圖中,基準(zhǔn)噪聲功率為-134dBm,即常溫條件下(290K),噪聲帶寬為10kHz時(shí)的噪聲功率。圖中給出了兩種交通密度情況,由圖可見(jiàn),汽車火花所引起的噪聲系數(shù)不僅與頻率有關(guān),而且與交通密度有關(guān)。交通流

6、量越大,噪聲電平越高。由于人為噪聲源的數(shù)量和集中程度隨地點(diǎn)和時(shí)間而異,因此人為噪聲就地點(diǎn)和時(shí)間而言,都是隨機(jī)變化的。統(tǒng)計(jì)測(cè)試表明,噪聲強(qiáng)度隨地點(diǎn)的分布近似服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。圖4–3汽車噪聲與頻率的關(guān)系圖4–4幾種典型環(huán)境的人為噪聲系數(shù)平均值由圖可見(jiàn),城市商業(yè)區(qū)的噪聲系數(shù)比城市居民區(qū)高6dB左右,比郊區(qū)則高12dB。人為噪聲(100MHz以上)在農(nóng)村地區(qū)可忽略不計(jì)。圖4-5給出了城市商業(yè)區(qū)、居民區(qū)和郊區(qū)的噪聲系數(shù)Fa的標(biāo)準(zhǔn)偏差σFa隨頻率變化的關(guān)系。由圖可見(jiàn),城市商業(yè)區(qū)的σFa最大,隨著頻率增高,起伏也增大;在居民區(qū)及郊區(qū),頻率增高,

7、σFa值減小。圖4–5噪聲系數(shù)Fa的標(biāo)準(zhǔn)偏差4.1.3環(huán)境噪聲和多徑傳播對(duì)話音質(zhì)量的綜合影響圖4–6對(duì)不同信噪比,話音質(zhì)量的主觀評(píng)定結(jié)果圖4–7移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)性能的惡化量當(dāng)考慮移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)性能的惡化量時(shí),要求接收機(jī)輸入信號(hào)的最低保護(hù)電平Amin為式中,SV是信納比為12dB時(shí)的接收機(jī)靈敏度(以dBμV計(jì));d為環(huán)境噪聲和多徑效應(yīng)的惡化量(以dB計(jì))。4.1.4發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的噪聲及寄生輻射1.發(fā)射機(jī)邊帶噪聲通常,發(fā)射機(jī)即使未加入調(diào)制信號(hào),也存在以載頻為中心、分布頻率范圍相當(dāng)寬的噪聲,這種噪聲就稱為發(fā)射機(jī)邊帶噪聲,簡(jiǎn)稱發(fā)射機(jī)噪聲。

8、典型移動(dòng)電臺(tái)發(fā)射機(jī)的噪聲頻譜如圖4-8所示。由圖可見(jiàn),發(fā)射機(jī)的噪聲頻帶約為2~3MHz,它比頻道間隔(如25kHz)大得多,它不僅在相鄰頻道內(nèi)形成干擾,而且會(huì)在幾兆赫的頻帶內(nèi)產(chǎn)生影響。圖4–8發(fā)射機(jī)的噪聲頻譜2.發(fā)射機(jī)的寄生輻射圖4–

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