移动通信(李梯云)课件 第四章
第4章 噪声与干扰
第4章 噪声与干扰4.1 噪声 4.2 邻道干扰与同频道干扰 *4.3 互调干扰
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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。
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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。
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)
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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
(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。
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3 ×108 3 ×107 3 ×106
60 50 40 30 20 10 0 - 10
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
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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 10 23 290 16 103 ) 162dBW
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
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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
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
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图 4 – 2 典型点火电流波形
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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。
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。
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图 4 – 3 汽车噪声与频率的关系
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第4章 噪声与干扰Fa(相对于 0 BN ) kT 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
图 4 – 4 几种典型环境的人为噪声系数平均值
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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 …… 此处隐藏:903字,全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……