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1、移动通信设备原理与维修 第2版,李延廷 主编,第二章 移动通信信道特性,第一节 移动通信的电波传播方式 第二节 移动通信信道的传输衰减 第三节 干 扰 第四节 噪 声 本章小结,第一节 移动通信的电波传播方式,图2-1 电磁波传播方式示意图,一、移动通信电波传播方式 在无线信道中，电磁波的传播方式按波长分为三种，中长波主要沿地表面波传播；短波主要依靠电离层反射与折射传播；超短波和微波主要以直射方式传播。如图2-1所示。,第一节 移动通信的电波传播方式,二、移动通信主要采用的传播方式 目前，移动通信广泛使用150MHz、450MHz、800MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz和2
2、000MHz等频段。 由于这些频段都属于超短波和微波段，所以移动通信的电波传播是以直射为主的，从发射机发出的无线电波，一般以直射波、反射波(经地面及各种障碍物的反射和散射)及地表面波三种形式到达接收机。,图2-2 典型的传播路径示意图,第二节 移动通信信道的传输衰减,一、信道衰落 陆地移动通信中移动台的天线高度一般不高，基站发射的信号常常不能直射抵达移动台。 1.快衰落 接收信号是由直射波与大量反射波和地面表波合成的。各分量之间的相互干涉将产生快而深的多径衰减，称为快衰落或多径衰落。 2.慢衰落 移动台接收信号除瞬时值出现快速起伏的多径衰落外，其场强中值随着所处位置改变而呈现较平缓的变动，称为
3、慢衰落或长期衰落。发生慢衰落的主要原因是障碍物的阴影效应，即在电波传播的路径上遇到建筑物、树林等障碍物的阻挡，产生了电磁波的阴影。,第二节 移动通信信道的传输衰减,二、各种地形、地物的电波传播衰减 由于移动信道是一个变参信道，电波在不同的地形、地物下传播，其损耗是不同的。 1.地形、地物的分类 (1)地形分类 地形可分为两大类，即中等起伏地形和不规则地形，并以中等起伏地形作传播基准，对其他各种地形作必要的修正。 (2)地物分类 不同的地物对无线电波的传播衰减影响也是不同的。 2.中等起伏地形的电波传播衰减 (1)市区的电波传播衰减 在估算市区的电波传播衰减时，可先计算出自由空间的电波传播衰减，
4、然后附加市区修正项。 计算市区电波传播衰耗LT的公式：,第二节 移动通信信道的传输衰减,图2-3 市区的基本衰减中值,第二节 移动通信信道的传输衰减,图2-4 基站天线高度增益因子,(2)郊区、开阔地和准开阔地的电波传播衰减 郊区的建筑物一般,第二节 移动通信信道的传输衰减,是分散低矮的，故电波传播条件优于市区。计算郊区、开阔地和准开阔地电波传播衰耗的计算公式分别为 ：,图2-5 移动天线高度增益因子,第二节 移动通信信道的传输衰减,图2-6 郊区修正因子,第二节 移动通信信道的传输衰减,图2-7 开阔地、准开阔地修正因子,第三节 干 扰,一、邻道干扰 邻道干扰是指相邻或邻近信道的信号之间的相
5、互干扰。 移动通信都是采用调频方式进行调制的。从理论上说，调频信号含有无穷多个边频分量。如果边频分量落入邻道接收机的通频带，则会造成邻道干扰。,图2-8 调频波频谱图,第三节 干 扰,图2-9 邻道干扰示意图,第三节 干 扰,二、同频干扰 同频干扰：指使用相同频率的电台之间的干扰。 频率复用：在移动通信中，为了提高频率利用率，在相隔一定距离后，要重复使用相同的频道。也就是说可以将相同的频率分配给彼此相隔一定距离的两个或多个小区。 同频道复用距离：同频道的小区距离越远，他们之间的空间隔离度越大，同频道干扰就越小，但频率复用次数也随之降低，即频率利用率降低。因此在进行小区的频率分配时，应在满足一定
6、通信质量要求的前提下，确定同频复用的最小距离，这个最小距离称作同频道复用最小安全距离，简称同频道复用距离。,第三节 干 扰,三、互调干扰 1.互调干扰的基本原理 当两个或两个以上的不同频率信号同时输入到非线性器件上时，由于非线性器件的非线性作用，就会产生各种组合频率成分即互调产物。其中，与有用信号频率相接近的组合频率分量就会顺利地进入接收机而形成干扰，这就是互调干扰。 2.发射机互调干扰 发射机互调干扰是由于基站使用 多部不同频率的发射机而产生的 互调干扰。在实际应用中，可在 各发射机之间设置单向隔离器件 减小发射机发射信号的相互耦合。,图2-10 发射机互调干扰,第三节 干 扰,3.接收机互
7、调干扰 如果有几个信号同时进入接收机，由于接收机电路(如高放和混频级)的非线性作用而发生频率互调，形成互调产物。如果互调产物落入接收机频带内，就会形成接收机互调干扰。 减小接收机互调干扰措施：提高接收机输入回路选择性；在接收机的前端加入衰减器；接收机的高放级和混频级采用具有较好平方律特性的器件;移动台发射机采用自动功控电路。 四、阻塞干扰 在接收机接收有用信号时，如果有邻近频率的强干扰同时进入接收机高频放大器和混频器，使高放或混频出现饱和现象，则接收机解调输出的噪声增大，灵敏度下降，严重时可使通信中断，这种现象称为阻塞干扰。,第四节 噪 声,1.噪声的分类 根据移动通信信道中噪声的来源不同，噪
8、声可分为外部噪声和内部噪声，它们都属于随机噪声。 外部噪声又包括自然噪声和人为噪声。自然噪声主要有天电噪声、太阳噪声及银河噪声等。人为噪声就是各种电气设备中电流或电压发生急剧变化而形成的电磁辐射。 内部噪声是指移动通信设备本身产生的各种噪声，如导体中电子的热运动引起的热噪声，半导体中由载流子的起伏变化引起的噪声等。 在移动信道中，外部噪声对移动通信信道的影响较大，而自然噪声在一般情况下比接收机的固有噪声低的多，可以忽略不计。因此主要考虑人为噪声和内部噪声对移动通信信道的影响。人们对接收机内部噪声比较熟悉，而往往忽略发射机产生的噪声及寄生辐射。,第四节 噪 声,2.人为噪声 人为噪声多属于冲击性
9、噪声，大量噪声混在一起可能形成连续性噪声或连续性噪声中叠加有冲击性噪声。频谱分析表明，人为噪声的频谱较宽，且在一定频率范围内，频率越高，功率越小。在移动通信中，人为噪声主要是车辆的点火噪声。 3.发射机噪声及寄生辐射 (1)发射机噪声 发射机在未进行调制前，存在以载频为中心，分布频率范围相当宽的噪声，该噪声称为发射机边带噪声，简称发射机噪声。 发射机噪声的频带约为2MHz3MHz，比频道间隔25KHz大得多。它不仅在相邻频道内形成干扰，而且会在几MHz的频带内对接收机产生影响。,第四节 噪 声,发射机噪声主要包括振荡器噪声、倍频器噪声及调制器噪声等。 (2)发射机的寄生辐射 高频信号产生的方法
10、通常有两种：一种是由频率较低的主振频率经多次倍频而获得，另一种是由频率合成器获得。 无论哪种方法，在获得高频载波的同时，还会产生大量的谐波及组合频率成分。它们随着高频信号一起辐射出去，形成寄生辐射，这样就会影响与寄生辐射频率相同或相近的接收机。因此，发射机的输出回路应具有良好滤波性能，抑制寄生分量。,本章小结,本章主要介绍了以下内容： (1)移动通信信号的传播路径是多径传播；信号的衰落分为快衰落和慢衰落；各种地形地物下的传播衰减中值。 (2)移动通信信道中的噪声种类：外部噪声和内部噪声；各种噪声产生机理及消除方法。 (3)干扰的种类：邻道干扰、同频干扰、互调干扰和阻塞干扰；各种干扰产生的原因及克服方法。,习题,1.通信信道分为哪几种？移动通信属于什么信道？ 2.什么是信号的快衰落和慢衰落？它们与什么因素有关？ 3.传播衰减中值反映何种传输衰落？在中等起伏地形上，市区与郊区衰减中值哪个大？ 4.噪声分为哪几类？哪一类噪声对移动通信信号影响最大？ 5.移动通信中的干扰有哪几类?其产生的原因及克服方法分别是什么?,
