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移动通信的同频干扰和邻频干扰

2012年1月14日 / 281次阅读
移动通信技术

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干扰是蜂窝无线系统性能的主要限制因素。

干扰来源包括同小区中的另一个移动台、相邻小区中正在进行的通话、使用相同频率的其他的基站、或者无意中渗入蜂窝系统频带范围的任何非蜂窝系统。话音信道上的干扰会导致串话,使用户听到了背景的干扰。信令信道上的干扰则会导致数字信号发送上的错误,而造成呼叫遗漏或阻塞。市区内的干扰更严重,因为市区内的射频源更多、基站和移动台的数量多。干扰是增加容量的一个重要瓶颈,而且常常导致掉话。移动通信蜂窝系统主要有两种干扰:同频干扰和邻频干扰。干扰信号常常是在蜂窝系统内产生的,在实际中要控制它们比较困难(由于随机的传播效应)。而频带外用户引起的干扰更加难以控制,这种情况是由于用户设备前端的饱和效应或是间歇的互调效应是在没有任何警告的情况下发生的。实际上,使用相互竞争的蜂窝系统常常是频带外干扰的一个重要来源,因为竞争者为了给顾客提供不相上下的覆盖,常常使他们的基站相距得很近。

同频干扰

频率复用意味着在一个给定的覆盖区域内,存在着许多使用同一组频率的小区。这些小区叫做同频小区。这些小区之间的信号干扰叫做同频干扰。不象热噪声那样可以通过增大信噪比(Signal Noisy Ratio,SNR)来克服,同频干扰不能简单的通过增大发射机的发射功率来克服。这是因为增大发射功率会增大对相邻小区的干扰。为了减小同频干扰,同频小区必须在物理上隔开一个最小的距离,为传播提供充分的隔离。

如果每个小区的大小都差不多,基站也都发射相同的功率,则同频干扰比例与发射功率无关,而变为小区半径(R)和相距最近的同频小区的中心之间距离(D)的函数。增加D/R的值,相对于小区的覆盖距离,同频小区间的距离就会增加,从而来自同频小区的射频能量减小而使干扰减小。

邻频干扰

来自所使用信号频率的相邻频率的信号干扰叫做邻频干扰。邻频干扰是由于接收滤波器不理想,使得相邻频率的信号泄露到了传输带宽内而引起的。如果相邻信道的用户在离用户接收机很近的范围内发射,而接收机是想接收使用预设信道的基站信号,则这个问题会变得很严重。这称为远近效应,就是一个在附近的发射机(可能是也可能不是属于蜂窝系统所用的同一种类型)“俘虏”了用户的接收机。还有,当有离基站很近的移动台用了与一个弱信号移动台使用的频率相近的频率时,也会发生远近效应。

邻频干扰可以通过精确的滤波和信道分配而减小到最小。因为每个小区只分配了可用频率中的一部分,那么在分配时就没有必要选用相邻频率。通过使小区中的信道间隔尽可能的大,邻频干扰会减小。因此,不是在每个特定的小区分配在频谱上连续的频率,而是要给这些相邻小区的频率间留有尽可能大的间隔。通过顺序地将连续的频率分配给不同的小区,许多分配方案可以使得在一个小区内的邻频信道间隔为N个信道带宽,其中N为簇的大小。其中一些信道分配方案,还通过避免在相邻小区中使用邻频信道来阻止次要的邻频干扰。

如果频率复用比例小,邻频信道间的间隔就可能不足以将邻频干扰强度保持在可容忍的极限内。例如,如果有一个移动台接近基站的程度是另一个的20倍,而且有信号能量溢出它自己的传输频带,弱信号移动台的信噪比(接收滤波器之前)可近似表示为:

S/I = (20)n

如果路径衰减指数n = 4,上式等于-52 dB。如果基站接收机中的中频滤波器的斜率为20 dB/倍频程,则获得了52 dB的衰减,邻频干扰源至少要转移到距接收机频谱中心6倍于传输带宽的地方。即为了获得0 dB的信噪比,要求有6倍信道带宽间隔的滤波器。这意味着为了将邻频信道干扰降到可接受水平以下,需要有大于6倍的频率间隔,或是当距离很近的用户与远距离的用户使用同一个小区时,需要更陡峭的基站滤波器。

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云上小悟 麦新杰(QQ:1093023102)

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