第4 章 移动通信的电波传播与干扰
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通信原理(第四章)
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第4章 信 道 章
四进制编码信道模型
0 0
1 送
端
发
1
收 端
接
2
2
3
3
28ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第4章 信 道 章
4.4 信道特性对信号传输的影响 恒参信道的影响 恒参信道对信号传输的影响是确定的或者 是变化极其缓慢的。因此，其传输特性可以 等效为一个线性时不变网络。 只要知道网络 的传输特性，就可以采用信号分析方法，分 析信号及其网络特性。 线性网络的传输特性可以用幅度频率特 性和相位频率特性来表征。 现在我们首先讨论 理想情况下的恒参信道特性。
平流层 60 km 对流层 10 km 0 km 地 面
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第4章 信 道 章
电离层对于传播的影响 反射 散射
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第4章 信 道 章
电磁波的分类： 电磁波的分类： 地波 频率 < 2 MHz 有绕射能力 距离： 距离：数百或数千千米 天波 频率： 频率：2 ~ 30 MHz 特点： 特点：被电离层反射 一次反射距离： 一次反射距离：< 4000 km 寂静区： 寂静区：
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第4章 信 道 章
4.2 有线信道
明线
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第4章 信 道 章
对称电缆：由许多对双绞线组成， 对称电缆：由许多对双绞线组成，分非屏蔽 （UTP）和屏蔽（STP）两种。 ）和屏蔽（ ）两种。
塑料外皮
双绞线（ 5对）
图4-9 双绞线
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第4章 信 道 章
同轴电缆
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第4章 信 道 章
n2 n1 折射率
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第4章 信 道 章
4.3.2 编码信道模型
调制信道对信号的影响是通过k(t)和 使已调信号发生波形 调制信道对信号的影响是通过 和n(t)使已调信号发生波形 失真。 失真。 编码信道对信号的影响则是一种数字序列的变换， 编码信道对信号的影响则是一种数字序列的变换，即将 一种数字序列变成另一种数字序列。 一种数字序列变成另一种数字序列。误码 输入、输出都是数字信号， 输入、输出都是数字信号，关心的是误码率而不是信号 失真情况，但误码与调制信道有关， 失真情况，但误码与调制信道有关，无调制解调器时误码由 发滤波器设计不当及n(t)引起 引起。 收、发滤波器设计不当及 引起。 编码信道模型是用数字的转移概率来描述。 编码信道模型是用数字的转移概率来描述。
电波传播中的信号干扰与消除技术
电波传播中的信号干扰与消除技术在当今的信息时代，电波作为信息传递的重要载体，广泛应用于通信、广播、导航等诸多领域。
然而，在电波传播的过程中，信号干扰问题时常出现，这给信息的准确传输带来了巨大的挑战。
为了保障通信的质量和可靠性，深入研究电波传播中的信号干扰与消除技术显得尤为重要。
一、电波传播中的信号干扰类型（一）自然干扰自然现象是电波传播中常见的干扰源之一。
例如，雷电产生的强大电磁脉冲会对附近的电波信号造成严重干扰。
太阳活动引发的地磁暴也会影响电离层的结构和特性，导致短波通信的信号衰落和失真。
此外，大气中的云层、降水等因素也可能对电波的传播产生吸收、散射等作用，从而削弱信号强度。
（二）人为干扰人为干扰主要来源于各种电子设备和系统。
在城市环境中，密集的无线通信基站、移动终端以及其他电子设备工作时产生的电磁辐射相互交织，形成复杂的电磁环境，容易导致同频干扰和邻频干扰。
工业设备中的电火花、电力系统中的谐波等也会向周围空间辐射电磁波，对附近的电波信号产生干扰。
（三）内部干扰内部干扰指的是通信系统自身产生的干扰。
例如，由于系统的非线性特性，放大器、混频器等器件可能产生谐波和互调产物，这些额外的频率成分如果落入工作频段内，就会对有用信号造成干扰。
另外，系统的时钟信号不准确或者同步不良也可能导致信号的定时偏差和相位抖动，从而影响信号的传输质量。
二、信号干扰的影响信号干扰会对电波传播带来多方面的不良影响。
首先，它会降低信号的强度和质量，使得接收端难以准确解调出有用信息，导致通信误码率增加，甚至出现通信中断的情况。
在音频通信中，干扰可能会引起噪音、杂音，使声音变得模糊不清；在视频传输中，则可能导致图像出现马赛克、卡顿、失真等问题。
其次，信号干扰会降低通信系统的容量和频谱利用率。
当干扰严重时，为了保证通信质量，系统不得不降低传输速率或者增加频谱带宽，这无疑会增加通信成本，降低资源的利用效率。
此外，信号干扰还可能影响到通信系统的安全性和可靠性。
移动通信原理 (吴伟陵 牛凯 著) 电子工业出版社 课后答案
s3 = [1 1 −1 −1] ， s3 = [1 −1 −1 1] 。波形图：略
正交性：任取两组 Wslsh 函数，将对应元素相乘再求和，结果均为 0。例如， s1 与 s2 ， 1×1+1× (−1) +1×1+1× (−1) = 0 ，同ห้องสมุดไป่ตู้可证明其它组合的正交性。
3.7 在信噪比受限的 CDMA 系统中，若已知 Eb / N0 = 6dB ，相邻小区干扰 β = 60% ，语 音激活因子ν = 50% ，功控精度α = 0.8 ，射频带宽为1.25MHz ，传输速率为 9.6Kbps ，
Eb / N0 1× β
ν
6 1× 0.6
0.5
3.8 在地址码的移位寄存器实现结构中有两种不同的类型：SSRG 和 MSRG。它们各自有什 么特点？两类结构之间有什么关系？ 答：SSRG 是简单型移位寄存器，又称 Fabonacci 型移位寄存器；MSRG 是模块（组件）型 移位寄存器，又称为 Galois 型移位寄存器。 对于 SSRG，特定输出起始相位给定的伪随机序列与并行模 2 加的相移模块之间规律是不确 定的随机规律；对于 MSRG，特定输出起始相位给定的伪随机序列与并行模 2 加的相移模 块之间的规律是确定型的，即可以通过不同的相移模块产生所要求特定的输出伪随机序列。 这两种结构是等效的，它们能得到相同的序列，所不同的只是相对相移。
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移动通信中主要采用混合编码。
4.2 试说明 GSM 语音编码方案的主要特点，其中全速率与半速率各为多少？ 答：GSM 语音编码是规则脉冲激励长期预测编码，即 RPE-LTP 方案，其基本原理基于线性 预测编码，采用等间隔、相位与幅度优化的规则作为激励源，以便使合成后的波形更接近原 始信号。该方案结合长期预测以消除信号的冗余度，降低编码速率，同时其算法较简单，计 算量适中且易于硬件实现。全速率：13kbps；半速率：6.5kbps。
移动通信中的噪声和干扰
移动通信中的噪声和干扰
移动通信中的噪声和干扰
移动通信中的噪声和干扰是影响通信质量和性能的重要因素。
在移动通信系统中，噪声是由各种源产生的随机波动，而干扰则是
指外部信号对通信系统的干扰。
噪声
噪声是由于电子元件的热运动和其他因素引起的无规律电磁波，它会对通信信号进行干扰和破坏。
在移动通信系统中，噪声主要包括：
1. 热噪声：由于传输介质和电子元件内部的热运动产生的电磁波；
2. 散弹噪声：由电子元件内电子的离散性引起的电磁波；
3. 交调噪声：由于不同频率的信号交叉混合而产生的电磁波。
噪声对通信系统的影响可以通过信噪比（信号与噪声的比值）
来衡量，信噪比越大，通信质量越好。
为了降低噪声的影响，通信
系统通常采用信号处理、误差检测和纠正等方法。
干扰
干扰是指环境中的其他电磁信号对通信系统的干扰。
在移动通信系统中，干扰主要来源于以下几个方面：
1. 邻近信道干扰：由于邻近频道的信号相互干扰导致的；
2. 同频干扰：由于系统内不同用户或不同基站之间的信号相互干扰导致的；
3. 多径干扰：由于信号在传播过程中发生多次反射、绕射、折射等导致的；
4. 外界干扰：来自于其他无线设备、电源设备、人造信号等的干扰信号。
干扰会导致通信信号的失真、丢失和误解等问题，降低通信的可靠性和性能。
为了减少干扰，通信系统通常采用多址技术、频率规划、功率控制和重复传输等方法。
，噪声和干扰是移动通信中不可避免的问题，对通信质量和性能产生重要影响。
通过合理的设计和优化，可以降低噪声和干扰对通信系统的影响，提高通信质量和性能。
4-无线电波传播特性详解
极 化 特 性
极化：电磁波在传播过程中，其电场矢量的方向和幅度随时间 变化的状态。 电磁波的极化形式： 线极化、圆极化和椭圆极化。
线极化的两种特殊情况
水平极化（电场方向平行于地面） 垂直极化（电场方向垂直于地面）
极化反射系数： 对于地面反射，当工作频率高于150MHz 1 ，算得 （ 2m ）时，
多径传播模型
无线电传播特性的研究
考虑问题
衰落的物理机制 功率的路径损耗 接收信号的变化和分布特性
应用成果
传播预测模型的建立 为实现信道仿真提供基础
理论分析方法（如射线跟踪法）
基本方法
应用电磁传播理论分析电波在移动环境中的传播特性来建立预 测模型
现场测试方法（如冲激响应法）
若移动台朝向入射波方向运动，则多普勒频移为正（接收信号频率上升）； 反之若移动台背向入射波方向运动，则多普勒频移为负（接收信号频率下 降）。
信号经过不同方向传播，其多径分量造成接收机信号的多普勒扩散， 因而增加了信号带宽。
3、多径信道的信道模型
原理 多径信道对无线信号的影响表现为多径衰落特性。 将信道看成作用于信号上的一个滤波器，可通过分析 滤波器的冲击相应和传递函数得到多径信道的特性 推导冲击响应 只考虑多径效应 再考虑多普勒效应 多径和多普勒效应对传输信号的影响 多径信道的冲击响应
d
发 射 天 线
直射波
B
接 收 天 线
直射波
hb
反射波
C
hm
Pr Pt G G 1 Re r t 4d
移动通信技术——第4章 移动通信系统组网
4.3 多信道共用
4.3.1 多信道共用的意义
在双工移动通信系统中，移动用户 在通话时要占用一条信道。 由于频谱资源的限制，用户数总是 大于信道数。 蜂窝移动通信系统使用多信道共用 技术缓解频谱资源有限和用户数多的矛 盾。
多信道共用是指系统允许大量的用 户在一个小区内共享少量的信道。 每个用户只在呼叫时才分配一个信 道，一旦通话终止，用户占用的信道马 上释放供其他用户使用。
令F为邻近蜂窝干扰因子，则CDMA 系统容量，即式（4-31）变为
(W / Rb )GF N （信道/小区） ( Eb / N 0 )d
4.5 蜂窝系统的移动性管理
4.5.1 蜂窝系统服务区域划分
1．服务区域的划分
一般的第二代蜂窝移动系统服务区域划分 如图4-22所示。 图中只画出一个移动运营网络，即一个公 共陆地移动网络（Public Land Mobile Network， PLMN），多个PLMN服务区可以重叠。
如果单位区群在系统中复制了M次，则双 向信道的总数C可以作为容量的一个度量，即 C = MS =MkN
3．区群结构的实现
单位区群内小区数N越大，同信道小区的 距离D就越远，抗同频干扰的性能就越好。 但是相应地，单位区群内小区数N越大， 需要的信道组越多，频谱利用率下降。 所以单位区群内小区数N与同信道小区的 距离D为互为矛盾的指标，须折中考虑。
（2）扇区划分技术
蜂窝移动通信系统中的同频干扰可以通 过使用定向天线代替基站中单独的一根全向 天线来减小，其中每个定向天线辐射某一个 特定的扇区。 这种使用定向天线来减少同频干扰，从 而提高系统容量的技术叫做扇区划分技术。
扇区划分技术与小区分裂不同，它 可以保持小区半径不变，容量的提高是 通过减少同频干扰以达到提高频率利用 率来实现的。
移动通信简答和综合题
移动通信简答和综合题简答题1.与有线通信相比移动通信的特点有哪些？答：移动通信是有线通信的延伸，与有线通信相比具有以下特点：（1）终端用户具有移动性移动通信的主要特点在于用户的移动性，需要随时知道用户当前位置，以完成呼叫、接续等功能；用户在通话时的移动性，还涉及到频道的切换问题等。
（2）采用无线接入方式移动用户与基站系统之间采用无线接入方式，频率资源的有限性、用户与基站系统之间信号的干扰、信息的安全保护等。
（3）具有网间漫游和互通功能移动通信网之间的自动漫游，移动通信网与其他网络的互通，各种业务功能的实现等。
2.简述移动通信系统中发信机的主要作用。
答：发信机的主要作用是将所要传送的信号首先对载波信号进行调制，形成已调载波，已调载波信号经过变频（有的发射机不经过这一步骤）成为射频载波信号送至功率放大器，经功率放大器放大后送至天馈线。
3.解决移动通信多址系统设计的主要问题是什么？答：一是多路复用，也就是将一条通路变成多个物理信道；二是信道分配，即将单个用户分配到某一具体信道上去。
4.简述GSM 网络无线小区模型中的3/9 复用方式的主要特点。
答：3/9 频率复用方式的主要特点是：（1）不需要改变现有网络结构；（2）在原有的基站基础上通过改变复用方式就可提高容量；（3）系统不需增加特殊功能；（4）需要有足够的频带宽度以保证跳频效果。
5.简述GSM 网络中直放站（中继器）的功能及其工作原理。
答：直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。
直放站在下行链路中，由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。
在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而达到基地站与手机的信号传递。
六、综合题1.阐述移动通信系统中天线和馈线的主要作用。
答：天线是移动通信系统的重要组成部分，其主要作用是把射频载波信号变成电磁波或者把电磁波变成射频载波信号。
现代无线通信技术 邬正义 (4)
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4.2 蜂窝数字移动通信网
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4.2.1 蜂窝形小区制区域覆盖原理
移动通信网的服务区体制可分为大区制和小区制两种。
大区制就是用一个基站覆盖整个服务区。其特点是 基站只有一个天线，架设高，功率大，覆盖半径大 （20~50km），但容纳的用户数有限（几百户），扩 容非常困难。
小区制就是将整个服务区划分为若干个小区，在各 小区中分别设置基站，负责本小区移动通信的联络 和控制。另外设立移动交换中心，负责与各基站之 间的联系和对系统的集中控制管理。
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4.2 蜂窝数字移动通信网
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4.2.1 蜂窝形小区制区域覆盖原理
在小区制中，可以应用频率复用技术，提高频带 利用率。小区数目越多，整个通信系统的容量就越大。 小区制比大区制在技术上要复杂得多。但小区制的优 点远远超过了它的缺点，而且随着电子技术和计算机 技术的发展，复杂的控制和电路设备都已经可以实现， 因此，地面公用移动通信网选用小区制是无可争议的。
120 o 120o
(b) 顶点激励
120 o
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4.2.1 蜂窝形小区制区域覆盖原理
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4.2.1 蜂窝形小区制区域覆盖原理
1、小区形状的选择
小区制的服务区有带状服务区和面状服务区两种， 面状服务区是地面移动通信服务区的主要形式。
一个全向天线辐射的覆盖区是个圆形，为了不留 空隙地覆盖一个面状服务区，一个个圆形辐射区之间 一定会有很多的重叠区域。去除重叠之后，每个辐射 区的有效覆盖区是一个多边形。
Pt
Gt
Gr
(
ht hr d2
4.2 蜂窝数字移动通信网
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4.2.1 蜂窝形小区制区域覆盖原理
移动通信网的服务区体制可分为大区制和小区制两种。
大区制就是用一个基站覆盖整个服务区。其特点是 基站只有一个天线，架设高，功率大，覆盖半径大 （20~50km），但容纳的用户数有限（几百户），扩 容非常困难。
小区制就是将整个服务区划分为若干个小区，在各 小区中分别设置基站，负责本小区移动通信的联络 和控制。另外设立移动交换中心，负责与各基站之 间的联系和对系统的集中控制管理。
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4.2.1 蜂窝形小区制区域覆盖原理
在小区制中，可以应用频率复用技术，提高频带 利用率。小区数目越多，整个通信系统的容量就越大。 小区制比大区制在技术上要复杂得多。但小区制的优 点远远超过了它的缺点，而且随着电子技术和计算机 技术的发展，复杂的控制和电路设备都已经可以实现， 因此，地面公用移动通信网选用小区制是无可争议的。
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(b) 顶点激励
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4.2.1 蜂窝形小区制区域覆盖原理
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4.2.1 蜂窝形小区制区域覆盖原理
1、小区形状的选择
小区制的服务区有带状服务区和面状服务区两种， 面状服务区是地面移动通信服务区的主要形式。
一个全向天线辐射的覆盖区是个圆形，为了不留 空隙地覆盖一个面状服务区，一个个圆形辐射区之间 一定会有很多的重叠区域。去除重叠之后，每个辐射 区的有效覆盖区是一个多边形。
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Gt
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电波传播基本知识
一般地，线状目标反射的电波中平行线极化分量占优势；具有大的反射平面的目标 的反射波中，与入射电波极化相同的分量占优势。
有耗表面反射波特性
对于有耗地表面，其介电常数为复数。表征地表面的有耗表面。 有耗表面对电波的影响主要有两点：1. 反射波幅度减小，2. 反射波产生去极化效应。 反射波的极化相对入射极化的变化，一般称为“去极化效应”。 对于有耗媒质，其去极化效应不仅与目标形状有关，而且与有耗媒质参数有关
Rs
Wfn
发射点 S
d
接收点
对第n个菲涅尔区，从发射机到椭圆体上任一点， 再到接收机的距离比直线距离大n个半波长
菲涅尔区距离：
菲涅尔距离与其意义
菲涅尔区的意义
1. 电波传播模型的拐点由第一菲涅尔区决定。 2. 电波传播余隙设计与第一菲涅尔区息息相关，
如山区电波设计、超视距传播的设计、微波传播等。 3. 隧道内电波的模式转换与第一菲涅尔区息息相关。 4. 电波传播中天线与反射体的距离要求与第一菲涅尔区息息相关。 5. 微小区与室内电波传播与第一菲涅尔区相关
电波反射的退极化作用
电波反射的退极化作用除了有耗地面的反射以外，不规则的反射目标也是造成电波 去极化的原因之一。
移动信道中的各种物体目标对电波的反射过程，是目标表面上每一部分对电波的散 射的综合。其中还包含某些表面结构的二次甚至更多次反射。目标上的每一部分， 相对电波发射天线的取向和形态是各异的。所以复杂形状的目标具有极强的、多样 的退极化作用。
无线电波反射与极化的关系
无线电波反射特性说明
问题1：水平极化能否发生全透射？ 不可能(除非反射面两侧的介质具有不同磁常数)。
问题2：有全透射是否存在全反射？ 全反射是存在的。其是光纤与介质波导存在的物理基础。但其只存在于从光密 媒质到光疏媒质中。移动通信中只有当入射角等于90度存在。
有耗表面反射波特性
对于有耗地表面，其介电常数为复数。表征地表面的有耗表面。 有耗表面对电波的影响主要有两点：1. 反射波幅度减小，2. 反射波产生去极化效应。 反射波的极化相对入射极化的变化，一般称为“去极化效应”。 对于有耗媒质，其去极化效应不仅与目标形状有关，而且与有耗媒质参数有关
Rs
Wfn
发射点 S
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接收点
对第n个菲涅尔区，从发射机到椭圆体上任一点， 再到接收机的距离比直线距离大n个半波长
菲涅尔区距离：
菲涅尔距离与其意义
菲涅尔区的意义
1. 电波传播模型的拐点由第一菲涅尔区决定。 2. 电波传播余隙设计与第一菲涅尔区息息相关，
如山区电波设计、超视距传播的设计、微波传播等。 3. 隧道内电波的模式转换与第一菲涅尔区息息相关。 4. 电波传播中天线与反射体的距离要求与第一菲涅尔区息息相关。 5. 微小区与室内电波传播与第一菲涅尔区相关
电波反射的退极化作用
电波反射的退极化作用除了有耗地面的反射以外，不规则的反射目标也是造成电波 去极化的原因之一。
移动信道中的各种物体目标对电波的反射过程，是目标表面上每一部分对电波的散 射的综合。其中还包含某些表面结构的二次甚至更多次反射。目标上的每一部分， 相对电波发射天线的取向和形态是各异的。所以复杂形状的目标具有极强的、多样 的退极化作用。
无线电波反射与极化的关系
无线电波反射特性说明
问题1：水平极化能否发生全透射？ 不可能(除非反射面两侧的介质具有不同磁常数)。
问题2：有全透射是否存在全反射？ 全反射是存在的。其是光纤与介质波导存在的物理基础。但其只存在于从光密 媒质到光疏媒质中。移动通信中只有当入射角等于90度存在。
国网系统招聘 通信专业课程讲解 第4章移动通信系统
5．软件无线电技术 6．多用户检测技术
4.2 GSM数字蜂窝移动通信系 统
4.2.1 系统组成
• GSM数字蜂窝通信系统的主要组成部分可分为移动台（MS）、基站子
系统（BSS）和网络子系统（NSS），
图4-8 GSM蜂窝移动电话系统结构示意图
1．网络子系统
• 网络子系统（NSS）主要提供交换功能以及用于进行用户数据与移动管
4．系统接口
• GSM系统在制定技术规范时对其子系统之间及各功能实体之间的接口
和协议作了比较具体的定义，使不同的设备供应商提供的GSM系统基础设 备能够符合统一的GSM技术规范而达到互通、组网的目的。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图4-9 GSM系统接口示意图
（1）Um接口 （2）Abis接口 （3）A接口 （4）子系统内部接口 （5）MSC/VLR、HLR、AUC、BSC与OMC之间的接口
图4-15 GPRS的特点
⑥ 高效地利用网络资源，降低通信成本。
⑦ 利用现有的无线网络覆盖，提高网络建设速度，降低建设成本。
⑧ GPRS的核心网络顺应通信网络的发展趋势，为GSM网向第三代演进打 下基础。
4.2.4 EDGE
1．EDGE的概念与特点
• 与以前的系统相比，EDGE有以下几方面的优点。
第4章 移动通信系统
• 随着社会经济的发展，人们的社会活动、信息交流日益频繁，人类社
会已进入信息时代。
• 在这样一个时代，人们对信息获取、交换手段和方式的要求越来越高，
人们一直有这样一种美好的愿望，即能实现任何人（Whoever）在任何 时候（Whenever）、任何地方（Wherever）以任何方式（Whatever） 与任何人（Whomever）进行通信，即通信的“5W”，这便是通信的最高 目标。
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第 4 章移动通信的电波传播与干扰
4.1
无线电波的传播
4.2 移动通信中电波传播特性
4.3
信道的结构
4.4
信道内的噪声与干扰
【本章内容简介】 本章首先介绍了无线电波的 基本概念及其传播特性、信道的结构组成及信道 的类型，然后详细阐述了噪声的产生原因和干扰 的形成及解决办法。通过对信道及噪声与干扰的 基本概念的了解，为学习后续课程作好准备。
2×102～103 m
50～2×102 m 10～50 m 1～10 m 1～10 dm 1～10 cm
频率范围 频段名称 30～300 kHz LF低频
300～1 500 kHz MF中频
1.6～6 MHz
IF
6～30 MHz
HF高频
30～300 MHz
300～ 3 000 MHz
3～30 GHz
图4-3 移动信道的传播路径
4.2.2 信号衰落
在蜂窝移动通信过程中，由于散射体 很多，所以接收点所接收到的信号场强是 随机起伏变化的，这种随机起伏变化称为 衰落。
对于这种随机量的研究通常是采用统 计分析法。典型信号衰落特性如图4-4所示。
图4-4 典型信号衰落特性
根据场强特性曲线的起伏变化情况， 信号衰落又有快慢之分。
1．控制信道 控制信道（CCH）携带系统正常运行
所必须的信息。 （1）广播控制信道（BCCH） （2）频率校正信道（FCCH） （3）同步信道（SCH）
（4）公共控制信道（CCCH）
① 随机接入信道 ② 呼叫信道 ③ 接入许可信道
（5）专用控制信道
① 独立专用控制信道 ② 慢相关控制信道 ③ 快相关控制信道
2．业务信道
4.4 信道内的噪声与干扰
信号在信道内传输的过程中，除了损耗和误 落之外，还会受到噪声和干扰的影响。
其中噪声又可分为内部噪声和外部噪声，外 部噪声包括自然噪声和人为噪声。
干扰是指无线电台之间的相互干扰，包括电 台本身产生的干扰，如邻道干扰、同频道干扰、 互调干扰以及因远近效应引起的近端对远端信号 的干扰等。
4.4.1 噪声
蜂窝移动通信中噪声的来源是多方面 的。这里，把噪声看成是通信系统中对信 号有影响的所有干扰的集合，根据它们的 来源不同，可以粗略地分为以下4类。 （1）无线电噪声。 （2）工业噪声。 （3）天电噪声。 （4）内部噪声。
4.4.2 信道内的干扰
在蜂窝移动通信系统中，应考虑的几 种主要干扰有：同道干扰、邻道干扰及互 调干扰等，这些都是在组网过程中产生的 干扰。
对于移动通信系统而言，自由空间传 播损耗L与传播距离d和工作频率f有关，可 定义为
L=32.45+20 lgd+20 lgf
式中，L表示自由空间传播损耗，单位 为dB；d表示距离，单位为km；f表示频率， 单位为MHz。
由上式可得出，传播距离d越远，自由 空间传播损耗L越大，当传播距离d加大一 倍，自由空间传播损耗L就增加6 dB；工作 频率f越高，自由空间传播损耗L越大，当 工作频率f提高一倍，自由空间传播损耗L 就增加6 dB。
此外，还有发射机寄生辐射，接收机 寄生灵敏度，接收机阻塞，收、发信设备 内部变频，倍频器产生的组合频率干扰等， 这些都是电台本身产生的干扰。
1．同信道干扰 同信道干扰即同道干扰，亦称同频干
扰，是指相同载频电台之间的干扰。在电 台密集的地方，若频率管理或系统设计不 当，就会造成同频干扰。
图4-6 同频道再用距离
③ 在系统设计时，选用无三阶互调信道组。但 在多信道共用系统中，这一点难以实现。
Hale Waihona Puke （1）发射机互调干扰图4-8 两台发射机之间互调干扰示意图
减小发射机互调的措施包括以下内容。 ① 加大发射机天线之间的间距。
图4-9 天线间的耦合损耗与天线间距的关系
② 采用单向隔离器件。
图4-10 利用3 dB定向耦合器构成的天线共用器
③ 采用高Q值谐振腔。
图4-11 利用空腔谐振器构成天线共用器
场强特性曲线的瞬时值呈快速或起伏 变化的称快衰落；场强特性曲线的中值呈 慢速起伏变化的称慢衰落。
两种衰落都与接收机天线的位移有关。
快衰落是因移动台运动和地点的变化 而产生的。 也叫瑞利衰落。
阴影区的信号较弱，当移动台在运动
中穿过阴影区时，就会造成接收信号场强 中值的缓慢衰落，这种现象就是阴影效应。
（2）接收机互调干扰
一般接收机前端射频通带较宽。 如有两个或多个干扰信号同时进入高 放或混频级，通过它们自身的非线性作用， 各干扰信号就会彼此作用产生互调产物。 如果互调产物落入接收机频带内，就 会形成接收机的互调干扰。
为了减少接收机互调干扰，可以采取以下措施。
① 采用提高输入回路选择性或者高放、混频电 路采用平方律特性的器件的方法，来提高接收机 的射频互调抗拒比，一般要求高于70 dB。 ② 移动台发射机采用自动功率控制系统；减小 无线小区半径，降低最大接收电平。
1．反射波
图4-1 传播路径
图4-2 反射波与直射波
2．绕射波 3．散射波
4.2 移动通信中电波传播特性
无线电波的传播特性与电波传播环境密切相 关，这些环境包括地形地貌、人工建筑、气象条 件、电磁干扰等情况，以及移动台的移动速度与 使用的频段。
在蜂窝移动通信系统中，接收机的接收功率 随距离而减小的现象被认为是路径损耗。
多数移动通信系统工作在城区，发射机和接 收机之间无直接视距路径，而且高层建筑产生了 强烈的绕射损耗。
此外，由于不同物体的多路径反射， 经过不同长度路径的电波相互作用引起多 径损耗。
同时，随着发射机和接收机之间距离 的不断增加，引起电波强度衰减。
如果接收天线在大于几十米或几百米 的距离上移动的话，接收信号中的尺度变 化被称为阴影效应。
中继通信、无线 电通信
毫米波
1～10 mm
30～300 GHz EHF极高频
雷达通信
亚毫米波 1 mm以下
300 GHz以上 超极高频 光纤
光通信
4.1.3 无线电波的传播方式
在无线通信中，是利用电磁波的辐射和传播 经过空间传送信息的。
电磁波在传播过程中，电场矢量和磁场矢量 的振幅总维持特定方向，这种现象称为极化。
4.1.2 无线电波的波段划分
无线电波的频率从几十千赫兹到几万 兆赫兹。
为了便于应用，习惯上将无线电频率 范围划分为若干区域，叫做频段或波段。
不同频段的无线电波，其传播方式、 主要用途和特点也不相同。
表4-1
无线电频段划分
波段名称 长波
中波
中短波 短波 超短波 分米波 厘米波
波长范围 103～104 m
VHF甚高频 UHF超高频 SHF特高频
传播媒质 地面波
天波、地面波
天波为主 电离层反射波 天波 天波、空间波 天波、外球层 传播
用途
电报 导航 长距 离通信
无线电波广播、 导航、海上移动 通信、地对空通 信
广播中长距离通 信
无线电广播通信、 中长距离通信
雷达、电视、短 距离通信
短距离通信、电 视通信
（3）信号通过信道需要一定的延迟时间；
（4）信道对信号有损耗（固定损耗或时变损 耗）；
（5）即使没有信号输入，在信道的输出端仍可 能有一定的功率输出（噪声）。
图4-5 调制信道与编码信道示意图
信道
狭义信道 广义信道
有线信道 无线信道 调制信道
编码信道
恒参信道 变参信道 无记忆信道 有记忆信道
4.3.3 信道的结构组成
慢衰落的衰落速率与频率无关，主要取决 于传播环境。
4.3 信道的结构
4.3.1 信道的定义
信道，通俗地说，就是指以传输介质为基础 的信号通路。
具体地说，信道是指由有线或无线电线路提 供的信号通路。
抽象地说，信道是指定的一段频带，它让信 号通过，同时又给信号以限制和损耗。信道的作 用是传输信号。
信道通常又有狭义和广义之分，我们将仅指 信号传输介质的信道称为狭义信道。
无线电广播采用垂直极化波（电场方向垂直 地面）；电视采用水平极化波（电场方向与地面 平行）；卫星通信采用平面圆极化波（电场振幅 不随时间变化，方向以等角速度旋转）。
在移动通信中，发射天线采用的是垂直极化。
无线电波传播的机理是多种多样的， 发射机天线发出的无线电波通过不同的路 径到达接收机。
在蜂窝移动通信系统中，电波遇到各 种障碍物时会产生反射和散射现象，它对 直射波会引起干涉，即产生多径衰落现象。 影响电波传播的3种基本传播机制是反射波、 绕射波和散射波。
由于移动通信环境具有复杂性与多样 性，电波在传播时将产生3种不同类型的效 应。
（1）阴影效应。 （2）多径效应。
（3）多普勒效应。
4.2.1 传播损耗
传播损耗是指移动通信中随着传播距 离的增加功率电平的损耗（或衰减）值， 一般用dB表示。
常见的传播损耗包括自由空间的传播 损耗、反射损耗、绕射损耗、人体损耗、 车内损耗、植被损耗及建筑物的贯穿损耗 等。
【学习重点与要求】 本章重点掌握无线电波的 传播特性，包括移动通信中的快衰落和慢衰落， 了解无线电波的传播方式，了解信道的组成及抗 干扰的措施。
4.1无线电波的传播
4.1.1 无线电波
一般把音频信号叫做调制信号。 将发射机中的振荡电路产生的频率很高的电磁振荡称 为载波。 音频信号加到“载波”的过程叫做调制，经过调制后 的高频振荡信号叫已调 信号。 已调信号是装载有信息的无线电波，通过天线辐射出 去，这种传播信息的方式称为无线电通信。 无线电通信就是不用导线的通信。 电磁波是无线通信的载体。
2．相邻信道干扰 邻道干扰是指相邻的或邻近频道之间
的干扰。
图4-7 邻道干扰
3．互调干扰
在蜂窝移动通信系统中存在着各种各 样的干扰，其中最主要的就是互调干扰。
4.1
无线电波的传播
4.2 移动通信中电波传播特性
4.3
信道的结构
4.4
信道内的噪声与干扰
【本章内容简介】 本章首先介绍了无线电波的 基本概念及其传播特性、信道的结构组成及信道 的类型，然后详细阐述了噪声的产生原因和干扰 的形成及解决办法。通过对信道及噪声与干扰的 基本概念的了解，为学习后续课程作好准备。
2×102～103 m
50～2×102 m 10～50 m 1～10 m 1～10 dm 1～10 cm
频率范围 频段名称 30～300 kHz LF低频
300～1 500 kHz MF中频
1.6～6 MHz
IF
6～30 MHz
HF高频
30～300 MHz
300～ 3 000 MHz
3～30 GHz
图4-3 移动信道的传播路径
4.2.2 信号衰落
在蜂窝移动通信过程中，由于散射体 很多，所以接收点所接收到的信号场强是 随机起伏变化的，这种随机起伏变化称为 衰落。
对于这种随机量的研究通常是采用统 计分析法。典型信号衰落特性如图4-4所示。
图4-4 典型信号衰落特性
根据场强特性曲线的起伏变化情况， 信号衰落又有快慢之分。
1．控制信道 控制信道（CCH）携带系统正常运行
所必须的信息。 （1）广播控制信道（BCCH） （2）频率校正信道（FCCH） （3）同步信道（SCH）
（4）公共控制信道（CCCH）
① 随机接入信道 ② 呼叫信道 ③ 接入许可信道
（5）专用控制信道
① 独立专用控制信道 ② 慢相关控制信道 ③ 快相关控制信道
2．业务信道
4.4 信道内的噪声与干扰
信号在信道内传输的过程中，除了损耗和误 落之外，还会受到噪声和干扰的影响。
其中噪声又可分为内部噪声和外部噪声，外 部噪声包括自然噪声和人为噪声。
干扰是指无线电台之间的相互干扰，包括电 台本身产生的干扰，如邻道干扰、同频道干扰、 互调干扰以及因远近效应引起的近端对远端信号 的干扰等。
4.4.1 噪声
蜂窝移动通信中噪声的来源是多方面 的。这里，把噪声看成是通信系统中对信 号有影响的所有干扰的集合，根据它们的 来源不同，可以粗略地分为以下4类。 （1）无线电噪声。 （2）工业噪声。 （3）天电噪声。 （4）内部噪声。
4.4.2 信道内的干扰
在蜂窝移动通信系统中，应考虑的几 种主要干扰有：同道干扰、邻道干扰及互 调干扰等，这些都是在组网过程中产生的 干扰。
对于移动通信系统而言，自由空间传 播损耗L与传播距离d和工作频率f有关，可 定义为
L=32.45+20 lgd+20 lgf
式中，L表示自由空间传播损耗，单位 为dB；d表示距离，单位为km；f表示频率， 单位为MHz。
由上式可得出，传播距离d越远，自由 空间传播损耗L越大，当传播距离d加大一 倍，自由空间传播损耗L就增加6 dB；工作 频率f越高，自由空间传播损耗L越大，当 工作频率f提高一倍，自由空间传播损耗L 就增加6 dB。
此外，还有发射机寄生辐射，接收机 寄生灵敏度，接收机阻塞，收、发信设备 内部变频，倍频器产生的组合频率干扰等， 这些都是电台本身产生的干扰。
1．同信道干扰 同信道干扰即同道干扰，亦称同频干
扰，是指相同载频电台之间的干扰。在电 台密集的地方，若频率管理或系统设计不 当，就会造成同频干扰。
图4-6 同频道再用距离
③ 在系统设计时，选用无三阶互调信道组。但 在多信道共用系统中，这一点难以实现。
Hale Waihona Puke （1）发射机互调干扰图4-8 两台发射机之间互调干扰示意图
减小发射机互调的措施包括以下内容。 ① 加大发射机天线之间的间距。
图4-9 天线间的耦合损耗与天线间距的关系
② 采用单向隔离器件。
图4-10 利用3 dB定向耦合器构成的天线共用器
③ 采用高Q值谐振腔。
图4-11 利用空腔谐振器构成天线共用器
场强特性曲线的瞬时值呈快速或起伏 变化的称快衰落；场强特性曲线的中值呈 慢速起伏变化的称慢衰落。
两种衰落都与接收机天线的位移有关。
快衰落是因移动台运动和地点的变化 而产生的。 也叫瑞利衰落。
阴影区的信号较弱，当移动台在运动
中穿过阴影区时，就会造成接收信号场强 中值的缓慢衰落，这种现象就是阴影效应。
（2）接收机互调干扰
一般接收机前端射频通带较宽。 如有两个或多个干扰信号同时进入高 放或混频级，通过它们自身的非线性作用， 各干扰信号就会彼此作用产生互调产物。 如果互调产物落入接收机频带内，就 会形成接收机的互调干扰。
为了减少接收机互调干扰，可以采取以下措施。
① 采用提高输入回路选择性或者高放、混频电 路采用平方律特性的器件的方法，来提高接收机 的射频互调抗拒比，一般要求高于70 dB。 ② 移动台发射机采用自动功率控制系统；减小 无线小区半径，降低最大接收电平。
1．反射波
图4-1 传播路径
图4-2 反射波与直射波
2．绕射波 3．散射波
4.2 移动通信中电波传播特性
无线电波的传播特性与电波传播环境密切相 关，这些环境包括地形地貌、人工建筑、气象条 件、电磁干扰等情况，以及移动台的移动速度与 使用的频段。
在蜂窝移动通信系统中，接收机的接收功率 随距离而减小的现象被认为是路径损耗。
多数移动通信系统工作在城区，发射机和接 收机之间无直接视距路径，而且高层建筑产生了 强烈的绕射损耗。
此外，由于不同物体的多路径反射， 经过不同长度路径的电波相互作用引起多 径损耗。
同时，随着发射机和接收机之间距离 的不断增加，引起电波强度衰减。
如果接收天线在大于几十米或几百米 的距离上移动的话，接收信号中的尺度变 化被称为阴影效应。
中继通信、无线 电通信
毫米波
1～10 mm
30～300 GHz EHF极高频
雷达通信
亚毫米波 1 mm以下
300 GHz以上 超极高频 光纤
光通信
4.1.3 无线电波的传播方式
在无线通信中，是利用电磁波的辐射和传播 经过空间传送信息的。
电磁波在传播过程中，电场矢量和磁场矢量 的振幅总维持特定方向，这种现象称为极化。
4.1.2 无线电波的波段划分
无线电波的频率从几十千赫兹到几万 兆赫兹。
为了便于应用，习惯上将无线电频率 范围划分为若干区域，叫做频段或波段。
不同频段的无线电波，其传播方式、 主要用途和特点也不相同。
表4-1
无线电频段划分
波段名称 长波
中波
中短波 短波 超短波 分米波 厘米波
波长范围 103～104 m
VHF甚高频 UHF超高频 SHF特高频
传播媒质 地面波
天波、地面波
天波为主 电离层反射波 天波 天波、空间波 天波、外球层 传播
用途
电报 导航 长距 离通信
无线电波广播、 导航、海上移动 通信、地对空通 信
广播中长距离通 信
无线电广播通信、 中长距离通信
雷达、电视、短 距离通信
短距离通信、电 视通信
（3）信号通过信道需要一定的延迟时间；
（4）信道对信号有损耗（固定损耗或时变损 耗）；
（5）即使没有信号输入，在信道的输出端仍可 能有一定的功率输出（噪声）。
图4-5 调制信道与编码信道示意图
信道
狭义信道 广义信道
有线信道 无线信道 调制信道
编码信道
恒参信道 变参信道 无记忆信道 有记忆信道
4.3.3 信道的结构组成
慢衰落的衰落速率与频率无关，主要取决 于传播环境。
4.3 信道的结构
4.3.1 信道的定义
信道，通俗地说，就是指以传输介质为基础 的信号通路。
具体地说，信道是指由有线或无线电线路提 供的信号通路。
抽象地说，信道是指定的一段频带，它让信 号通过，同时又给信号以限制和损耗。信道的作 用是传输信号。
信道通常又有狭义和广义之分，我们将仅指 信号传输介质的信道称为狭义信道。
无线电广播采用垂直极化波（电场方向垂直 地面）；电视采用水平极化波（电场方向与地面 平行）；卫星通信采用平面圆极化波（电场振幅 不随时间变化，方向以等角速度旋转）。
在移动通信中，发射天线采用的是垂直极化。
无线电波传播的机理是多种多样的， 发射机天线发出的无线电波通过不同的路 径到达接收机。
在蜂窝移动通信系统中，电波遇到各 种障碍物时会产生反射和散射现象，它对 直射波会引起干涉，即产生多径衰落现象。 影响电波传播的3种基本传播机制是反射波、 绕射波和散射波。
由于移动通信环境具有复杂性与多样 性，电波在传播时将产生3种不同类型的效 应。
（1）阴影效应。 （2）多径效应。
（3）多普勒效应。
4.2.1 传播损耗
传播损耗是指移动通信中随着传播距 离的增加功率电平的损耗（或衰减）值， 一般用dB表示。
常见的传播损耗包括自由空间的传播 损耗、反射损耗、绕射损耗、人体损耗、 车内损耗、植被损耗及建筑物的贯穿损耗 等。
【学习重点与要求】 本章重点掌握无线电波的 传播特性，包括移动通信中的快衰落和慢衰落， 了解无线电波的传播方式，了解信道的组成及抗 干扰的措施。
4.1无线电波的传播
4.1.1 无线电波
一般把音频信号叫做调制信号。 将发射机中的振荡电路产生的频率很高的电磁振荡称 为载波。 音频信号加到“载波”的过程叫做调制，经过调制后 的高频振荡信号叫已调 信号。 已调信号是装载有信息的无线电波，通过天线辐射出 去，这种传播信息的方式称为无线电通信。 无线电通信就是不用导线的通信。 电磁波是无线通信的载体。
2．相邻信道干扰 邻道干扰是指相邻的或邻近频道之间
的干扰。
图4-7 邻道干扰
3．互调干扰
在蜂窝移动通信系统中存在着各种各 样的干扰，其中最主要的就是互调干扰。