[科普中国]-信号干扰比

简介

信号是表示消息的物理量，如电信号可以通过幅度、频率、相位的变化来表示不同的消息。这种电信号有模拟信号和数字信号两类。信号是运载消息的工具，是消息的载体。从广义上讲，它包含光信号、声信号和电信号等。按照实际用途区分，信号包括电视信号、广播信号、雷达信号，通信信号等；按照所具有的时间特性区分，则有确定性信号和随机性信号等。信号是运载消息的工具，是消息的载体。从广义上讲，它包含光信号、声信号和电信号等。例如，古代人利用点燃烽火台而产生的滚滚狼烟，向远方军队传递敌人入侵的消息，这属于光信号；当我们说话时，声波传递到他人的耳朵，使他人了解我们的意图，这属于声信号；遨游太空的各种无线电波、四通八达的电话网中的电流等，都可以用来向远方表达各种消息，这属电信号。人们通过对光、声、电信号进行接收，才知道对方要表达的消息。2

干扰信号（interfering signal），是指对有用信号的接收造成损伤的信号。

噪声（Noise）在电子学中指，信号在传输过程中会受到一些外在能量所产生信号（如杂散电磁场）的干扰，这些能量即噪声。噪声通常会造成信号的失真。其来源除了来自系统外部，亦有可能由接收系统本身产生。噪声的强度通常都是与信号带宽成正比，所以当信号带宽越宽，噪声的干扰也会越大。所以在评估噪声强度或是系统抵抗噪声能力的数据，是以信号强度对噪声强度的比例为依据，此即信噪比。

信号干扰比是指在给定的条件下所测量的传输信道的特定点上，有用信号功率与干扰信号加电磁噪声的总功率之比。通常以分贝表示。

干扰信号的分类同频干扰同频干扰是指相邻两个或几个基站的覆盖重叠区内，接收点场强是来自各基站信号场强之和。由于各基站信号传播的路径、介质及所使用的发射设备不同．所以使得各个基站发出的信号到达重叠区的时间也不同，即各信号之间存在相对时延差，从而产生各信号的相对相位差。由于相位差的存在，使得在重叠区的各信号相互干扰，所以直接影响了 BP机正常接收。当然，同频干扰还与调制度及频偏有一定关系。采用某种方式对各基站发出的信号到达重叠区的时间加以调整，是解决同频干扰问题的关键。根据CCIR的报告，对于目前我国无线寻呼普遍使用的不归零直接FSK调制的POCSAG码．当各基站的调制信号之间的相对时延差小于1/4bit周期时，重叠区BP机可得到满意的接收效果。当调制信号速率为1200bit/s时．相对时延差应小于208μs。我们常见的MOTOR0LA LT发射机的时延调整范围为180--220μs。由于分路器到每个基地间的传输介质不尽相同，所以具体调整发射机时延时，一般以距中心站最远的基站为基准(时延180μs)．以每公里延时1μs计算出其他基地的时延。实际工作中需要作多次调整，才能达到所要求的效果。

应当注意。根据"无线寻呼技术体制"的要求，数字寻呼机的灵敏度应不低于5μV/M，汉字寻呼机的灵敏度应不低于10μV/m。据理论计算，当发射天线高度增加1倍时，信号场强也增加1倍；而当有效发射功牵增加1倍时，信号场强则增加40%．要使通信距离增加l倍，须提高天线4倍，或增大功率16倍。由此可见，天线架得越高。就越容易造成同频干扰。功率也并非调得越大越好，要视具体情况而定；必要时可采用定向天线。在调整时延时也应考虑到各基站天线高度不同所造成的影响。

互调干扰这是由于不同频率的两个或多个射频信号在某台发射机功放末端经非线性作用产生了新的等于另-频点的频率分量而引起的。三阶互调干扰分二型和三型两种。当4个频率F1-F4满足F1+F2-F3=F4，且F1-F3为发射频率，F4为接收频率时．F4就会受到干扰，这种干扰称为三型三阶互调干扰；当3个频率F1'-F3'满足2F1'-F2'=F3'，且F1'、F2'为发射频率．F3'为接收频率时，F3'将受到干扰，这种干扰为二型三阶互调干扰。消除互调干扰的方法有3种：一是利用天线的空间隔离来减少发射机 之间的耦合，天线之间空间隔离衰耗的大小与两副天 线架设的相对位置有关。水平架设时，间距要大于其 中较大波长的1．5-2倍；垂直架设时．间距应大于其 中较大的波长。二是在发射机末级功故输出端加装单 向器。如干扰源频率与受干扰频率差3MH2以上，可 用腔体滤波器。三是上述两种方法的组合使用。

杂散干扰杂散干扰主要是指由于发射机倍频器的滤波特 性不好，而使一些二次和三次谐波分量在发射机输出 级输出，产生杂波辐射信号。另外，发射机的技术指标不合格，也会使以载波为中心的噪声分布相当宽，在 几兆赫兹的频带内造成干扰。消除杂散干扰的较为有 效的办法是在发射机输出端接入选择性滤波器，以减少干扰信号。发射机载频功率大于25W时，任何一个离散频率的辐射功率皮低于发射机载频功率70dB，才不会干扰正常通信。对于严重不符合技术指标的发射机，应坚决予以淘汰。

邻道干扰邻道干扰是指相邻的或者邻近波道之间的干扰。目前，移动通信系统广泛使用的特高频(VHF)、超高频(UHF)电台，波道间隔为25KHz。众所周知，调频信号的频谱很宽．其中某些谐波分量落入邻道接收机的通带内，就会造成邻道干扰。这种干扰主要是由于发射机技术指标的严重不合格造成的。一般多基站工作时，要求发射机的频率稳定度为5×10-6；调制最大允许频偏为5 KHz ．我国寻呼体制规定为4.5 KHz；邻道辐射功率对邻道接收机形成的邻道干扰应比载波功率低70dB以上 。3

噪声的三种来源噪声的来源很复杂，我们可以把它们大致归结为三种：

第一种是元器件产生的固有噪声，电路中几乎所有的元器件在工作时都会产生一定的噪声，晶体管、电阻、电容，这种噪声是连续的，基本上是固定不变的，并且频谱分布很广泛，这种噪声除了改进元器件的材料和生产工艺外，几乎没有任何办法消除，也就是说，这种噪声几乎可以不用实验，在图纸上进行计算就可以推算出来。好在现在很多优质元器件的固有噪声都很小，在设计电路时选择优质元器件就可以把这种噪声压制到非常小的水平，小到我们根本不会听见。

第二种噪声来源于电路本身的设计失误或者安装工艺上的缺陷，电路设计失误往往会导致电路的轻微自激（一种自由振荡状态），这种自激一般在我们可以听到的声音范围之外，但是在某些特定条件下它们会对声音的中高频产生断续的影响，从而产生噪声。安装工艺失误就稍微复杂一些，比如接插件接触不良，接触表面形成二极管效应或者接触电阻随温度、振动等影响发生变化而导致信号传输特性变化，产生噪声。还有元器件排布上的失误，将高热的元器件排布在对温度敏感的元器件旁边，或者将一些有轻微振动的元器件放在对振动敏感的元器件旁边，或者没有足够的避震措施……等等这些，都会产生一定的噪声。这些噪声可以说都是人为造成的，对于经验丰富的电子设计师来说，这些噪声都是可以避免或者大大减轻的。

第三种噪声则是非常广泛的，也是经常被提起的干扰噪声。这种噪声来源很复杂，主要包括几个方面：

空间辐射干扰噪声：任何导体通过交变电流的时候都会引起周围电场强度的变化，这种变化就是电场辐射，同样，像变压器这样的磁体也会引起周围磁场强度的交替变化。我们知道，交变电场和磁场中的闭合导体会产生和电场磁场变化频率相同的交变电流，也叫感应电流。音响设备中所有的元器件、导线、电路板上的铜箔都是电导体，因此不可避免地会产生感应电流。这种感应电流叠加在信号中就会产生噪声。

线路串扰噪声：某些电气设备会产生干扰信号，这些干扰信号通过电源、信号线等线路直接窜入音响设备中。

传输噪声：这种噪声是信号在传输过程中由于传输介质的问题产生的，比如接插件的接触不良、信号线材质不佳、地电流串扰等等。其中，地电流串扰是经常容易被忽视的问题。由于民用音响器材大多采用非平衡传输方式，信号线的外屏蔽层实际上也参与的信号的传输，通常屏蔽层与音响器材的“地”连接，大多数音响器材的地是和设备的外壳相连的，并且和住宅供电线路提供的“大地”相连接。在正常情况下，住宅供电的大地是非常理想的，它使得所有连接线路的“地”都是平等的。但是，一旦这个接地出现故障，甚至某些不负责任的电力公司将这个地与市电的“零线”连接，就会出现问题了。此时消耗功率大的器材的“地”电压比别的器材要“高一点”，比且这个高低 的差别还会随着消耗功率的大小发生变化，我们知道，一般的音频信号线中传输的信号是很微弱的，这变化则足以使得信号线中传输的信号产生很大的变化。这变化除了产生失真外，也包含了一定的噪声。并且，由于接地不良，空间辐射对于信号传输的影响也会加剧。4

一种信号干扰比的测量方法SIR测量技术是码分多址移动通信系统中的关键技术，主要应用于功率控制、软切换和小区搜索等方面，为系统正常运行提供适时有效的信干比信息。SIR测量的准确与否将直接影响移动通信系统的性能。

传统的SIR的测量过程可简略归纳如下：

1)传输的多径信号经过RAKE接收机中的RAKE合并器1后，形成单路信号。

2)RAKE合并后的信号一路经过信号功率测量器2用于信号功率的估测，另一路经过干扰功率测量器3用于干扰功率的估测。

3)将信号功率测量器2和干扰功率测量器3的输出值通过除法器4做除法运算，即可得到SIR的测量值。

由于信号的传输为多径传输，并在接收端采用多径接收技术，而传统的SIR测量方法是对接收端RAKE合并之后的单路信号进行SIR的测量，会产生干扰测量结果的不真实、部分干扰结果损失掉等情形。再者，由于在移动通信系统中信道为瑞利衰落信道，当信道处于深衰落时这种SIR的测量方法就不能真实地反映信道的变化，从而不能向系统提供准确、有效的信息。鉴于此，本发明的目的就在于提供一种信号干扰比(SIR)的测量方法及其实现该方法的一种SIR测量装置，其可提供干扰测量更多的有效信息，使SIR的测量更为精确，为系统的正常运行提供更为准确、有效的信息。

为实现上述发明目的，本发明一种应用于码分多址移动通信系统的信号干扰比测量方法，其特征于该方法至少包括：在接收端多径接收装置的单径解调后测量该单径信号的干扰功率，将各路单径信号的干扰功率测量结果经均分合并得到总的干扰功率值；在各路单径信号经分集合并后测量其信号功率；以测得的信号功率值除以所述总干扰功率值，得到该信号干扰比。5