移动通信中发射机互调干扰的数学模型.pdf

介 屯 第 卷第 期 通信 学 报 移动通信中发射机互调干扰的数学模型 张亦明 辛 提要 在射频千扰环境中 为确保所有将要设置和已经设置的合站相互之间的千扰不超过 容许依 必须进行电磁兼容性 分析 发射机互调 扰是 主要的干扰因素之一 本文论述了 发射机互调千扰的数学模型 它适用于机助频谱管理和移动通信工程 几 D C d B W 1 式中 N 为接收机固有噪声 风 N 尸 为接收 机允许的最小输人信噪比 它主要取 决于系统 要求的输 出信噪比 D 是计及瑞利衰落 含人为噪声 时 接收信号质上 卜的恶化量 C 是由系统可靠通信概率决定的 抗衰落储备量 由于信号小区间中值的位置和时间联合分布服从对数正态分布 若其标 准偏差为a 则C 可表示为 张亦明 天津大学电子工程系副教授 196 2年毕业子天津大学无线电系 现主要从事移动通信及射频EM C的研究 工作 结3期张亦明 移动血信中发射机互调干扰的数学模型 C K a K 丫a 梦 a 式中 a 乞和叫 分别为信号强度位置分布和时 间分布的标淮偏差 2 同频道射频保护比 s I 泞 I D U D C C 二 K刀 二 K 丫 武 衅 dB 2 K 是系统可靠通信概率决定的系数 B 冬 dB 3 式中 D u是静态条件下的同频道射频保护比 刀 2是计及 信号和千扰的瑞利衰落 含人为噪声 时 接收1 2 号质量的恶化量 C Z为计及 干扰时系统可靠通信概率决定的抗衰落储备量 山是信 扰比分布 亦服从正态 分布 的标准偏差 a a 了分别是信号和干扰强度分布的标准偏差 若千扰强度位置和时间分布的标准偏差 分别为a二 和武 则a 二杯a二 2十 a 名 K 为计及千扰时 取决于系统可靠通信概率的系数 从提高频率利用率考虑 系统的业务种类和业务等级不同 容许的同频道保护比亦不同 例如 对于 最低业务等级的移动话音通信系统来说 用于频率协调的 S I 可以不考虑瑞利衰落 含人 为噪声 的影 响 即D 一 同时 有用信号的阴影衰落和时 间慢衰落的影响亦不考虑 即 a o 而对公众蜂窝网的工 程设计来说 均应考虑 3 容许的最大千扰 中值电平I 二 若近似认为D D 由式 1 2 s 可得 I 二 二 N 月 N K a 一D U 一K 口 d BW 4 二 单频单工系统的千扰模型 1 信号和干扰表示式 某个单频单工系统受到来自 其它系统 的发射机互调干 扰 其干扰形式有 基地台受干扰和移动台受千扰 分析 表明 在无线区内 当互调干扰源距基地台较近时 基地 台受千扰是主要的 当互调千扰源距无线区边缘较近时 移动台受千扰是主要的 一般来说 由于基地台天线高度 远高于移动 台天线高度 因而 基地台之间的干扰较为严 重 其干扰型式如图 所示 由图1可知 有用信号 s可以表示为 图 s二P 一 L r 口 一L G 一 L 单频单工系统 的发射机互调千扰示意图 d BW 5 式中 尸 L G 分别是移动台的发射机输出功率 馈线损耗和天线增益 G L 分别是 基地 台天线 增益和馈线损耗 L 是有用信号的传播路径衰耗 类似地 第i个二信号三阶互调干扰I 二 可以表示为 I P 一 L G J 一 L Z G 一Z L 一A 一L 召r一 L dB W 6 式中 p L G 分别是第 J 个千扰台的发射机输出功率 馈线损耗和天线增益 G L 是 第 个千扰 台的发射天线增益和馈线损耗 L L 分别是 J台间和 V 台间的传播路径衰耗 A l是发射机的 互调转换损耗 它可表示为 A 二 1 0 8 2 1 f 一fJ 通 9 5 4 0 f 一f 通 1 3 4 3 2 f 一f I o f 一f 攫0 sM Hz 0 8 5 SMH z 7 护 少 B B Bddd 式 5 6 中的L L L 取决于台站 设备参数和 地形地物状况等因素 目前 已提出十几种 适用于移动通信的传播模型 可根据它们的使用条件和传播条件选用 对于准平滑地形和丘陵地形来说 进行 EMC 分析时可以选用自由空间模型和伊利 E9 1 1 模型 分析表明 在地形 地物相同的条件下 路径衰 耗和传播距离的关系应是一个单值单调函数 若采用基本伊利模型 即不考虑地形修正因子 可以求得使 用以上两种模型的分界距离d 0为 越信 学报1勺 90年 d 二 h h 606 k m 式中 h 几分别是收 发天线高度 以米计 因而 可以判 之 当台间距离d簇h h 606时 则用白由空间模型 8 当台间距离d 丛二 里 6 0 6 时 则用伊利模型 将选定的传播模型代入 5 式中的L 或 6 式中的L L d 可 爹 食约 介比 设备叁 妆表示 的信号 月 和1 扰I 的表示式 当采用机助计算时 台站 设 备参数可直接从数灯 库泥取 台问距离可山台站的位 丑参 数 llJ经纬度 求得 若 训于 存在N个千扰源 则受害接收机输人端的总干扰 电弓汀 为 I 1 0 l g E z o dB W 9 2 应用举例 1 当用 于机助频率指配时 键人新设台参数 提取已设台参数 并按相对于新设 台的距离排序 检 查互调频率关系 逐个频点进行计算 求得新设台使用各个频点时的I 并将I 与J红它干扰类 型 如邻 道干扰等 的 一 l 扰按功率叠加 求得总干扰电平 总干扰 电平和I 比较 若大于 等于I 则该频点 剔除 若小于I m 则该频点保留 将以上计算结果显示或打印 继而 对所保留的所有频点 还应检查 新设 台加入后对 各个已设台的干扰程度 计算方法同上 从而得到优选的频率或频率组 2 当用 于工程设计的潜在干 扰分析时 应给 出干扰程度顶测结果 将 l 式和当用的传播模型代入 5 式 求得无线区半径 应用 9 式求得I 并和其它类型的干扰按功率叠加 求得l 扰总 电平 将它代入 3 式 一 可求得满足射频保护比的有用信号电平 令其为 将3 和选定的传i番悦型代入 5 式 可求得满足刘频 保护 比的有用信号传播距离d 令此时的d 为T 则可判决为 若 则受l 扰接收 机是在容许的干扰下工作的 可 认为不存在干扰区域 若 100 26 显然 厂表征了互调千扰程度 3 应用举例 i 当用于机助频率指配时 应根据频率使用情况确定容许的厂值 如r 0 1 则优选新设台的工作 频率可按下式判决 若r 10 则该频点剔除 若r 10 则该频点保留 将以上计 算结果按厂值大小排序显示或打印 即可给 出优选的频点或频率组 i i 当用于移动通信工程设计的潜在千扰分析时 同理 可计算出每个频点上的千扰程度 应当指出 在实际应用中 还应考虑不同干扰类型的干扰叠加问题 在此不再赞述 参考文献 1 JO llN H M eM A H O N I n t er f ereneean d P ro P a g a t i on l 了o r m ulasan d T ab le U s e d inth e F e d er a l C o mm un i eat ions C o mmi s sion SP eetru m M a nage m en t T ask F or ee L an dM o bileF r e q ueney A s s i g n m ent M o d e l IEEET rans V T VOL VT 一 23 N0 4 NOVI 7 4 2 Wi只 1iamG D uff AH and bo ok Qn M ob ile C om mu nic atio ll 1 9 76 3 E g liJJ RadioProPagation abov e 40 MH z ove r Irreqular Terrain ProeIR E o e一 1 9 5 7 4 E DWA R DA N E H AM A n A PP roae h t o E s t im a t i