干扰信号(interfering signal),是指对有用信号的接收造成损伤的信号。包括同频干扰、互调干扰、杂散干扰、邻道干扰四种形式。
信号解释
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。
模拟信号是传播能量的一种形式,它指的是在时间上连续的(不间断),数值幅度大小也是连续不问断变化的信号(传统的音频信号、视频信号)。如声波使它经过的媒体产生振动,可以以频率(以每秒的周期数或赫兹(Hz)为单位)测量声波。通过将二进制数表示为电脉冲(其中每个脉冲是一个
信号元素)使数字信号通过媒体传输。线路上的电压在高低状态之间变化。例如,可以采用高电平传输二进制的1,采用低电平传输二进制的0。带宽是指每秒通过链路传输位数的术语。
图s-1描述了模拟和数字信号,其中模拟信号与数字信号等效。
在长距离传输时,信号由于衰减、
噪声和导线束中其他导线的干扰而退化。模拟信号可以周期性地加以放大,但是如果信号受到噪声破坏,则放大的是失真信号。相比而言,由于可以很容易地从噪声中提取
数字信号并重发,所以长距离传输数字信号更可靠。
分类
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。
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。
信号编码方案
同步方式利用PCM数字信道传输数据,如果
数据信号与数字端局的时钟是同步的,这时,
数据终端输出的数据信号是受
PCM信道时钟控制的,因此只需对数据信号进行多路化处理即可。这里
数据终端设备处于受控制的从属地位,因此灵活性差。
如果数据信号与数据端局时钟是异步的,这时数据信号可采用填充方式复用到64kbit/s的集合信号,这就是异步方式。
对于数字设备,接收器必须具有某种方法能够知道数据流中字节的起始和结束。在异步通信中,字节边界由起始和停止位指示。在同步通信中,定时机制帮助发送器和接收器处于同步状态。
同步信号可以占有一个单独的信道,但更经常的是直接集成到信号中。
单极性 单极性码有电压表示1,无电压表示O。没有特殊的编码。单极性码会累积直流分量。
双极性 双极性码中正电压表示1,负电压表示0。该方案降低了功率要求并减小了高电平衰减。双极性码的直流分量则大大减少,从而有利于传输。 RZ (归零制) 归零码的电压状态在某个信号状态后返回到零。归零码的脉冲较窄,根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系,因而归零码在信道上占用的频带较宽。
NRZI(按1反相不归零制) NRZI编码中不论电平是高还是低,都不代表二进制的1和0。而是电压变化表示二进制的1。如果没有电压变化,则下一位是0;如果有电压变化,则下一位是1。不归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始,需要用某种方法使发送器和接收器之间进行定时或同步。NRZI用于较慢的RS—232
串行通信和
硬盘驱动器上的数据存储中。在同步链路上,长串的连续位(可能数千个0)会出现问题。接收器可能会失去同步,不能检测到连续串中0的正确个数。另一问题是长串的0表现为直流,它不能通过某些电气部件。Manchester编码和其他方案通过增加时钟信号解决了这些问题。Manchester(曼彻斯特) 在
曼彻斯特编码中,每一位的中间有一跳变,位中间的跳变既作
时钟信号,又作
数据信号 起因
根据频段划分
定义为干扰信号在移动网络上行频段,外界射频干扰源对
基站产生的干扰。上行干扰会造成基站覆盖范围的降低。手机在无上行干扰的条件下,基站能够接收较远处手机信号,当上行干扰出现时,手机信号需强于干扰信号,才能与基站进行联络,因此,手机必须离基站更近。
是指干扰源所发干扰信号在移动网络下行频段,手机接收到干扰信号,无法区分正常基站信号,使手机与基站联络中断,造成掉话或无法登记。
根据频点划分
是指所有落到接收机通带内的与有用信号频率相同的无用信号的干扰,亦称同信道干扰。这些无用信号和有用信号一样,在接收机中经放大,变频而落到中频通带内,因此只要在接收机输入端存在同频干扰,接收系统就无法滤除和抑制它。
1、邻频干扰:
邻频干扰指来自所使用信号频率相邻频率的信号干扰。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漏到了传输带宽内而引起的。邻频干扰可以通过精确的滤波和信道分配而尽量减小。
2、 远近效应:
如果相邻信道的基站在离用户接收机很近的范围内发射,而接收机使用预设信道的基站信号,这个问题就会变得很严重,这称作远近效应。当离基站很近的移动台使用的信道与一个弱信号移动台使用的信道为相邻信道时,也会发生
远近效应。(在
UMTS系统中,由于所有的移动台使用同一频带,远近效应影响更为明显,但UMTS系统使用良好的功率控制消除了远近效应的影响)。
3、互调干扰
当两个以上不同频率信号作用于一
非线性电路时,将互相调制产生新频率信号输出,如果该频率正好落在接收机工作信道带宽内,则构成对该接收机的干扰,成为互调干扰。
4、阻塞干扰
任何接收机都有一定的接收动态范围,当频带外干扰信号强到一定程度,接收功率超过接收动态允许的最大功率电平时,会导致接收机饱和阻塞,从而影响系统的接收性能,这类干扰称为阻塞干扰。阻塞会导致接收机无法正常工作,长时间的阻塞还可能造成接收机的永久性性能下降。
5、杂散干扰
由于发射滤波器的滚降特性(任何滤波器都不可能是理想的阶跃方式),导致总存在一定的带外辐射,这就是我们通常所称的发射杂散。由于发射杂散产生的干扰称为杂散干扰。
带内干扰:
CDMA发射信号直接或通过交调等方式间接作为带内噪声作用于
GSM接收机上,造成GSM接收机灵敏度下降。该类干扰又分为发射杂散干扰和交调干扰;
带外干扰:当带外干扰强到一定程度时,会导致接收机饱和阻塞,从而影响GSM系统的接收性能,该类干扰又称为阻塞干扰
干扰信号源
在多媒体音视频信号采集、处理、传输中,抗干扰一直是众多集成商、开发商等主要的攻破对象。在使用视频采集卡采集视频信号,视频经过采集和压缩后,还需要传输到指定的主机,一般情况下采用设备自带的连接线就足够。不过在一些特定的行业领域在视频传输的距离较长,在视频传输和采集中经常会遇到一些信号干扰现象,致使传输的信号受到波动、干扰等,在监视器上会看到不规则的细线由上至下滚动,使采集到的视频出现失帧模糊等现象。现就由同三维视频网的技术简单介绍视频信号受到干扰的原因和解决方法。在短距离传输中基本上不会出现这种现象,但是长距离传输就容易受干扰源的影响。
干扰信号源 按照干扰的来源不同,可分为三个来源:
前端设备引起的干扰
前端摄像机的供电电源的干扰,摄像机本身质量问题引起的干扰,判断方法是直接在前端接监视器观察,如果是电源引起的干扰可以通过更换电源、采用开关电源供电、在220V
交流回路中加
交流滤波器等办法解决。
供电电源干扰,主要有以下几个情况:
1)50Hz电源干扰,由于两端接地电位不同及电缆外皮电阻的存在,在两地之间引起50Hz的地电位差,从而产生干扰信号电压。当干扰信号被叠加在视频信号上时,使正常图像上出现很宽的横暗带。
2)不洁净电源干扰,这里所指的电源不“洁净”,是指在正常的电源(50周的
正弦波)上叠加有干扰信号。而这种电源上的干扰信号,多来自本电网中使用可控硅的设备,特别是大电流、高电压的可控硅设备,对电网的污染非常严重,这就导致了同一电网中的电源不“洁净”。
3)50Hz电源频率的二次谐波和三次谐波干扰:谐波干扰主要表现在大电流或高电压的电力线周围,是电力电缆向四周的辐射信号,其频率为2500Hz和125000Hz,主要干扰视频信号的低频段。
提及
谐波干扰,就得说说传输过程中难免的广播信号干扰。广播信号的干扰是很强的,也是很常见的,由于实际应用的需要,而必须将电缆在空中架设时,这时电缆本身就相当于一根很长的天线。由于天线效应的结果,于是在终端负载上就会产生广播干扰信号的电压,使干扰信号混入视频信号中。这种干扰信号在图像上表现为较密的斜形网纹,严重时甚至会淹没图象。
传输过程的干扰
主要是传输电缆损坏引起的干扰、电磁辐射干扰和地线干扰(地电位差)等三种,对于传输电缆可以通过更换电缆或增加抗干扰设备解决。
终端设备干扰
主要是监控室的供电、设备本身产生的干扰、接地引起的干扰、设备与设备连接引起的干扰等,简单判断方法是在监控室直接连接摄像机观察。
消除解决方法
地电位差干扰
信号传输过程中地电位差干扰产生的原因与消除的方法:
地电位差干扰是系统经常出现的干扰,产生地电位差干扰的原因,是由于系统中存在两个以上互相冲突的地,地与地之间存在一定的电压差,该电压通过信号电缆的外屏蔽网形成干扰电流,形成对图像的干扰。地电流的主要成分是50赫交流电及电器设备产生的干扰脉冲,在图像上的表现是水平黑色条纹、扭曲、惨杂有水平杂波,而且有可能沿垂直方向缓慢移动。
由于视频电缆的损坏引起的干扰,更换电缆是最好的办法,如实在更换不了,如果干扰为雪花或网纹干扰,可以选择放大原理的抗干扰器。
解决办法是:
a、将前端设备与地隔离,但要避免可能发生的雷击或电击的危险。
b、采用具有隔离功能的抗干扰设备,如抗干扰器、视频隔离器等。
电磁辐射干扰
a、信号传输过程中电磁辐射干扰的形成和解决办法
对于视频干扰,主要从干扰方式出发进行探讨;音频信号由于波长较大,通信大楼的屏蔽作用更为明显,相比而言,辐射方式干扰可忽略不计。
b、传输线消除外部电磁干扰的原理
如果将电缆埋在地下,或采用铅皮电缆、平衡对称电缆等都能较好地克服这种干扰。
同轴电缆是采用屏蔽的方法抵御电磁干扰的。同轴电缆由外导体和内导体组成,在内外导体之间有绝缘材料作为填充料。外导体通常是由铜丝编织而成的网,它对外界电磁干扰具有良好的屏蔽作用。内导体处于外导体的严密防护下,因此,同轴电缆具有良好的抗干扰能力。
电缆屏蔽层对于频率越低的信号其屏蔽效果越差,由于这种原因而引入的干扰信号有
载波电话,电台的信号等。它们在图像上造成水平条纹的干扰。
c、强电磁辐射对线路的干扰与消除
传输线具有抵御外部电磁干扰的能力,可有效的传输信号。但是,当干扰源过强,就会对图像信号产生干扰。这些强电磁干扰主要有以下两种:
1)附近有强电磁辐射源。
2)线设计不当,强电线路对传输线产生的干扰。
强电磁辐射源通由有大功率电台或有电磁辐射的电器设备产生。强电磁辐射产生的干扰在图像上的表现是网状波纹干扰。对于此种干扰,可采取以下方法消除干扰。
1)尽可能避开干扰源,系统设备和线路要与辐射源离开一定距离。
2)选择屏蔽性能好的电缆。同轴电缆的外屏蔽网的编织密度直接影响到电缆的抗干扰性能,编织密度越大,抗干扰能力越强。
3)增加抗干扰设备。
由布线产生的干扰,主要原因是传输电缆与强电线路长距离近尺寸平行布线,相互产生电磁耦合。同轴电缆的抗干扰能力在低频段较低,而强电干扰成分主要是50赫交流电及其
谐波,因此对同轴电缆的威胁较大。因此,要避免信号线与强电线路长距离近尺寸平行布线。强电线路与信号传输线应分线槽敷设,且线槽间保持一定的距离;当然,传输电缆与强电线路短距离平行敷线是不会产生较大干扰的。在系统的两端和设备机柜里,难免出现强电线路与信号线短距离平行布线的情况,这是不会产生较大干扰的。