噪声分类及特性研究

移动信道中的噪声可以被分为内部噪声和外部噪声。外部噪声又可以被分为自然噪声和人为噪声。

1.内部噪声

内部噪声是系统设备本身产生的各种噪声。例如，在电阻一类的导体中由电子的热运动所引起的热噪声、真空管中由电子的起伏性发射或半导体中由载流子的起伏变化所引起的散弹噪声及电流哼声等。电流哼声及接触不良或自激振荡等引起的噪声是可以消除的，但热噪声和散弹噪声一般是无法避免的，而且它们的准确波形不能被预测。这种不能预测的噪声统称为随机噪声。

2.外部噪声

自然噪声及人为噪声为外部噪声，它们也属于随机噪声。依据噪声特征又可分为脉冲噪声和起伏噪声。脉冲噪声是在时间上无规则的突发噪声，例如，汽车发动机所产生的点火噪声，这种噪声的主要特点是其突发的脉冲幅度较大，而持续时间较短；从频谱上看，脉冲噪声通常有较宽频带；热噪声、散弹噪声及宇宙噪声是典型的起伏噪声。

在移动信道中，外部噪声（亦称环境噪声）的影响较大，美国ITT（国际电话电报公司）公布的数据如图1-3-1所示。图1-3-1中将噪声分为六种：①大气噪声；②太阳噪声；③银河噪声；④郊区人为噪声；⑤市区人为噪声；⑥典型接收机热噪声。其中，前五种均为外部噪声。有时将太阳噪声和银河噪声统称为宇宙噪声。大气噪声和宇宙噪声属自然噪声。由图1-3-1可知，当系统工作在150MHz以上时，自然噪声比接收机噪声要小，并随频率的升高而减小，因此，150MHz以上的自然噪声基本可以不与考虑。在移动通信系统中使用的往往是VHF/UHF频段，所以经常忽略自然噪声。图1-3-1中，纵坐标用等效噪声系数F_a或噪声温度T_a表示。F_a（dB）是以超过基准噪声功率N₀（=kT₀B_N）的分贝数来表示，即

式中，k为波兹曼常数（1.38×10^-23J/K）；T₀为参考绝对温度（290K）；B_N为接收机有效噪声带宽（它近似等于接收机的中频带宽）。

由式（1-3-1）可知，等效噪声系数F_a与噪声温度T_a相对应，例如T_a=T₀=290K，F_a=0dB；若F_a=10dB，则T_a=10T₀=2900K等。

在30～1000MHz频率范围内，大气噪声和太阳噪声（非活动期）很小，可忽略不计；在100MHz以上时，银河噪声低于典型接收机的内部噪声（主要是热噪声），也可忽略不计。因而，除海上、航空及农村移动通信外，在城市移动通信中不必考虑宇宙噪声。这样，我们最关心的主要是人为噪声的影响。

所谓人为噪声，是指各种电气装置中电流或电压发生急剧变化而形成的电磁辐射，诸如电动机、电焊机、高频电气装置、电气开关等所产生的火花放电形成的电磁辐射。这种噪声电磁波除直接辐射外，还可以通过电力线传播，并由电力线和接收机天线间的电容性耦合而进入接收机。就人为噪声本身的性质来说，多属于脉冲干扰，但在城市中，由于大量汽车和工业电气干扰的叠加，其合成噪声不再是脉冲性的，其功率谱密度同热噪声类似，带有起伏干扰性质。在移动信道中，人为噪声主要是车辆的点火噪声。因为在道路上行驶的车辆，往往是一辆接着一辆，车载台不仅受本车点火噪声的影响，而且还受到前后左右周围车辆点火噪声的影响。这种环境噪声的大小主要取决于汽车流量。

人为噪声是由电气装置中电流或电压发生急剧变化而形成的电磁辐射而造成的，这种辐射噪声除了可以直接进入移动信道外，还可以通过电力线传播，并通过电力线和接收机天线的耦合进入接收机。在城市中，由于大量车辆和工业电气设备的存在，辐射噪声对移动通信系统的危害较大。由图1-3-1可知，在1000MHz以下时，人为噪声，特别是城市人为噪声的影响较大。(www.xing528.com)

图1-3-1 各种噪声功率与频率的关系

【提高】

【例1-3-1】已知市区移动台的工作频率为800MHz，接收机的噪声带宽为32kHz，试求人为噪声功率为多少dBW。

【解题思路】等效噪声系数与噪声温度相对应，而根据式（1-3-1）可知，当计算出基准噪声功率再

加上市区人为噪声等效噪声系数F_a，即为本题要求的噪声功率。

解：基准噪声功率N₀=10lg（kT₀B_N）

=10lg（1.38×10^-23×290×32×10³）

=-159dBW

由图1-3-1查得市区人为噪声功率比N₀高20dB，所以实际人为噪声功率N为

N=（-159+20）dBW=-139dBW