現(xiàn)代通信技術(shù)概論

1、光纖通信光纖通信的優(yōu)點(diǎn)：1.容許頻帶很寬，傳輸容量很大光纖通信系統(tǒng)的容許頻帶(帶寬)取決于光源的調(diào)制特性、調(diào)制方式和光纖的色散特性。石英單模光纖在1.31m波長具有零色散特性，通過光纖的設(shè)計(jì)，還可以把零色散波長移到 1.55m。在零色散波長窗口，單模光纖都具有幾十GHz km的帶寬。另一方面，可以采用多種復(fù)用技術(shù)來增加傳輸容量。最簡單的是空分復(fù)用，因?yàn)楣饫w很細(xì)，直徑只有125 m,一根光纜可以容納幾百根光纖，12×12=144根光纖的帶狀光纜早已實(shí)現(xiàn)。2.損耗很小，中繼距離很長且誤碼率很小石英光纖在1.31 m和1.55 m 波長，傳輸損耗分別為0.50 dB/km和0.20 dB/

2、km，甚至更低。因此，用光纖比用同軸電纜或波導(dǎo)管的中繼距離長得多，見表1.4。目前，采用外調(diào)制技術(shù)，波長為1.55m的色散移位單模光纖通信系統(tǒng)，若其傳輸速率為2.5 Gb/s，則中繼距離可達(dá)150 km；若其傳輸速率為10 Gb/s，則中繼距離可達(dá)100 km。為什么1550nm光波成為光纖通信的主流？3.重量輕、體積小光纖重量很輕，直徑很小。即使做成光纜，在芯數(shù)相同的條件下，其重量還是比電纜輕得多，體積也小得多。表1.6給出了鋁/聚乙烯粘結(jié)護(hù)套(LAP)單元結(jié)構(gòu)光纜和標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜的重量和截面積的比較。表 1.6 光纜和電纜的重量和截面積比較4.抗電磁干擾性能好光纖由電絕緣的石英材料制成，光纖

3、通信線路不受各種電磁場的干擾和閃電雷擊的損壞。無金屬光纜非常適合于存在強(qiáng)電磁場干擾的高壓電力線路周圍和油田、煤礦等易燃易爆環(huán)境中使用。光纖(復(fù)合)架空地線(Optical FiberOverhead Ground Wire, OPGW)是光纖與電力輸送系統(tǒng)的地線組合而成的通信光纜，已在電力系統(tǒng)的通信中發(fā)揮重要作用。5.泄漏小，保密性能好在光纖中傳輸?shù)墓庑孤┓浅Ｎ⑷酰词乖趶澢囟我矡o法竊聽。沒有專用的特殊工具，光纖不能分接，因此信息在光纖中傳輸非常安全。6.節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用衛(wèi)星通信的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)，而通信的成本與通信距離無關(guān) 利用靜止衛(wèi)星，單跳最大通信距離達(dá)1800km

4、建站費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用不因通信站之間的距離不同而改變通信覆蓋面積大，具有多址通信能力 一顆同步衛(wèi)星可覆蓋地球表面積的42%左右，在這個覆蓋范圍內(nèi)的地球站，不論是地面、海上或空間，都可同時共用這一顆通信衛(wèi)星來轉(zhuǎn)發(fā)信號，即實(shí)現(xiàn)雙邊和多邊通信這種同時實(shí)現(xiàn)多個方向、多個地球站之間直接通信的特性稱為多址連接通信頻率寬，傳輸容量大，適于多種業(yè)務(wù)傳輸Þ由于衛(wèi)星使用微波頻段，因而可使用頻帶寬，通信容量大，適于傳送電話、電報、數(shù)據(jù)、寬帶電視等多種業(yè)務(wù)。一顆衛(wèi)星的通信容量達(dá)數(shù)千以至上萬路電話，其通信容量僅次于光纖通信通信線路穩(wěn)定可靠，通信質(zhì)量高Þ衛(wèi)星通信的電波主要是在大氣層以外的宇宙空間傳輸，而宇

5、宙空間差不多處于理想的真空狀態(tài)，因此電波傳輸比較穩(wěn)定，受天氣、季節(jié)或人為干擾的影響小，所以衛(wèi)星通信穩(wěn)定可靠，通信質(zhì)量高，衛(wèi)星線路的暢通率都在99.8%以上ß通信電路靈活Þ衛(wèi)星通信不受地形、地貌等自然條件的影響，如丘陵、沙漠、叢林、高空及海洋上都能實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信缺點(diǎn): 兩極地區(qū)為通信盲區(qū)，高緯度地區(qū)通信效果不佳存在日凌中斷和星蝕現(xiàn)象衛(wèi)星發(fā)射和控制技術(shù)比較復(fù)雜有較大的信號延遲和回聲干擾在同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，從地球站發(fā)射的信號經(jīng)過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到另一地球站時，單程傳播時間約為027s。進(jìn)行雙向通信時，往返傳播延遲約為0.54s。所以通過衛(wèi)星打電話時，講完話后要等半秒鐘才能聽到對方的回話，

6、使人感到很不習(xí)慣通信衛(wèi)星有一定的壽命軌道上所能容納的衛(wèi)星數(shù)目有限移動通信頻率的有效利用和大容量化（1）多址接入方式，小區(qū)結(jié)構(gòu)，頻率復(fù)用方法（2）數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)（3）干擾對消技術(shù)（4）多值調(diào)制解調(diào)，自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)通信質(zhì)量的保證分集傳輸技術(shù)發(fā)送功率控制技術(shù)差錯控制技術(shù)（前向糾錯，交織及自動重傳請求）自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)技術(shù)與移動性對應(yīng)的問題小區(qū)構(gòu)成方法（蜂窩方式）位置登記切換移動終端小型化和低功耗化降低發(fā)送功率和提高間斷接受比率提高功率放大器效率電池高能量密度化商業(yè)服務(wù)與其他網(wǎng)絡(luò)相互接續(xù)移動電話須與固話終端進(jìn)行通信，移動因特網(wǎng)須能與因特網(wǎng)，企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接續(xù)。計(jì)費(fèi)功能與留言電話，來電顯示，以及關(guān)于

7、數(shù)據(jù)通信內(nèi)容的費(fèi)用回收代理服務(wù)等相適應(yīng)的計(jì)費(fèi)功能。移動通信構(gòu)成移動通信系統(tǒng)基本要素：移動終端（user equipment,UE）基站(base transceiver,BTS)基站控制裝置( base station controller,BSC)核心網(wǎng)(core network,CN) 移動通信技術(shù)概要1. 移動通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成無線接入網(wǎng)（radio access network,RAN）基站控制裝置與受其控制的多個基站合稱無線接口基站與無線終端之間的接口蜂窩方式基本結(jié)構(gòu)：用多個基站覆蓋大的服務(wù)區(qū)，各基站內(nèi)終端與相應(yīng)基站進(jìn)行通信，終端通過與其他基站及固定通信網(wǎng)之間連接的網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到與目標(biāo)終

8、端實(shí)現(xiàn)通信的目的。優(yōu)點(diǎn)：1.利用設(shè)置基站很容易擴(kuò)大服務(wù)區(qū)，可分階段覆蓋廣大區(qū)域2.可在小區(qū)之間重復(fù)使用相同頻率，利用縮小小區(qū)半徑方法，可在有限頻帶內(nèi)確保大的用戶容量。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織1.國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO) 2.國際電信聯(lián)盟(ITU) 3. Internet協(xié)會(ISOC) 4.電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE) 5.美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會 (ANSI) 3G標(biāo)準(zhǔn)化組織 調(diào)制方式和多址方式調(diào)制的作用三種數(shù)字調(diào)制方法（ASK,FSK,PSK）多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制QPSK框圖和各部分作用（調(diào)相法，相位選擇法）。見筆記 GMSK原理框圖及各部分作用。見筆記ßFDMA（frequency divis

9、ion multiple access）頻分多址接入ßTDMA ( time division multiple access) 時分多址接入ßCDMA (code division multiple access) 碼分多址接入第一代移動通信采用模擬調(diào)制方式，信道接入采用在頻域內(nèi)進(jìn)行頻率分割構(gòu)成獨(dú)立信道的FDMA方式。第二代移動通信采用模擬調(diào)制數(shù)字化傳輸方式，有兩種無線接入方法 TDMA：先在頻域內(nèi)將電波分割，再在時域內(nèi)進(jìn)行時間分割 CDMA:采用擾頻碼分割信道第三代移動通信為實(shí)現(xiàn)傳輸速度高速化和擴(kuò)大系統(tǒng)容量采用兩種接入方式 DS-CDMA(direct sequence

10、 code division multipleaccess):利用增加頻率帶寬的方法實(shí)現(xiàn)高速傳輸?shù)闹苯訑U(kuò)頻CDMA MC-CDMA( multi carrier CDMA):將分割的頻帶綁定在一起以實(shí)現(xiàn)高速傳輸?shù)亩噍d波CMDAFDMA頻分多址FDMA：Frequency Division Multiple Access業(yè)務(wù)信道在不同頻段分配給不同用戶時間FDMA信道每次只能傳遞一路電話：ü在分配成語音信道后，基站和移動臺就會同時地連續(xù)不斷地發(fā)射。ü如果一個FDMA信道被分配為話音信道，但沒有使用，并且處于空閑狀態(tài)，它不能被其他用戶使用。ØFDMA通常是窄帶系統(tǒng)，T

11、ACS為代表，每信道25kHz帶寬。ØFDMA比TDMA簡單，同步和組幀比特少，系統(tǒng)開銷小。Ø非線性效應(yīng)：許多信道共享一個天線，功率放大器的非線性會產(chǎn)生交調(diào)頻率（IM），產(chǎn)生額外的RF輻射。 TDMA時分多址TDMA：Time Division Multiple Access業(yè)務(wù)信道在不同時間分配給不同用戶Ø多個用戶共享一個載波頻率，分享不同時隙；TDMA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞是不連續(xù)的，是分組發(fā)射，可以關(guān)閉不連續(xù)發(fā)送，可以利用空閑時隙監(jiān)聽其他基站，實(shí)現(xiàn)切換處理；可以按照不同的用戶提供不同的帶寬；ØTDMA的效率：發(fā)射的數(shù)據(jù)中信息所占的百分比；Ø質(zhì)量控

12、制通過頻率規(guī)劃來實(shí)現(xiàn)； CDMA碼分多址CDMA：Code Division Multiple Access所有用戶在同一時間、同一頻段上、根據(jù)編碼獲得業(yè)務(wù)信道多個用戶共享一個載波頻率，分享不同碼道；ØTDMA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞是連續(xù)的；Ø可以按照不同的用戶提供不同的帶寬；ØCDMA的效率：發(fā)射的數(shù)據(jù)中信息所占的百分比；Ø質(zhì)量控制通過擾碼規(guī)劃來實(shí)現(xiàn)；多址技術(shù)：目的是用來區(qū)分不同用戶的一種技術(shù)復(fù)用技術(shù)：目的是讓多個信息源共同使用同一個物理資源（比如一條物理通道），并且互不干擾；小區(qū)搜索小區(qū)搜索是移動通信系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的步驟，是終端與基站建立通信鏈路的前提。小區(qū)

13、搜索主要是使終端和所在小區(qū)取得時間同步及頻率同步，同時獲得小區(qū)ID號，系統(tǒng)帶寬及其它小區(qū)廣播信息。終端在服務(wù)小區(qū)中初始上電，或在通信過程中進(jìn)行小區(qū)切換都需要通過小區(qū)搜索過程和基站建立連接。小區(qū)搜索1時隙同步2幀同步及碼組指示3擾碼識別1 時隙同步 UE采用SCH同步信道的主同步碼來獲取(在256chip之內(nèi)完成)一般采用一個匹配濾波器來完成。所有小區(qū)主同步碼都相同，即C256,0。2 幀同步和碼組指示 UE采用輔助同步碼來發(fā)現(xiàn)幀同步（在無線幀長10ms之內(nèi)）并同時確定小區(qū)的碼組輔助同步碼是由16個長度為256chip的短碼構(gòu)成。共有32個，對應(yīng)了32個擾碼碼組，每個碼組含16個擾碼。3 擾碼識

14、別 UE確定小區(qū)中使用的基本擾碼。在PCCPCH上與2中識別的碼組中所有碼字進(jìn)行符號與符號之間的相關(guān)運(yùn)算。識別了小區(qū)基本擾碼后，同時UE也得到了超幀同步（從BCH上的系統(tǒng)幀序號SFN信息獲得）擾碼作用：在上行方向用擾碼來區(qū)分不同的UE，在下行方向用擾碼來識別不同的小區(qū)差錯控制差錯控制包括： FEC （forward error correction）和ARQ（automatic repeat request）兩種方式2.6.1 FEC在單向通訊信道中，一旦錯誤被發(fā)現(xiàn)，其接收器將無權(quán)再請求傳輸。FEC是利用數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸冗長信息的方法，當(dāng)傳輸中出現(xiàn)錯誤，將允許接收器再建數(shù)據(jù)。W-CDMA方式：業(yè)務(wù)

15、信道使用可獲得較大編碼增益的Turbo碼控制信道使用卷積碼。卷積碼包括碼率R=1/2, R=1/3和兩種類型，約束長度為9比特。 Turbo碼采用，約束長度為4比特的編碼。圖2-21給出了Turbo碼編碼器和解碼器的一個例子。 2.6.2速率匹配速率匹配（Rate matching）是指傳輸信道上的比特被重發(fā)（repeated）或者被打孔（punctured），以匹配物理信道的承載能力，信道映射時達(dá)到傳輸格式所要求的比特速率傳輸信道:為了傳輸不同類型的數(shù)據(jù)而定義的信道，它由MAC層提供。一個物理信道能夠映射為信息速率及QoS（quality of service）不同的多個傳輸信道。傳輸塊:在

16、MAC層和第一層之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝籕oS: quality of service ,指BLER或BER等保證QoS的方法：1、利用TPC改變SIR根據(jù)衰落變動自動改變發(fā)送功率和調(diào)制方式，可使物理信道適應(yīng)于QoS（BLER或BER），從而保持一定的傳輸質(zhì)量。一般情況下，根據(jù)QoS的不同，采用自適應(yīng)高速TPC中的外環(huán)控制，使目標(biāo)希望波信號功率與干擾波信號功率之比SIR值發(fā)生變化，以改變平均接收（發(fā)送）功率的方法能夠達(dá)到適應(yīng)于QoS的質(zhì)量要求。問題：在物理信道的一個無線幀（10ms）內(nèi)，其目標(biāo)SIR是一定的，因而平均接收功率也是一定的。2、采用比特重復(fù)和鑿孔進(jìn)行速率匹配為了在一個物理信道上傳

17、輸QoS不同的多個傳輸信道，在相同發(fā)射功率條件下，采用改變被映射到物理信道上的編碼數(shù)據(jù)序列的比特?cái)?shù)的方法，能夠同時滿足各個傳輸信道所要求的不同QoS值（速率匹配）。對于編碼數(shù)據(jù)序列，以一定的周期重復(fù)插入比特，可以提高解碼后的收信質(zhì)量；反之，以一定的周期，從糾錯編碼比特序列中抽取比特序列，就會使解碼后的接收質(zhì)量下降。速率匹配就是根據(jù)這種原理實(shí)現(xiàn)的。2.6.3 重發(fā)控制2.6.3.1 重發(fā)控制方式（1）等停式（2）回退N式（3）選擇重傳式2.7多徑衰落對策2.7.1自適應(yīng)無線資源控制問題：移動通信環(huán)境中，接收信號是多個時間延遲的反射波和散射波的合成信號。接收信號會受到：由于基站和移動終端之間的距離

18、產(chǎn)生的衰減；由于高大建筑物及地物等遮擋引起的陰影衰落；由于移動終端周圍的建筑物、地物等反射和散射引起的瞬時衰落等傳輸變化；小區(qū)邊緣的移動終端會受到來自周邊小區(qū)的很強(qiáng)的同信道干擾；從而導(dǎo)致接收信號的希望波功率與干擾功率之比SIR隨時間變化。 為了減小SIR隨時間變化的問題，采用自適應(yīng)發(fā)送功率控制（transmission power control，TPC）。自適應(yīng)TPC：在保持物理信道的信息速率一定的前提下，根據(jù)接收信道的狀態(tài)自適應(yīng)地控制基站的發(fā)送功率，使移動終端獲得所需要的SIR。即在受到衰落變化使接收信號變小的情況下，增加發(fā)送功率以滿足所需接收SIR，來補(bǔ)償接收信號質(zhì)量的惡化?；赟IR測

19、量的高速TPC應(yīng)用于上行及下行鏈路時，能夠用最小的發(fā)送功率保證所需要的接收信號質(zhì)量，達(dá)到增加系統(tǒng)容量的目的。特別是對于上行鏈路，為了解決遠(yuǎn)近問題，必須采用高速TPC，以確?；窘邮盏礁鱾€移動終端的接收SIR是相等的。2.7.2分集技術(shù)2.7.2.1接收天線分集在空間分離設(shè)置的多個天線（在實(shí)際系統(tǒng)中采用兩個分支）及接收系統(tǒng)，選擇衰落相關(guān)小的多個接收信號，或者對多個接收信號進(jìn)行合成的方法以抑制由于衰落變化使接收信號急劇變小而導(dǎo)致誤比特率增加的技術(shù)。因?yàn)榻邮仗炀€分集不太依賴于傳輸信道的差異（路徑數(shù)、延遲擴(kuò)展、最大多普勒頻移等），所以能夠增加接收電平，這是一種非常實(shí)用的有效技術(shù)。2.7.2.3 發(fā)送分

20、集基站采用天線間的衰落相關(guān)值小于1的兩副天線對同一個通信用戶傳輸信號，能夠在不增加移動終端接收機(jī)復(fù)雜度的條件下，利用分集效果實(shí)現(xiàn)下行鏈路的高質(zhì)量接收。發(fā)送分集的類型：不需利用移動終端反饋信息的開環(huán)型利用移動終端反饋信息控制第二個天線的發(fā)送載波相位/振幅的閉環(huán)型兩種類型。開環(huán)型發(fā)送分集主要有時間切換發(fā)送分集（time switchedtransmit diversity，TSTD）和空時發(fā)送分集（space timetransmit diversity，STTD）兩種形式。在W-CDMA中，開環(huán)型TSTD被應(yīng)用于同步信道（SCH），而STTD被應(yīng)用于公共物理信道（CCPCH）和專用物理信道（DP

21、CH）。GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 基站子系統(tǒng)BSS基站子系統(tǒng)BSS可分為兩部分：通過無線接口與移動臺相連的基站收發(fā)信臺（BTS）與移動交換中心相連的基站控制器（BSC）， BTS負(fù)責(zé)無線傳輸、BSC負(fù)責(zé)控制與管理。BSC 功能：基站控制器（Base Station Controller）功能：切換控制功率控制跳頻管理信令管理無線資源管理觀察、測量其它主要處理功能BTS功能：基站功能（Base station transceiver）：保持與手機(jī)同步GMSK 調(diào)制射頻信號處理分集接收無線接口定時偵測手機(jī)接入請求無線鏈路加密/解密信道編碼、解碼和交織跳頻向BSC傳送測量數(shù)據(jù) 3G中的關(guān)鍵技術(shù)信源編碼 發(fā)射分

22、集同步 多用戶檢測RAKE接收機(jī) 軟切換功率控制 移動IP信道編解碼WCDMA無線接口分層結(jié)構(gòu) W-CDMA標(biāo)準(zhǔn)的介紹 W-CDMA有兩種模式：FDD和TDD。 FDD：上行和下行鏈路采用兩個不同頻率的載波工作的雙工模式。 TDD：上行和下行鏈路采用兩個不同時隙來區(qū)分、在相同的頻段上工作的雙工模式，即上、下行鏈路的信息是交替發(fā)送的。信道分類從不同協(xié)議層次上看，信道分三類：邏輯信道傳輸信道物理信道第四代移動通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)1、新的調(diào)制技術(shù) OFDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以消除或減小信號波形間的干擾，對多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率，可實(shí)現(xiàn)低成本的單波段接收機(jī)。 OFDM的主要缺點(diǎn)是功率

23、效率不高。2、軟件無線電技術(shù)3、智能天線技術(shù)4、基于IP的核心網(wǎng)。核心網(wǎng)獨(dú)立于各種具體的無線接入方案5、MIMO技術(shù)。實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、提高系統(tǒng)容量、提高傳輸質(zhì)量的空間分集。6、多用戶檢測技術(shù)。多用戶檢測是寬帶CDMA通信系統(tǒng)中抗干擾的關(guān)鍵技術(shù)。7、高性能的接收機(jī)。按照Shannon定理，可以計(jì)算出，對于4G系統(tǒng)，要在5MHz的帶寬上傳輸20Mb/s的數(shù)據(jù)，則所需要的SNR為12dB。OFDM正交頻分復(fù)用調(diào)制器的基本構(gòu)成IFFT: Inverse Fast Fourier Transform衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信的基本概念衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，在兩個或多個地面站之間進(jìn)行

24、的通信過程或方式。衛(wèi)星通信屬于宇宙無線電通信的一種形式，工作在微波頻段。衛(wèi)星通信系統(tǒng)分類目前世界上建成了數(shù)以百計(jì)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，歸結(jié)起來可進(jìn)行如下分類： (1)按衛(wèi)星制式可分為靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)、隨機(jī)軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)和低軌道衛(wèi)星（移動）通信系統(tǒng)。(2)按通信覆蓋區(qū)域的范圍劃分為國際衛(wèi)星通信系統(tǒng)、國內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)和區(qū)域衛(wèi)星通信系統(tǒng)。 (3)按用戶性質(zhì)可分為公用（商用）衛(wèi)星通信系統(tǒng)、專用衛(wèi)星通信系統(tǒng)和軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)。(4)按業(yè)務(wù)范圍可分為固定業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)、移動業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)、廣播業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。 (5)按基帶信號體制可分為模擬制衛(wèi)星通信系統(tǒng)和數(shù)字制衛(wèi)星通信系統(tǒng)。 (6

25、)按多址方式可分為頻分多址（ FDMA）、時分多址（TDMA）、空分多址（ SDMA）和碼分多址（CDMA）衛(wèi)星通信系統(tǒng)。(7)按運(yùn)行方式可分為同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)和非同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)。目前國際和國內(nèi)的衛(wèi)星通信大都是同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)。(8)按使用頻段可分為UHF(特高頻),SHF,（超高頻）EHF（極高頻）,激光衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)頻率分配（重點(diǎn)）表1.1 電磁波段劃分和常用傳輸媒質(zhì)段名和波段名稱頻率范圍和波長范圍傳輸媚質(zhì)主要用途極低頻（ELF) 極長波303000Hz 0.11000km有線線對 極長波無線電對潛艇通信、礦井通信甚低頻（TLF) 超長波330KHz 10010km有線線對 超長波

26、無線電對潛艇通信、遠(yuǎn)程無線電通信、遠(yuǎn)程導(dǎo)航低頻（LF） 長波30300KHz 101km有線線對 長波無線電中遠(yuǎn)距離通信、地下通信、礦井通信、無線電通信中頻（MF） 中波0.33KHz 1000100m同軸電纜 中波無線電調(diào)幅廣播、導(dǎo)航、業(yè)余無線電高頻(HF) 短波33MHz 10010m同軸電纜 短波無線電調(diào)幅廣播、移動通信、軍用通信、遠(yuǎn)距離短波通信甚高波（THF） 超短波（米波）0.33GHz 101m同軸電纜 超短波無線電調(diào)幅廣播、電視、移動通信、電離層散射通信微波特高波（UHF） 分米波0.33GHz 101m波導(dǎo) 分米波無線電微波接力、移動通信、空間遙測雷達(dá)、電視超高頻（SHF） 厘

27、米波330GHz 101cm波導(dǎo) 厘米波無線電雷達(dá)、微波接力、衛(wèi)星和空間通信極高波（RHF） 毫米波30300GHz 101mm波導(dǎo) 毫米波無線電雷達(dá)、微波接力、射電天文紫外、可見光、紅外103107GHz 3×10-13×10-8cm光纖、激光空間傳播光通信例：計(jì)算超長波的頻率范圍衛(wèi)星業(yè)務(wù)區(qū)域劃分區(qū)域1：歐洲，非洲，前蘇聯(lián)和蒙古區(qū)域2：南北美洲，格陵蘭島區(qū)域3：亞洲，澳洲和西南太平洋練習(xí)：請判斷以下國家屬于哪個衛(wèi)星業(yè)務(wù)區(qū)？斐濟(jì)，立陶宛，洪都拉斯，也門ß這里所謂“日蝕”(也稱星蝕)，是每年秋分前后在每天午夜后的十幾十分鐘內(nèi)(最長76分鐘)，衛(wèi)星、地球和太陽將共處在

28、一條直線上，此時衛(wèi)星處于地球的陰影區(qū)內(nèi)，太陽能電池不能正常工作，從而影響衛(wèi)星天線接受信號，即發(fā)生了“日蝕”ß這里所謂“日凌中斷”，是每年春分前后六天中，衛(wèi)星、地球和太陽將共處在一條直線上，此時衛(wèi)星處于地球和太陽之間，此時太陽像個極大的噪聲源，嚴(yán)重干擾衛(wèi)星天線接受信號，從而造成每天有幾分鐘通信中斷，該現(xiàn)象稱為“日凌中斷” 衛(wèi)星攝動定義：衛(wèi)星在其軌道上運(yùn)行時，由于受到地球、月亮、太陽等引力的作用而緩緩移動，使衛(wèi)星偏離預(yù)定的軌道而產(chǎn)生“漂移”，并使衛(wèi)星不能保持一定的姿態(tài)而翻滾，我們將該現(xiàn)象稱為衛(wèi)星攝動。衛(wèi)星攝動原因攝動：由于地球、太陽、月球等引力和大氣阻力影響造成的衛(wèi)星軌道參數(shù)的變化，導(dǎo)致

29、衛(wèi)星偏離軌道、產(chǎn)生漂移的現(xiàn)象。1.太陽、月球等引力影響2.地球引力場不均勻3.地球大氣阻力影響4.太陽輻射壓力影響 衛(wèi)星的軌道衛(wèi)星通信的軌道軌道形狀圓形：地球的中心處于圓形軌道的圓心橢圓形：地球的中心應(yīng)處于橢圓軌道一個焦點(diǎn)上衛(wèi)星軌道傾角赤道軌道：衛(wèi)星軌道平面與地球赤道平面重合，即軌道傾角為0°極地軌道：衛(wèi)星軌道平面與地球南北極的軸線重合，即軌道傾角為90°傾斜軌道：衛(wèi)星軌道平面與地球赤道平面之間的夾角在0°90°之間 衛(wèi)星軌道離地面的高度按衛(wèi)星軌道離地面的高度分成：低軌道（LEO）高度為500km2000km或500km3000km（許多在1500km以

30、下），運(yùn)行周期約24小時中軌道（MEO）高度為 2000km20000km或3000km20000km，周期約為56小時（對約10000km高度而言）高軌道（HEO）通常高度在20000km以上，周期大于12小時同步衛(wèi)星（靜止衛(wèi)星）衛(wèi)星通信的通信范圍何謂同步衛(wèi)星：衛(wèi)星的軌道與地球赤道平面相重合、且離地球表面高度為35786.6km的圓形軌道上沿與地球的自轉(zhuǎn)方向相同的方向飛行，則衛(wèi)星繞地球一周的時間為23小時56分04秒。同步衛(wèi)星的通信范圍衛(wèi)星所能照射的地球上區(qū)域全球表面積的42.4%在衛(wèi)星通信中，同步衛(wèi)星使用得最為廣泛，其主要原因是：第一，同步衛(wèi)星距地面高達(dá)35800km，一顆衛(wèi)星的覆蓋區(qū)（從

31、衛(wèi)星上能“看到”的地球區(qū)域）可達(dá)地球總面積的40%左右，地面最大跨距可達(dá)18000km。因此只需三顆衛(wèi)星適當(dāng)配置，就可建立除兩極地區(qū)（南極和北極）以外的全球性通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成見筆記光纖通信光纖通信系統(tǒng)的基本組成光發(fā)送設(shè)備：主要部件為光源，對電發(fā)送機(jī)輸入的電信號進(jìn)行電光調(diào)制，產(chǎn)生相應(yīng)的光信號送入光纜。光接收設(shè)備主要部件為光檢測器和放大器。光檢測器作用是將光信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，由于此時出來的電信號很微弱（微瓦，毫瓦級）須經(jīng)放大器放大后才能送入電接收機(jī)。光傳輸設(shè)備:無中繼器：光傳輸設(shè)備為光纜有中繼器：光傳輸設(shè)備為光纜和若干子中繼器中繼器有何作用？補(bǔ)償光信號在傳輸過程中受損耗和色散影響造成

32、的損失。全光中繼：直接將光信號進(jìn)行放大和傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)摻鉺光纖放大器（EDFA)優(yōu)點(diǎn)：1.能直接對1.55um波長的光波進(jìn)行放大，省略了光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，簡化了傳輸設(shè)備2.EDFA本身是低噪聲，高增益的放大器，對損失的光信號有很好的補(bǔ)償作用3.EDFA為光器件，與光纖的連接損耗很小，耦合效率很高。 光纖通信發(fā)展方向超長波段氧化物光纖研制1.55um已經(jīng)將損耗降到理論極限值0.154dB/km，已經(jīng)沒有過多的研究價值，為進(jìn)一步減小瑞利散射產(chǎn)生的固有損耗，開始尋求向超長波段方向發(fā)展，制作材料由氟化物代替二氧化硅。全光通信網(wǎng)絡(luò)EDFA只能對1.55um光波段進(jìn)行全光放大，應(yīng)用受到限制。為了能對各類光波進(jìn)

33、行全光放大，研究各類摻雜光纖放大器，鐠元素PDFA-全光放大1.31um的光波銩元素TDFA-全光放大2um的光波摻雜稀土元素光纖放大器的研制進(jìn)一步加速了全光通信的進(jìn)程。以同步數(shù)字體系為核心建立光纖傳輸網(wǎng)，從而為實(shí)現(xiàn)寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)提供技術(shù)上的保障。光纖的結(jié)構(gòu) 試想：光密介質(zhì)為纖芯，光疏介質(zhì)為包層，滿足全反射條件有何意義？ 各角說明： 第一界面入射角；0折射入介質(zhì)中的折射角 第二界面入射角導(dǎo)光原理：利用全反射原理將光波限制在纖芯中傳播，而射入光纖的光線必須在時才能滿足第二界面全最大入射角以內(nèi)，只有當(dāng)入射角小于等于arcsinn12- n22反射條件，將光波能量束縛在纖芯中傳播。光纖分類按構(gòu)成

34、材料 1.石英光纖：以二氧化硅為主要材料，最常用的一種塑料光纖：以塑料為主要填充物構(gòu)成光纖（例如醫(yī)用激光手術(shù)刀，各類窺鏡的傳導(dǎo)線）液芯光纖：以傳導(dǎo)光的液體材料為主要材料（例如海底光纜）氟化物光纖：以各類氟化物為主要材料制作的超長波段光纖 按工作波長短波長光纖（<1um):用于中繼距離較小的局域網(wǎng)系統(tǒng)，最典型的是0.85um長波長光纖（1um2um):用于中繼距離較長的長途干線，最典型的是1.31um，1.55um超長波長光纖（>2um):可以實(shí)現(xiàn)1000km左右無中繼傳輸按折射率分布階躍型光纖（ST）：纖芯折射率n1是均勻的，在纖芯與包層折射率之間有個突變。漸變型光纖（GI）：纖芯

35、折射率從中心向外隨函數(shù)變化規(guī)律逐漸降低。按傳輸模式單模光纖（SM-single mode):只傳輸一種模式的光纖，光纖直徑4um10um.多模光纖（MM):可傳輸數(shù)百至上千模式的光纖，光纖直徑50um75um光纖的帶寬同軸線：通信速率增大，信號衰減增大，導(dǎo)致了速率的上限光纖：即使通信速率增減，不會引起衰減。光纖的色散(Dispersion)由于光纖傳輸中不同模式、不同頻率成分引傳輸速度不同而引起傳輸信號發(fā)生畸變的現(xiàn)象。損耗和色散是光纖最重要的傳輸特性。損耗限制系統(tǒng)的傳輸距離，色散則限制系統(tǒng)的傳輸容量。色散一般包括模式色散、材料色散和波導(dǎo)色散模式色散是由于不同模式的時間延遲不同而產(chǎn)生的，它取決于

36、光纖的折射率分布，并和光纖材料折射率的波長特性有關(guān)材料色散是由于光纖的折射率隨波長而改變，以及模式內(nèi)部不同波長成分的光(實(shí)際光源不是純單色光)，其時間延遲不同而產(chǎn)生的。這種色散取決于光纖材料折射率的波長特性和光源的譜線寬度。波導(dǎo)色散是由于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)與波長有關(guān)而產(chǎn)生的，它取決于波導(dǎo)尺寸和纖芯與包層的相對折射率差。色散對光纖傳輸系統(tǒng)的影響，在時域和頻域的表示方法不同。如果信號是模擬調(diào)制的，色散限制帶寬(Bandwith)；如果信號是數(shù)字脈沖，色散產(chǎn)生脈沖展寬(Pulse broadening)。所以，色散通常用3 dB光帶寬f3dB或脈沖展寬表示。用脈沖展寬表示時，光纖色散可以寫成Dt = D式

37、中n、m、w分別為模式色散、材料色散和波導(dǎo)色散所引起的脈沖展寬的均方根值。 光纜型號光纜的型式代號是由分類、加強(qiáng)構(gòu)件、派生(形狀、特性等)、護(hù)套和外護(hù)層五部分組成，如圖所示圖2.22光纜的型式代號»光纜分類代號及其意義 GY：通信用室(野)外光纜； GR：通信用軟光纜； GJ：通信用室(局)內(nèi)光纜； GS：通信用設(shè)備內(nèi)光纜； GH：通信用海底光纜； GT：通信用特殊光纜； GW：通信用無金屬光纜。»加強(qiáng)構(gòu)件的代號及其意義 無符號：金屬加強(qiáng)構(gòu)件； F：非金屬加強(qiáng)構(gòu)件； G：金屬重型加強(qiáng)構(gòu)件； H：非金屬重型加強(qiáng)構(gòu)件。»派生特征的代號及其意義 B：扁平式結(jié)構(gòu)； Z：自

38、承式結(jié)構(gòu)； T：填充式結(jié)構(gòu)； S：松套結(jié)構(gòu)。注：當(dāng)光纜型式兼有不同派生特征時，其代號字母順序并列。»護(hù)套的代號及其意義 Y：聚乙烯護(hù)套； V：聚氯乙烯護(hù)套； U：聚氨酯護(hù)套； A：鋁、聚乙烯護(hù)套； L：鋁護(hù)套； Q：鉛護(hù)套； G：鋼護(hù)套； S：鋼、鋁、聚乙烯綜合護(hù)套。»外護(hù)層的代號及其意義 外護(hù)層是指鎧裝層及鎧裝層外面的外被層，參照國標(biāo)GB2952-82的規(guī)定，外護(hù)層采用兩位數(shù)字表示，各代號的意義如表2.4所示。(2)光纖的規(guī)格代號 光纖的規(guī)格代號是由光纖數(shù)目、光纖類別、光纖主要尺寸參數(shù)、傳輸性能和適用溫度五部分組成，各部分均用代號或數(shù)字表示。»光纖數(shù)目 用光纜中

39、同類別光纖的實(shí)際有效數(shù)目的阿拉伯?dāng)?shù)字表示。» 光纖類別的代號及其意義 J：二氧化硅系多模漸變型光纖； T：二氧化硅系多模階躍型(突變型)光纖； Z：二氧化硅系多模準(zhǔn)突變型光纖； D：二氧化硅系單模光纖； X：二氧化硅纖芯塑料包層光纖； S：塑料光纖。»光纖的主要尺寸參數(shù)代號及其意義 用阿拉伯?dāng)?shù)字 (含小數(shù)點(diǎn))以m為單位表示多模光纖的芯徑 /包層直徑或單模光纖的模場直徑/包層直徑。»傳輸性能代號及其意義 光纖的傳輸特性代號是由使用波長、損耗系數(shù)、模式帶寬的代號 (分別為 a、bb、cc)構(gòu)成。 其中a表示使用波長的代號，其數(shù)字代號規(guī)定如下： 1：使用波長在0.85m區(qū)域； 2：使用波長在1.31m區(qū)域； 3：使用波長在1.55m區(qū)域。 bb表示損耗系數(shù)的代號，其數(shù)字依次為光纜中光纖損耗系數(shù)值(dB/km)的個位和十分位。 cc表示模式帶寬的代號，其數(shù)字依次是光纜中光纖模式帶寬數(shù)值(MHzkm)的千位和百位數(shù)字。單模光纖無此項(xiàng)。 注意：同一光纜適用于兩種以上的波長，并具有不同的傳輸特性時，應(yīng)同時列出各波長上的規(guī)格代號，并用"/"劃開。»適用溫度代號及其意義