第二章无线电波的传播-3

1、GMDSS 原理与业务 模块一：地面通信系统 模块二：卫星通信系统 模块三：船舶通信业务 模块一模块一 地面通信地面通信系统系统子模块一子模块一 GMDSS GMDSS概论概论子模块二子模块二 无线电波的传播无线电波的传播子模块三子模块三 船舶船舶MF/HFMF/HF通信设备通信设备子模块四子模块四 船用船用VHFVHF通信设备通信设备子模块五子模块五 NAVTEX NAVTEX、SARTSART、及船舶备用电源、及船舶备用电源2.1 电波辐射和传播电波辐射和传播2.2 各波段电波传播的特点各波段电波传播的特点2.3 无线电通信的基本概念无线电通信的基本概念2.1 电波辐射和传播电波辐射和传播

2、2.2 各波段电波传播的特点各波段电波传播的特点2.3 无线电通信的基本概念无线电通信的基本概念发送发送设备设备接收接收设备设备信信息息源源信信道道信息信息宿宿噪声源噪声源发送端发送端接收端接收端图图1-1 1-1 通信系统的一般模型通信系统的一般模型 2.3 2.3 无线电通信的基本概念无线电通信的基本概念通信系统模型通信系统模型 发送端发送端:信息源的作用是把信息转换成原始电信号，该原始电信号称为基带信号； 发送设备发送设备将原始电信号处理成适合在信道中传输的信号。它所要完成的功能很多，例如调制、放大、滤波和发射等，在数字通信系统中发送设备又常包含信源编码和信道编码等。 信道信道是指信号传

3、输通道，按传输媒介的不同，可分为有线信道和无线信道两大类。 噪声源噪声源，是信道中的所有噪声以及分散在通信系统中其它各处噪声的集合。 接收端：接收设备的功能与发送设备相反，即进行解调、译码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号； 信息宿: :复原电信号转换成相应的信息。发送发送设备设备接收接收设备设备信信息息源源信信道道信息信息宿宿噪声源噪声源发送端发送端接收端接收端2.3.1.1 模拟通信系统模型 传输模拟信号的系统称为模拟通信系统。信信息息源源调制调制器器信信道道解调解调器器信息信息宿宿噪声源噪声源图图1-2 1-2 模拟通信系统模型模拟通信系统模型 模拟广播通信系统模

4、拟广播通信系统 以语音信号为例来说明下图模拟通信系统以语音信号为例来说明下图模拟通信系统模型各部分的作用。模型各部分的作用。 发信人讲话的语音信息首先经变换器将语音信息变成电信号（模拟信源），然后电信号经放大设备后可以直接在信道中传输。为了提高频带利用率，使多路信号同时在信道中传输，原始的电信号（基带信号）一般要进行调制才能传输到信道中去。调制是信号的一种变换，通常是将不便于信道直接传输的基带信号变换成适合信道中传输的信号，这一过程由调制器完成，经过调制后的信号称为已调信号。在收端，经解调器和逆变换器还原成语音信息。2.3.1.2 数字通信系统一般模型 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通

5、信系统。可进一步细分为数字频带传输通信系统和数字基带传输通信系统。一、数字频带传输通信系统 数字频带传输通信系统如图1-3所示。信源编码的主要任务是提高数字信号传输的有效性。信源编码器的输出就是信息码元,此外，话音和图像压缩编码等都是在信源编码器内完成。接收端信源译码则是信源编码的逆过程。信信息息源源信信道道噪声源噪声源信信源源编编码码信信道道编编码码调调制制器器解解调调器器信信道道译译码码信信源源解解码码收收信信者者图图1-3 1-3 数字通信系统模型数字通信系统模型 信道编码的任务是提高数字信号传输的可靠性。基本做法是在信息码组中按一定的规则附加一些监督码元，以使接收端根据相应的规则进行检

6、错和纠错，信道编码也称纠错编码。接收端信道译码是其相反的过程。 数字通信系统还有一个非常重要的控制单元，即同步系统（图1-3没有画出）。它可以使通信系统的收、发两端或整个通信系统，以精度很高的时钟提供定时，以使系统的数据流能与发送端同步、有序而准确地接收与恢复原信息。数字通信与模拟通信比较 模拟信号与数字信号 根据电信号参量是否离散进行判断 数字通信系统的优点 更好的抗失真和抗干扰的能力 容易实现，成本低，更具灵活性 差错控制编码 容易实现保密通信 更适合数字业务，容易实现多网合一 数字通信系统的缺点 对机器设备要求高 同步设备复杂基带信号基带信号: :由信息源发出的信息经电路变换得到对应的电

7、由信息源发出的信息经电路变换得到对应的电信号通常称为信号通常称为基带信号基带信号，即通信系统所要传输的原始电，即通信系统所要传输的原始电信息。为了实现信息由发射端到接收端的传输，任何无信息。为了实现信息由发射端到接收端的传输，任何无线电通信系统都要进行调制与解调。线电通信系统都要进行调制与解调。 信号带宽信号带宽: 信号在频率特性（频域）上分信号在频率特性（频域）上分布的范围称为信号的带宽布的范围称为信号的带宽B信号信号。不同性。不同性质的信号具有不同的带宽。质的信号具有不同的带宽。 系统带宽系统带宽: 通信系统提供的传输带宽通信系统提供的传输带宽B系统系统应大于或等于所要传输信号的带宽应大于

8、或等于所要传输信号的带宽,系统系统带宽的大小取决于该系统的调制方式和带宽的大小取决于该系统的调制方式和基带信号带宽的大小。基带信号带宽的大小。 B系统系统=B信号信号二、调制与解调二、调制与解调调制：调制：无线通信系统在发射端将基带信号搬移无线通信系统在发射端将基带信号搬移到所需较到所需较高高频率范围的过程。频率范围的过程。 调制后的信号适合以电磁波形式向外辐射，调制后的信号适合以电磁波形式向外辐射， 形成已调射频波，到达接收端。形成已调射频波，到达接收端。解调：解调：通信系统的接收端从收到的射频信号中恢通信系统的接收端从收到的射频信号中恢复发射复发射端端所传输信号的过程。所传输信号的过程。

9、解调的过程是调制的逆过程解调的过程是调制的逆过程模拟信模拟信息息AM（调幅）、FM（调频）、PM（调相）、SSB（单边带）调调制制数字信数字信息息ASK(移幅键控)、 FSK(移频键控)、 PSK(移相键控)调调制制三、三、噪声及其表示噪声及其表示 噪声噪声是指在接收机输出终端上呈现的任何我们所是指在接收机输出终端上呈现的任何我们所不需要的无用信号。不需要的无用信号。1)1)噪声分类噪声分类 按其来源噪声可分为按其来源噪声可分为内部噪声和外部干扰内部噪声和外部干扰两种类两种类型。型。 （1 1）内部噪声）内部噪声由机内的元器件产生的无用信号，由机内的元器件产生的无用信号，主要取决于高放的性能。

10、有热噪声和散弹噪声两主要取决于高放的性能。有热噪声和散弹噪声两种。种。 散弹噪声散弹噪声是由真空电子管和半导体器件中电子发是由真空电子管和半导体器件中电子发射的不均匀性引起的。射的不均匀性引起的。 （2 2）外部干扰）外部干扰来自接收机外的无用信号。来自接收机外的无用信号。 工业干扰工业干扰天电干扰天电干扰宇宙干扰宇宙干扰电台干扰电台干扰由电气设备中电流或电压急剧变化引起。由电气设备中电流或电压急剧变化引起。属脉冲干扰，对属脉冲干扰，对MFMF波段影响较大。波段影响较大。由大气层中各种电骚动引起。以雷电由大气层中各种电骚动引起。以雷电为主，集中影响为主，集中影响20MHz20MHz以下波段。以

11、下波段。来自宇宙空间各天体产生的电磁辐射。来自宇宙空间各天体产生的电磁辐射。集中在集中在3060MHz3060MHz。来自其他无线电发射台。因短波波段来自其他无线电发射台。因短波波段电台多，信道拥挤，故影响较大。电台多，信道拥挤，故影响较大。2)2)噪声的表示：噪声的表示：信噪比和噪声系数信噪比和噪声系数（1 1）信噪比）信噪比特点：特点：(S/N)(S/N)信号与噪声的比值。信号与噪声的比值。 通常用功率比来表示。通常用功率比来表示。 S/N=PS/N=PS S / P / PN N可说明信号的质量好坏，但不能反映出设可说明信号的质量好坏，但不能反映出设备对信号质量的影响。备对信号质量的影响

12、。（2 2）噪声系数）噪声系数(N(NF F) )衡量接收机的好坏衡量接收机的好坏 NF1Si / NiSo / NoNF=指当网络的输入端接上一个标准指当网络的输入端接上一个标准信号源时信号源时, ,其输入端信噪比其输入端信噪比Si / Si / Ni Ni 与输出端信噪比与输出端信噪比So / NoSo / No的比的比值。值。2.3.2 2.3.2 通信系统的主要性能指标通信系统的主要性能指标 通信的有效性和可靠性是通信系统中重要的性能指标。n有效性有效性：消息传输的“速度”问题；n可靠性可靠性：消息传输的“质量”问题。 在实际通信系统中，提高系统的有效性会降低可靠性，反之亦然。因此在设计通信系统时，对两者应统筹考虑。 模拟系统性能衡量指标有效性指标有效性指标有效传输带宽有效传输带宽 当信道容许传输带宽一定，而进行多路频分复用时，每路信号所需的有效带宽越窄，信道内复用的路数就越多。显然，信道复用的程度越高，信号传输的有效性就越好。可靠性指标可靠性指标信噪比信噪比 信噪比是信号的平均功率S与噪声的平均功率N之比。信噪比越高，说明噪声对信号的影响