现代通信技术概论崔健双工业出版社课件

现代通信技术概论第1章绪论通信是人类文明发展史中永恒的话题，它是把消息从信源传送到信宿的一个过程。本章将在简要回顾国内外通信发展史的基础上，对与通信系统技术相关的一些经典的基础知识进行介绍。主要内容包括通信信号、系统模型与指标、系统的分类、系统传输方式、信道特性和调制解调等基本概念。通过本章的学习，将在整体上初步建立起关于通信的一些基本概念。2第1章绪论1.1通信发展简史1.2信号与通信1.3通信系统的模型与指标1.4通信系统的分类1.5通信系统的传输方式1.6通信信道1.7调制与解调31.1.1国际通信发展简史19世纪中叶以后，由于电报、电话的发明以及电磁波的发现，人类的通信手段发生了根本性的变革，开创了电气通信新时代。随着科技水平的不断提高，相继出现了无线电、固定电话、移动电话、互联网等各种通信手段，真正让神话传说中的“千里眼”、“顺风耳”变成了现实。5电、电报、电话机的发明1831年，法拉第发现了磁生电现象。1837年，莫尔斯发明了电报机。1864年，麦克斯韦预言电磁波的存在。1875年，贝尔发明电话机。6计算机、光通信和互联网的发明

1946年，世界上第一台电子计算机诞生。1947年，贝尔实验室发明蜂窝移动通信。1966年，英籍华人高锟提出光通信的设想。1969年，ARPA网形成互联网雏形。1993年，美国政府提出了建设国家“信息高速公路”的建设计划，从此进入互联网时代。光通信、移动电话、互联网是现代通信的重要标志，计算机技术在通信领域的广泛应用使得二者密不可分。7鼓励引进、消化与吸收1982年，福州开通了第一套万门程控交换机。1984年，东方红二号同步通信卫星发射成功。1986年，国家对通信技术设备进口减免10年关税。1991年，以大唐、中兴、华为等为代表的民族通信制造业实现了群体突破。1993年，公用分组交换网（CHINAPAC）开通。1994年，广东开通GSM数字蜂窝移动电话网。1998年，TD－SCDMA标准成为第一个具有自主知识产权的无线通信国际标准9形成良性竞争，争取自有知识产权2002年，中国移动迈入2.5G时代。2006年，TD－SCDMA成为国家通信行业标准。2009年初，3G牌照正式发放，标志3G普及阶段到来。目前我国通信行业已形成中国移动、联通、电信等几大运营商互相竞争互相合作的格局。中国移动用户总数世界第一，移动和固话用户总数合计接近10亿。互联网用户总数超过3亿，我国成为世界上名副其实的通信大国。101.2信号与通信

通信系统传送的是消息，而消息只有附着在某种物理形式的“载体”上才能够得以传送。这类物理形式的“载体”，通常表现为电信号或光信号的形式。

通信过程可以理解为变化的消息信号对“载体”信号施加“影响”并让接收端能够“感知到”这个影响，从而检测并获得消息。11模拟信号幅度在某一范围内可以连续取值的信号，称为模拟信号。典型的模拟信号如下：

13数字信号幅度仅能够取有限个离散值的信号称为数字信号。典型的数字信号如下：141.2.2信号的时域和频域特性信号的时域特性和频域特性是分别从时间和频率两个角度对同一个信号的描述。15周期脉冲信号周期脉冲数字信号是一种幅度为A、周期为T、宽度为τ的重复出现的矩形波。17信号的时域特性时域特性表达的是信号幅度和相位随时间变化的规律，简称为幅时特性。18信号的频域特性信号的频域特性表达的是信号幅度和相位随频率变化的规律。191.2.3信号的带宽

把一个信号所包含谐波的最高频率fh与最低频率fl之差，即该信号所拥有的频率范围，定义为该信号的带宽。

例如，单一频率的正弦波带宽为0，而周期脉冲方波带宽是最高次谐波与最低次谐波之差。数字通信传输近似周期方波信号，因此分析其带宽具有重要现实意义。21周期脉冲方波信号频谱x=nπτ/T=nπτf22周期脉冲方波带宽分析1）频谱是离散的n次谐波分量的叠加，谱线间隔为Ω；2）各次谐波分量正比于A和τ，反比于T，受包络线sinx/x的限制；3）当x→∞时，谱线摆动于正负值之间0；4）随谐波次数的增高，幅度越来越小，可近似认为信号绝大部分能量都集中在第一个过零点f=1/τ（x=π）左侧的频率范围内。231.2.4信号的衰耗与增益信号在传输过程中若输出端功率小于输入端功率，则称信号受到了衰耗（减）；若输出端功率大于输入端功率，则称信号得到了增益，定义为：例如，把10mW功率信号加到输入端并在输出端测得功率5mW，得衰耗约为3dB。（分贝）251.2.5噪声与失真叠加在有用信号之上并对其产生有害影响的成分，称为噪声。

经过传输后的信号，由于受到各种因素的影响可能会发生畸变，称为信号失真。

未导致系统产生新的谐波频率的失真称为线性失真，否则称为非线性失真。26噪声叠加导致信号幅度失真27通信系统的指标一个通信系统质量如何，通常由两个指标来衡量，即系统的有效性和可靠性。

有效性指的是单位时间内系统能够传输消息量的多少，以信道带宽（Hz）或传输速率（bit/s）为单位。在相同条件下，带宽或传输速率越高越好。

可靠性指的是消息传输的准确程度，以不出差错或差错越少越好。29模拟通信系统的指标在模拟通信系统中，系统的频带越宽其有效性越高，而其可靠性常用信噪比来衡量，信噪比越大其可靠性越高。通信系统中某点的信噪比定义为该点的信号功率Ps与噪声功率PN之比的对数：30数字通信系统的指标传输速率（衡量系统的有效性）

码元速率B（调制速率或符号速率）

比特速率R（数据传输速率或信息传输速率）

R=Blog2N

（bit/s），N进制

差错率（衡量系统的可靠性）

频带利用率（衡量系统的利用率）311.4通信系统的分类从不同的角度出发，可以把通信系统进行不同的分类。321.4.1按照传输媒介分有线通信系统：利用传导体对信号进行导向性传输，有较强的封闭性和安全性，信号传输质量好，容量可以无限制地增大。但敷设、维护成本较高。无线通信系统：利用非导向性传输媒体在自由空间传播信号，具有优良的可移动性和低廉的扩张成本，但易受到外界的干扰，频率资源有限，传输速率也受限。331.4.2按照传输信号的特性分模拟通信系统：优点是简单直观；缺点是抗干扰能力弱，噪声积累无法彻底消除。数字通信系统：抗干扰能力强：可消除噪声累积现象，适于远距离传输；易加密：对数字信号加密容易处理；便于集成化、智能化：采用计算机技术占用较宽频带：4kHzVS64kHz技术较复杂341.4.3按照业务功能分电话通信电报通信传真通信数据通信卫星通信微波通信移动通信图像通信多媒体通信351.5通信系统的传输方式通信系统的传输方式是指通信双方所共同遵守的传输规则。从不同的角度观察，可以有不同传输方式。361.5.1单工与双工传输方式单工：半双工：全双工：ABABAB371.5.2串行与并行传输方式381.5.3同步与异步传输方式异步传输方式：收发双方的时钟节拍各自独立并允许有一定的误差。为了达到双方同步目的，需要在每个字符的头、尾各附加一个比特的起始位和终止位，用来指示一个字符的开始和结束。同步传输方式：要求双方时钟严格一致。为求一致，发送方的编码中隐含着供接收方提取的同步时钟频率。收发以数据帧为单位，帧头包含帧同步码，中间是信息码，帧尾是帧结束码。391.6通信信道信道是信号传输的通路，其传输特性描述的是不同频率的信号通过信道后能量幅度和相位变化的情况。信道带宽用以衡量一个信道的传输能力，带宽越大表明传输能力越强。

信道容量则是用来衡量信道所能达到的最大传输能力的一个重要指标。信道复用是利用同一传输媒介同时传送多路信号且相互之间不产生干扰的通信技术。401.6.1传输特性与带宽信道的传输特性即信道的频率响应特性，包括幅频特性和相频特性。41信号带宽与信道带宽的匹配为了不失真地实现通信信号传输，信号的有效带宽必须和信道带宽相匹配。两者匹配最主要考虑的是频率范围（或频带）的匹配。信号与信道的关系等价于车与马路的关系。421.6.2传输媒介有线传输媒介：43光纤通信介质的三个可用窗口44无线传输媒介表1-3无线电不同频段的划分及用途频段频率范围波长范围主要用途主要传播方式极低频（ELF）极长波30-3000Hz0.1-1000km远程通信、海上潜艇远程导航地波甚低频（TLF）超长波3-30KHz1000-10km低频（LF）长波30-300KHz10-1km中远程、地下通信、无线导航地波或天波中频（MF）中波300-3MHz1000-100m中波广播、业余无线电地波或天波高频（HF）短波3-30MHz100-10m短波通信、短波电台、航海通信天波甚高频（VHF）超短波30-300MHz10-1m电视、调频广播、电离层下散射视距波、散射波特高频（UHF）分米波0.3-3GHz10-1dm移动通信、遥测、雷达导航、蓝牙视距波、散射波超高频（SHF）厘米波3-30GHz10-1cm微波、卫星通信、雷达探测视距波极高频（EHF）毫米波30-300GHz10-1nm雷达、微波、射电天文通信视距波光波（近红外线）105-107GHz0.3-3×10-6cm光纤通信光导纤维451.6.3信道容量信道容量是指信息在信道中无差错传输的最大速率。在信号平均功率受限的高斯白噪声信道中，用香农公式计算信道容量

（比特/秒）

其中，B为信道带宽，S为信号平均功率，N为噪声平均功率，C是该信道理论最大传输速率。46香农公式的意义香农公式表明：当信号与信道加性高斯白噪声的平均功率S与N给定时，在具有一定频带宽度B的信道上，单位时间内可传输的信息量C是有限的。

当且仅当传输速率≤C时，总可以找到一种信道编码方式，实现无差错传输。换句话说，在允许存在一定的差错率前提下，实际传输速率可以大于信道容量C，但此时不能保证无差错传输。47香农公式与扩频通信按照香浓公式：1）B一定时，S↗或N↘可令C↗，即通过提高信噪比可提高信道容量；2）S/N一定时，若B↗则C↗。结论：C、B和S/N可以通过相互提升或降低取得平衡。在扩频通信技术中，令B∞（很大），S、/N可以很小。

例如，信道带宽3KHz，最大信息速率为10000bit/s。为了保证这些信息能够无误传输，要求至少S/N≈9。若10000bit/s不变，但信道带宽变为10kHz，信噪比S/N就可降低为1左右。。481.6.4信道的复用在发送端将若干个独立无关的分支信号合并为一个复合信号，然后送入同一个信道内传输，接收端再将复合信号分解开来，恢复原来的各分支信号，称为多路复用。

多路复用目的是提高线路利用率。常用的多路复用技术：频分（FDM）时分（TDM）码分（CDM）49多路复用原理示意图50FDM原理示意图51TDM原理示意图521.7调制与解调调制解调是通信技术最重要的概念之一。

“携带”消息的信号称为载波信号，而被“携带”的消息称为调制信号，调制就是让消息被载波信号“携带”，解调就是从载波信号中检测出消息。正弦周期信号和脉冲周期信号常被用作载波信号。531.7.1调制的目的

把消息信号调制成适合在信道中传输的信号例如，话音频率是300~3400Hz，而信道频带在10kHz~100kHz之间，利用频率为11kHz的载波调制到11.3kHz~14.4kHz之间，就可通过信道进行传输。信道的多路复用

例如，信道在10kHz~100kHz之间，带宽是90kHz，按每路话音信号4000Hz计算至少可以同时传输22路话音信号。541.7.3模拟信号调制正弦波用模拟信号对正弦载波信号进行调制称为模拟调制。根据调制参数的不同分别有模拟振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）三种形式，后两种形式又称为角度调制。56模拟振幅调制载波信号幅度随调制信号变化的调制称为振幅调制，简称调幅。调制与解调示意图如下：57模拟频率调制（调频）载波频率fc随调制信号的瞬时幅值呈线性变化。调频与解调示意图58模拟相位调制（调相）载波瞬时相位θ(t)随调制信号瞬时幅值呈线性变化。

把平面化的正弦载波立体化，即在三维空间中观察其变化过程。当一个振幅为A，频率为fc，初始相位为φ的正弦载波Asin(2πfct+φ)随时间变化时，其x轴代表时间，y轴代表幅度，z轴代表的就是相位。载波信号的幅度和相位随时都在变化，利用每一个周期的初始相位不同可以实现对相位的调制。591.7.4数字信号调制正弦波用数字信号调制正弦载波信号称为载波键控，包括幅移键控、频移键控和相移键控。

60二进制幅移键控（2ASK）利用二进制数字信号来控制载波振幅61二进制频移键控（2FSK）利用二进制数字信号来控制载波频率62二进制相移键控（2PSK）利用二进制数字信号来控制载波相位63数字调制的相干解调用本地载波与接收到的载波键控信号相乘，得到基带信号；然后用低通滤波器过滤掉高频信号；最后对过滤后的基带信号进行采样和判决还原出原始数字信号。64数字调频的相干解调示例例如，接收到cosω1t

（“1”）或cosω2t（“0”），与本地载波cosω1t

和cosω2t同时分别相乘，可得如下三种结果之一：cosω1tcosω1t=cos2ω1t+cos0=cos2ω1t+1=1cosω2tcosω2t=cos2ω2t+cos0=cos2ω2t+1=1cosω1tcosω2t=cos（ω1+ω2）t+cos（ω1-ω2）t<1其中高频分量2ω1、2ω2以及ω1+ω2都被滤掉。抽样判决比较两个低通滤波输出电平的大小，上大判为1下大则判为0。65本章小结和知识点 国内外通信发展简史通信信号的性质与特征通信系统的一般模型可靠性与传输效率通信系统的传输方式信道的频率响应特性信道的容量调制与解调66现代通信技术概论第2章数字通信系统2.1数字通信概述2.2模拟信号数字化2.3数字信号的基带传输2.4数字信号的频带传输2.5数字同步与复接技术2.6数字传输的差错控制682.1数字通信概述传输数字信号的通信系统称为数字通信系统。数字通信以其抗干扰能力强、无噪声累积、便于计算处理、便于加密、易于小型化、集成化等优势，成为当代通信领域的主流技术。

本章将介绍关于数字通信的基本知识，包括数字通信系统的组成及特点、模拟信号数字化方法、数字信号的基带传输和频带传输、数字复接与同步技术、差错控制技术等。692.1.1数字通信系统的组成数字通信系统组成框图如下:70数字通信系统各部分的作用信源编码与解码：A/D变换+D/A变换。数字复接与分接：提高信道利用率。难点是码速

同步问题。信道编码与解码：即抗干扰编码，目的是提高传

输的可靠性。调制与解调：频带传输时需要。再生中继：放大整形并完全恢复原始数字信号。信道噪声：导致误码，难以避免。712.1.2数字通信系统的特点与模拟通信系统相比数字通信系统有下列一些特点：抗干扰能力强，无噪声累积数据形式统一，便于计算处理易于集成化，小型化易于加密处理占用较大的传输带宽技术上较复杂722.2模拟信号数字化数字通信系统的典型特征就是信源和信宿都是模拟信号，因此需要进行模拟/数字（A/D）变换，把模拟信号转换成数字信号再行传输。

模拟信号的数字化需经过抽样、量化、编码三个阶段。常用的技术包括脉冲编码调制（PCM）、差值脉冲编码（DPCM）和增量调制（DM）等。732.2.1模数（A/D）变换抽样量化编码二进制数字序列：抽样：在时间上将模拟信号离散化。量化：在幅度上将抽样信号离散化。编码：把量化幅度值用二进制数值来表示。整个过程称为脉冲编码调制（PCM）。74抽样抽样定理：如果一个连续信号f(t)所含有的最高频率不超过fh，则当抽样频率fs≥2fh时，抽样后得到的离散信号就包含了原信号的全部信息。75量化量化就是进行“舍零取整”处理。将抽样信号在某个抽样时间点的瞬时幅度值近似为最接近该点幅值的某个固定整数电平值上就完成了量化。均匀量化示意图76非均匀量化─13折线A律非均匀量化能够让小信号放大，而大信号得到压缩，目的是降低小信号时的量化信噪比。13折线A律示意图粒度粗细的调整77编码量化后的离散抽样幅值以二进制数值来表示。最多需要log2N位二进制数，N是量化级数。量化段号极性码数值范围（△）段落码段落起始值（△）量化间隔△i（△）段内码权值（△）a7a6a5a4a3a2a1a010/10~1600001842120/116~31001161842130/132~630103221684240/164~12701164432168450/1128~2551001288643216860/1256~5111012561612864321670/1512~102311051232256128643280/11024~20471111024645122561286413折线A律二进制编码值（256级，8比特）782.2.2数模（D/A）变换数模变换是模数变换的反过程。接收端通过数模变换把收到的二进制数字信号序列还原成相应幅度的模拟信号。792.2.3PCM30/32路数字电话系统国际上有两种标准化制式的多路数字电话通信系统，即PCM30/32路制式（E体系）和PCM24路制式（T体系），我国和欧洲采用E体系。

下面以PCM30/32多路数字电话通信系统为例，具体说明模拟话音数字化传输过程。80E体系各项关键指标数据PCM30/32路系统称为基群或一次群，简称E1指标名称指标值话音频带（Hz）300-3400抽样频率（Hz）8000量化级数256量化压缩律A律（A=87.6）样值编码位数8单路数码率（kbit/s）64帧长（μs）125时隙数/帧32话路数/帧30一次群复用速率（kbit/s）204881E1体系的帧结构82每话路64kbit/s的计算为了正确地传送一路话音信号，每秒必须传送抽样值8000次。按照每个抽样值8bit编码，则每话路要求传输8000次×8bit=64kbit/s。

现在每帧中包含32个话路，每话路占其中8bit，必须传送8000帧/秒（500个复帧）。于是，32路PCM基群传输速率是8000(帧/秒)×32(时隙/帧)×8(bit/时隙)=2.048Mbit/s。高次群以4倍速率增长，即8.448（比8.192略多）Mbit/s…83PCM30/32路数字电话系统终端框图842.2.4模拟信号数字化的其它方法利用相邻抽样幅值的相对变化特性，对抽样信号进行编码也是一类较常用的模数转换方法。常见的有差值脉冲编码（DPCM）、自适应差值脉冲编码（ADPCM）、增量调制（DM）和自适应增量调制（ADM）等。851.差值脉冲编码调制(DPCM)仅对两个相邻抽样幅值的差值进行编码，则由于差值信号变化较小，可大大地减少量化级数，从而减少编码的位数。这样，在相同传输速率下，可以成倍地提高信道的传输容量。86DPCM举例对模拟话音信号按照8000Hz/s抽样，话音信号的变化范围是±3v，若采用8位二进制数PCM编码，量化为256级，每级约23.4mv。

假定相邻抽样差值变化范围是±0.1v，把其化分为16个均匀量化级，每级为12.5mv，然后使用4位二进制数进行编码。编码后的数据发送速率仅需要4bit×8000=32Kb/s，比采用PCM编码的64Kb/s速率降低一半，效率提高一倍。87DPCM抽样差值图示882.脉冲增量调制(△M或DM)仅对当前抽样值与其前一个抽样值的符号进行编码，而不对差值的大小编码。

如果两个前后抽样差值为正就编为“1”码；差值为负就编为“0”码。因此，“1”和“0”代表的是信号相对于前一时刻的增减，不代表信号的绝对值。89DM波形及编码结果示意图902.3数字信号的基带传输模数变换后的数字信号频谱，往往是含有直流、基波、高次谐波等不同频率分量的信号，称为基带数字序列信号，简称基带信号。

把基带数字序列信号经适当码型变换后直接送入信道传输，称为基带数字序列信号传输，简称基带传输。912.3.1基带传输系统模型码型变换：基带信号适应信道特性。波形形成网络：形成无码间干扰的波形。922.3.2数字基带传输的码型根据信道频域特性和基带数字信号频域特性匹配的原则，对基带信号进行适当码型变换，使之适合于给定信道的频域特性，有利于延长传输距离、提高可靠性。931.数字基带传输码型选择原则直流或低频信号衰减快，信号传输一定距离后严重畸变，所以不应含直流或低频频率分量。高频分量越大，对邻近信道产生的干扰就越严重，所以高频分量应尽量少。为方便从接收到的基带信号中提取位同步信息，应包含定时频率分量。便于增加冗余码，使码型带有规律性。码型变换过程与信源的统计特性无关，即对信源消息类型无任何限制并具有透明性。942.常用基带数字传输码型952.3.3无码间干扰的基带数字传输基带传输信道（即波形形成网络）可以等效为一个理想低通滤波器，其传输特性及单位冲击响应如下图：96Nyquist准则如果波形形成网络具有图示理想低通滤波器传输特性，则该系统传输的码元速率为2fN（码元周期T=1/2fN）时，系统输出波形在峰值点（即判决抽样点）上不会产生前后码元间的干扰，这一条件称为奈奎斯特准则。97无码间干扰的接收波形只要按照Nyquist准则传输，当处于某个码元的幅度峰值时，恰好其它码元幅值是过零点。98具有滚降特性的波形形成网络具有滚降特性的波形形成网络，从技术上实现起来比理想低通容易，而且也满足Nyquist条件。992.4数字信号的频带传输当基带数字信号频率范围与信道不相匹配时，把基带数字信号进行调制后再行传输，即数字信号的频带传输。本节将在第1章二进制数字调制基础上介绍多进制数字调制和复合调制概念。1002.4.1多进制数字调制

多进制数字调制是利用多进制数字信号调制载波信号的幅度、频率或相位。

与二进制数字调制相比，多进制数字调制可提高比特率或可靠性，但因为需要多电平来表示信号，因而抗噪声性能较低，实现起来也较复杂。1011.多进制数字调幅(MASK)四进制MASK

1022.多进制数字调频（MFSK）k=log2M位码元为一组对应地转换成有M种状态的多进制码。1033.多进制数字调相（MPSK）利用载波的多种不同相位状态来表征数字信息。与二进制数字相位调制相同，多进制数字相位调制也有绝对相位调制（MPSK）和相对相位调制（MDPSK）。104矢量图表示的MPSK（A和B方式）105QPSK调制与解调框图两个相互正交的相干载波cosωct和sinωct分别检测出两个分量a和b。1062.4.2复合调制与多级调制对同一载波信号的两个参数同时进行调制称为复合调制，目的是进一步提升信道利用率。例如，数字微波通信中采用的图示复合调制，数字调相用于传送数字信号，模拟调频用于话音通信。107调相加调幅实现16进制复合调制108多级调制多级调制是指把同一基带信号实施两次或更多次的调制过程。1092.5数字同步与复接技术数字同步是指数字通信系统中各关键节点位置的动作频率保持一致。数字复接是把若干个低速率分支数字码流汇接成一路高速数字码流的过程。为促进数字通信标准化，ITU-T早期推荐准同步数字体系（PDH）；后期推荐同步数字体系（SDH）1102.5.1数字同步技术两种同步方式：位同步和帧同步位同步：收发两端以比特为单位严格对齐必要条件：双方时钟频率完全同频同相（多采用主从同步方式）帧同步：收发两端以帧为单位严格对齐。必要条件：利用帧同步码1112.5.2数字复接技术数字复接是把支路低次群按时分复用方式合并成一个单一的高次群，其设备由定时、码速调整和复接单元组成；分接器的功能是把高次群数字信号分解成原来的低次群数字信号，它由同步、定时、分接和码速恢复等单元组成。1121.数字复接系统框图1132.数字复接方法按位、按字、按帧复接，下图是按位和按字复接：1143.码速调整被复接的各支路数字信号彼此之间必须同步并与复接器的定时信号同步，否则需要做出适当的码速调整，以实现对复接后的高速数据码流的传输同步定时控制。通常，码速调整后速率高于调整前的结果，称为正码速调整。1152.5.3准同步数字体系ITU-T早期推荐了两类从基群到五次群复接等级的数字速率系列。一类以1.544Mb/s为基群速率，另一类以2.048Mb/s为基群速率。因这两类各次群比特率相对于其标准值有一个规定的容差，而且是异源的，各节点时钟允许存在少量的频率漂移误差，因此这是一种准同步复接方式，统称为准同步数字体系（PDH）。1161.两类PDH系列标准表2-4PDH两类标准数字速率系列和复接等级群号2M系列1.5M系列速率（Mb/s）话路数速率（Mb/s）话路数基群2.048301.54424二次群8.44830×4=1206.31224×4=96三次群34.368120×4=48032.06496×5=480四次群139.264480×4=192097.728480×3=1440五次群564.9921920×4=7680397.2001440×4=57601172.PDH系列的不足两种数字系列互不兼容，导致国际之间电信网的建立及营运管理比较复杂和困难；

高、低速率信号的复接和分接都需要逐级进行，复接-分接设备复杂，上下话路价格昂贵；帧结构中管理维护用的比特位较少，难以适应网络管理灵活、动态、智能化的日益增长需求。主要适用于中、低速率点对点传输。1182.5.4同步数字体系（SDH）鉴于PDH的不足，国际上迫切需要建立统一的全新体制的数字通信网。为此ITU-T经充分讨论和协商，于上世纪80年代末，接受了美国贝尔通信研究所提出的同步光网络（SONET:SynchronousOpticalNetwork）数字体系标准并进行了适当修改，命名为同步数字体系（SDH）119SDH的特点1）由一系列的SDH网元组成，可在光纤网中实现同步信息传输、复用、分插或交叉连接；2）块状帧结构中安排了丰富的管理比特，大大增强了网络管理能力；3）网络能在极短的时间内从失效的故障状态自动恢复业务而无需人为干涉；4）有标准化的信息结构等级规范，称为同步传输模块STM-N。不同厂家的设备只要符合规范就可以在光路上互联，真正实现横向兼容；5）具有兼容PDH甚至B-ISDN的能力，所以有广泛的适用性。1202.6数字传输的差错控制噪声是导致数字通信传输中出现差错（误码）的主要原因。

差错控制的作用就是要检测出数据码元在传输过程中可能发生的误码，并且采取适当的方法加以纠正。

差错控制通过差错控制编码（信道编码）实现，通常有检错编码和纠错编码两种形式。121差错控制编码的基本原理原始数据码元序列本来不带规律性，但通过差错控制编码让其产生规律性并发送出去，接收端根据这一规律性对码元序列进行检测，一旦出现违规情况，就认为出现了传输错误。1222.6.1噪声的分类

根据噪声和信号之间的混合迭加关系可分为加性噪声和乘性噪声；根据噪声来源的不同，可分为自然噪声、人为噪声和内部噪声；根据噪声的表现形式可分为单频噪声、起伏噪声和脉冲噪声。1232.6.2检错编码检错编码只能判断出所收到的数据是否有错，但不能判断出哪些是错误码元，最常用的两种检错编码方式是奇偶校验编码和循环冗余校验编码。通常采用反馈重传(ARQ)技术来纠错。1241.奇偶校验位字符校验码字abcdefghijW1W2W3W4W5W6W7W8校验码字0101010101000110011001000011110010000000011111111111111111111111110000000000101101001100水平垂直偶校验1252.循环冗余校验g(x)=x4+x3+x2+1（多项式系数是11101），信息码是110，产生的CRC码是10010，发送的码元是110,10010。11011101|110000001110110011011101余数10010126循环冗余校验用产生的CRC码110,10010进行反运算，得到的应该是110，即原始信息码元：11011101|110100101110110111111101余数100101272.6.2纠错编码纠错编码能够判断出错码元的准确位置并加以自我改正，纠错编码需要比检错编码增加更多的冗余码元。128本章小结和知识点 数字通信的特点模拟信号的数字化过程：抽样、量化、编码差值脉冲编码（DPCM）和增量调制（DM）基带传输与频带传输数字复接PDH与SDH标准差错控制

129现代通信技术概论第3章程控数字电话交换系统3.1程控数字电话概述 3.2程控数字电话交换系统 3.3软交换及软交换系统1313.1电话交换系统概述

电话交换系统从早期人工式、机械式、电子式交换阶段，发展成为如今以计算机程序控制为主的程控数字交换阶段，不仅实现了数字语音通信，还能实现传真、数据、图像通信，构成了综合业务数字通信网。

本章将首先给出电话交换的概念模型、功能模型以及程控数字交换机的基本组成，然后就程控数字电话交换系统的基本工作原理从硬件和软件两个方面进行说明。1323.1.1电话交换的概念模型交换机能够实现多用户之间“两两连线构通回路”的设想，同时也节省了连接线路。1333.1.2电话交换技术发展史交换机类型接续方式控制方式接线器供电方式交换信息年代磁石式人工铃流*塞绳自备模拟话音1878共电式人工环路电流**塞绳交换机提供模拟话音1891步进制自动拨号脉冲步进接线器交换机提供模拟话音1891纵横制自动布线逻辑纵横接线器交换机提供模拟话音1919模拟程控自动存储程序干簧接线器交换机提供模拟话音1965程控数字自动存储程序电子接线器交换机提供数字话音等1970*铃流：接线员听到主叫振铃后，人工完成接线**用户摘机后接线员看到灯闪，人工完成接线表3-1各类交换机及其主要特点1343.1.3电话交换的功能模型终端接口模块：与外部设备（本地用户设备和中继线）连接。接续模块：任意两用户之间连接矩阵网络。控制模块：控制建立或拆除接续。1353.1.4电话交换机的基本组成信令设备产生各种标准的信令信号，如振铃信号、拨号音、忙音等，其他与功能模型等效。1363.2程控数字电话交换系统程控数字电话交换系统实际上完全是由计算机控制的电话交换系统，由硬件和软件两大部分组成。本节将重点说明其中数字交换的基本工作原理。1373.2.1硬件的基本组成分话路和控制两大部分：1381.话路部分话路部分的主要任务是根据用户拨号状况，实现用户之间数字通路的接续：数字交换网络：为参与交换的数字信号提供接续通路。用户电路：与用户线之间的接口电路，用于完成A/D和D/A变换，同时为用户提供馈电、过压保护、振铃、监视、二/四线转换等辅助功能。中继电路：与中继线的接口电路，具有码型变换、时钟提取、帧同步等功能。1391.话路部分扫描器：收集用户的状态信息，如摘机、挂机等动作。交换网驱动器：在控制部分控制下具体执行数字交换网络中通路的建立和释放。信令设备产生控制信号，主要包括信号音发生器（产生拨号音、忙音、回铃音等）、话机双音频(DTMF)号码接收器、局间多频互控信号发生器和接收器（用于交换机之间的“对话”）以及完成CCITTNo.7号共路信令的部件。1402.控制部分控制部分的主要任务是根据外部用户与内部维护管理的要求，执行控制程序，以控制相应硬件实现交换及管理功能：中央处理器：普通计算机或交换专用计算机，用于控制、管理、监测和维护交换系统的运行。程序和数据存储器：分别存储交换系统的控制程序和执行过程中用到的数据。维护终端：包括键盘、显示器、打印机等设备。远端接口：分散控制方式下实现远程控制连接。1413.2.2软件的基本功能与组成基本功能：程控数字交换机将各种控制功能预先编写成功能模块存入存储器，并根据对交换机外部状态作周期扫描所取得的数据，通过中断方式调用相应的功能模块对交换机实施控制，协调运行交换系统的工作。142软件的组成1433.2.3时隙交换与复用线交换为了说明数字交换网的交换原理，先要了解时隙交换和复用线交换两个重要的数字交换概念。而时分接线器和空分接线器则分别用来实现这两种交换。1441.时隙交换时隙交换实现同一条复用线上两个用户之间话音信息的交换。TSi←→TSj（i≠j）145T型时分接线器146读出控制方式又称为时钟（顺序）写入，控制（地址）读出。首先在定时脉冲控制下按照TS0~TSM的顺序把输入复用线上的M个时隙的话音数据写入到SM单元，与此同时，把每一个时隙要交换去的单元地址写入到CM单元。当从SM读出话音时隙时，按照CM中地址顺序读出。147写入控制方式与读出控制方式不同，向SM写入话音时隙时，按照CM单元指定的顺序写，SM读出则在定时脉冲的控制下从上到下顺序完成。

以上两种方式的时隙交换路由是由联机程序根据用户拨号号码通过用户忙闲表，查出被叫空闲链路而得到的。1482.复用线交换

复用线交换完成两条复用线之间话音信息的交换，可以实现扩大交换容量的目的。149S型空分接线器

S型接线器能够把任一复用线上的任一时隙信息交换至另一复用线上任一时隙。交叉矩阵是由复用线交叉点阵组成的，交叉点阵中的每一个交叉点就是一个高速电子开关。这些高速电子开关受CM中存储数据的控制，用于实现交叉点的接通和断开。150S型空分接线器（输出控制方式）151输出控制方式说明按照输出复用线来配置CM，每一条输出复用线都要设置一个固定的CM，图中共有n条输出复用线需要n个CM。每个话路时隙对应一个CM存储单元。

CM存储单元中存储的内容是需要接通的输入复用线的编号，因此，用二进制表示输入复用线编号时CM要保持足够的位数。152S型空分接线器（输入控制方式）153输入控制方式说明每一条入线都设置一个固定的CM，图中共有n条入线，也就需要n

个CMCM存储单元数量与复用线话路时隙数相同。CM存储单元中存储的内容是需要接通的输出复用线编号。154两种接线器的不足T型接线器只能完成同一条复用线交换；S型接线器只能完成或者入线指定时隙或者出线指定时隙情况下复用线之间的交换，而不能完成入线和出线同时指定时隙的交换；对于大规模的交换网络，必须既能实现同一复用线不同时隙之间的交换又能实现不同复用线之间的时隙交换。因此，两种接线器结合组成复合型交换网络，才能实现这一要求。1553.2.4TST型数字交换网络T-S-T数字交换网交换过程示意图156举例说明一次AB的交换过程把PCM0TS205时隙的话音信号交换到PCM15TS35时隙中去：假设选中了TS58，则处理机分别在输入侧T级的CMA0的第205号单元写入“58”，在S级CMS15的第58号单元写入“0”（0号复用线），在输出侧T级的CMB15的第35号单元写入“58”，于是各CM分别控制各级动作。首先，当PCM0的TS205时隙信息来到时，由CMA0控制写入SMA0的第58号单元；当TS58时隙到来时，该信息被顺序读出到S级的输入端的0号入线，并由CMS15控制交叉开关点0入/15出闭合接通至输出侧T级的第15个T接线器的入线端，同时写入到SMB15的第58号单元；最后当TS35到来时，再由CMB15控制从SMB15的第58号单元读出至接收端B的解码接收电路中去。1573.2.5程控交换机主要性能指标系统容量：用户线数和中继线数呼损率：呼叫未通量与呼叫总量之比接续时延：400ms~1000ms之间话务负荷能力：爱尔兰（Erl）呼叫处理能力：最大忙时试呼叫次数可靠性和可用性：不中断，故障少主要业务：基本业务（通话）和补充业务（呼叫转移、呼叫等待、免打扰等）1583.3软交换及软交换系统软交换是互联网进化过程中因特网与电话交换网络充分融合的一种新兴技术，将成为下一代网络（NGN）一种最基本的技术。1593.3.1软交换的概念软交换可以理解为利用因特网实现ISDN的功能。1603.3.2软交换系统组成框图161软交换系统各部分的功能信令网关：IP网与交换机之间信令中继转换处理媒体网关：两种网络之间媒体数据格式的转换（包括中继媒体网关和接入媒体网关）IP媒体服务器：媒体资源的生成、控制和管理应用服务器：提供业务执行环境网管中心：网络的整体控制管理。1623.3.3软交换系统的应用目前软交换的应用主要集中在如下几个方面：分组中继：在分组中继网中，通过媒体网关直接提供高速的分组数据接口分组本地接入：实现话音的本地分组接入，淘汰掉电话终端局多媒体业务支持3G网：适用于3G网呼叫控制与媒体承载分离163本章小结和知识点 电话交换的概念模型与功能模型电话交换机的基本组成单条复用线上时隙交换：时分接线器多条复用线之间时隙交换：空分接线器程控数字电话交换系统的硬件组成程控数字电话交换系统的软件组成TST数字交换网软交换的概念

164现代通信技术概论第4章光纤通信系统4.1光纤通信概述

4.2光纤与光缆4.3光纤通信系统4.4光纤通信新技术1664.1光纤通信概述光纤通信是以光波作为载体，以光导纤维作为传输媒介的一种通信技术。光纤通信以其宽带、大容量、低损耗、长中继、抗电磁干扰、体积小、重量轻、便于敷设等优点，成为当代长途通信最主要手段。本章首先对光纤通信的发展历史做出回顾，然后对光纤通信的特点进行说明，重点阐述光纤的结构、分类、光波传输机理以及光纤通信系统各组成部分的工作原理。最后，简要介绍了一些光纤通信新技术。1674.1.1光纤通信发展简史1960年，美国加州休斯实验室第一台固体红宝石激光器1961年，美国贝尔实验室氦-氢气体激光器1966年，高锟提出带有包层材料的石英玻璃光纤1970年，美国康宁玻璃公司首次制成了损耗仅为20dB/km的低损耗光纤1970年，美国贝尔实验室砷化镓铝半导体激光器168光纤通信发展简史（续）1974年，美国贝尔实验室制造出1dB/km损耗的低损耗光纤。至此制约光纤通信的两个关键问题，光源和传输媒介问题完全得到解决。光纤通信的普及和推广获得了高速发展的基本条件。1977年美国芝加哥率先开通了第一条45Mb/s的商用光纤通信系统。目前，国际国内长途通信传输网的光纤化比例已经超过90%1694.1.2光纤通信的特点传输损耗小，中继距离长：1.55μm波长附近约0.2-0.3dB/km，中继跨度百公里。传输频带宽，通信容量大：单模光纤的潜在带宽可达几十太赫兹（1012Hz）抗电磁干扰，保密效果好体积小、重量轻、便于运输和敷设原材料丰富、节约有色金属、有利于环保不足：光纤质地脆弱易断，敷设时的弯曲半径不宜太小1704.2光纤与光缆光纤与光缆的结构、分类以及光纤的导光原理。1714.2.1光纤的结构与分类光纤是多层同轴圆柱体，自内向外为纤芯、包层、涂覆层，称为裸纤。包层外面涂覆一层硅酮树脂或聚氨基甲酸乙酯（30~150μm），然后增加保护套加以保护。

纤芯和包层是高纯度石英材料，包层折射率略低于纤芯，与纤芯一起形成光的全反射通道，使光波的传输局限于纤芯内。1721.光纤的结构1733.光纤的折射率径向分布图1754.2.2光纤的导光原理在光学理论中，当传输媒介的几何尺寸远大于光波波长时，可以把光表示成其传播方向上的一条几何线，称为光射线。用光射线来分析光传播特性的方法，称为射线法。下面通过射线法来分析光在阶跃型光纤中的导光原理。1761.光的反射与折射定律

θ入=θ反当θ折>900时，折射光线会反射回到纤芯进行传播，这种现象称为全反射。1772.光纤中的全反射传输调整入射角θ，使得θ折2>90度而发生全反射：1784.2.3光纤的传输特性

光纤的传输特性描述的是光纤的传输损耗、色散和非线性效应。1791.传输损耗

光纤传输损耗表现为随着传输距离的增加光功率逐渐下降，主要原因是吸收和散射造成再加光纤结构不完善导致。式中λ是光波波长，L是光纤长度（km），Po与Pi分别是光纤输出和输入端的光功率.1802.色散理想光源应是频率单一的单色光，但现实光源信号不纯，含有不同的波长成分，在折射率为n1的光纤介质中传输速度不同，从而导致光信号分量产生不同延迟，这种现象称为光纤的色散。

具体表现为当光脉冲沿着光纤传输一定距离后脉冲宽度展宽，严重时前后脉冲相互重叠，难以分辨。

有三个参数色散系数、最大时延差△τ、光纤带宽系数可以分别从不同的角度来描述光纤色散的程度。181光纤色散的类型模式色散：在多模光纤中，因同一波长分量的各种传导模式的相位不同、群速度不同而导致光脉冲展宽的现象，称为模式色散（或模间色散）。材料色散：由光纤材料自身特性造成的。波导色散：由光纤中的光波导结构引起的。多模光纤主要考虑模式色散，单模光纤主要考虑材料色散和波导色散。182单模光纤中的色散系数与波长关系1833.非线性效应非线性效应在波分复用信道间产生串话和功率降低代价，限制光纤通信的传输容量和最大传输距离，影响系统的设计参数。

光纤中的非线性效应分为两类:非弹性过程和弹性过程。1844.2.4光缆分类方法

光缆种类按用途长途光缆、短途中继光缆、室内光缆、混合光缆按敷设方式直埋光缆、管道光缆、架空光缆、水底光缆按传输模式单模光缆、多模光缆（阶跃型、渐变型）按结构层绞式、骨架式、大束管式、带式、单元式

按外护套结构

无铠装、钢带铠装、钢丝铠装

按光缆中有无金属

有金属光缆、无金属光缆

按维护方式

充油光缆、充气光缆

光缆的分类185几种光缆的结构1864.3光纤通信系统光纤通信系统是以光为载波，以光导纤维为传输媒介来传输消息的通信系统。光纤通信系统主要由电端机、光端机、光中继器和光缆组成。1871.电发送端机把信源消息转换成电数字信号。1882.光发送端机光源的调制有直接调制或外调制两种方式：1893.光端机的调制方式直接调制（强-直调制）：利用电信号调制光波的幅度，驱动电路输出“0”、“1”脉冲信号直接控制光源的发光强度。适用于低速的半导体发光二极管（LED）。外腔调制（相干光调制）：把激光送入到外腔调制器，然后用电数字信号控制调制器，适用于高速激光器（LD）调制。外调制可选择调制光波的频率或相位。190例子：一种直接调制的共发射极驱动电路1914.光中继器光-电-光中继方式正在被光放大器取代，例如，掺铒光纤放大器（EDFA:Erbium-DopedFiberAmplifier）可以放大1.55μm波长附近的光信号，适用于长途越洋光通信系统。1925.光接收端机将光纤传输过来的微弱光信号，经光检测器转变为电信号，然后再经放大电路放大到足够的电平，送到电接收端机去。电信号1936.电接收端机电接收端机接收判决器输出的再生码元数据流，并还原为信宿可接收的形式。1944.4光纤通信新技术超大容量、超长距离、超高速传输一直光纤通信新技术的发展目标。拓展光纤可用“窗口”的波长范围可以提高光纤带宽；

降低损耗系数α(λ)可以增加光纤中继距离；

光波分复用或光时分复用可以增大系统容量；

相干光通信和光孤子通信也是研发热点。

本节将对其中的一些内容进行概要介绍。1954.4.1光波分复用与光时分复用采用光波分复用（WDM）或光时分复用（OTDM）技术可以在不增加线路投资的情况下，扩大系统容量。1961.光波分复用光波分复用：利用不同波长的光信号作为载波来传输多路光信号。1972.光波分复用的类型根据光波分复用时波长间隔的大小可以将波分复用系统分为三种类型：密集波分复用（DWDM）：波长间隔1~10nm稀疏波分复用（CWDM）：波长间隔10~100nm光频分复用（OFDM）：波长间隔<1nm

（未获实用）1983.光时分复用类似电脉冲信号的时分复用，光时分复用是把低速的光脉冲信号复合在一起，形成超高速光脉冲信号的一种技术。实现OTDM的基本技术主要包括超短光脉冲（10ps以下）发生技术、全光时分复用/去复用技术、超高速光定时提取技术等。1994.4.2相干光通信本振光源的频率与相位与发送光源要严格匹配，否则会产生中频误差，导致判断出错。2004.4.3光孤子通信光孤子是一种能在光纤中传输，并且长时间保持形态、幅度和速度不变的光脉冲。因为它很窄，所以可使邻近光脉冲间隔很小而不至于发生重叠干扰，从而实现超长距离、超大容量光通信。2014.4.4光交换技术光交换是指不经过任何光/电转换，把输入端光信号直接交换到不同输出端。采用光交换技术不但可以克服电子交换的容量瓶颈问题，实现网络的高速率和协议透明性，而且可以提高网络的重构灵活性和生存性，大量节省建网和网络升级成本。2021.光交换系统的组成类似电交换，但交换的是光信号。2032.光交换的基本功能器件—光开关把光开关组成阵列，构成一个多级互联受控网络，就可以实现光信号交换。把输入/输出的光路接通或断开把波长λ转换为波长λ‘2044.4.5全光通信网全光通信网简称全光网，是指信号在网络传输和交换的过程中始终以光的形式出现的一种通信网，消除“电光瓶颈”现象。全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性和可扩展性，并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较低的误码率，网络结构简单，组网非常灵活，可以随时增加新节点而不需要电交换和处理设备。205本章小结和知识点 光纤通信的特点光纤光缆的结构与分类光在光纤中传输机理光纤的传输特性光纤通信系统的组成光纤通信新技术：光波分复用、相干光通信、光孤子通信、全光通信系统

206现代通信技术概论第5章数字微波通信系统5.1概述5.2微波的视距传播特性5.3数字微波通信系统2085.1概述5.1.1基本概念5.1.2微波通信发展历程5.1.3微波通信的特点5.1.4微波通信系统的分类5.1.5微波通信的应用2095.1.1基本概念微波是指波长在1nm~1m或频率为300MHz-300GHz的电磁波。微波通信指的是以微波频率作为载波，通过中继接力方式实现的一种通信方式。2105.1.2微波通信的发展历程19世纪30年代中期出现了工作在VHF频段的第一个商用模拟无线通信系统。二战期间出现了UHF频段的军用无线中继通信系统。1951年，美国纽约到旧金山之间成功开通了商用的微波通信线路。在随后的二三十年间，模拟微波通信系统迅速发展。我国从“七五”期间开始引入微波通信系统。

20世纪70年代末出现了采用简单QPSK、8PSK等的商用数字微波通信系统。20世纪80年代，随着数字信号处理技术和大规模集成电路的发展，微波通信系统得到迅速发展。20世纪90年代后出现了容量更大的数字微波通信系统2115.1.3微波通信的特点频带宽，传输容量大适于传送宽频带信号天线增益高，方向性强外界干扰小，通信线路稳定可靠投资少，建设快，通信灵活性大中继通信方式2125.1.4微波通信系统的分类模拟微波通信系统数字微波通信系统2135.1.5微波通信的应用作为干线光纤传输的备份和补充边远地区和专用通信网中为用户提供基本业务市内的短距离支线连接无线宽带业务接入2145.2微波的视距传播特性5.2.1天线高度与传播距离5.2.2自由空间传播损耗5.2.3地面效应和大气效应2155.2.1天线高度与传播距离2165.2.2自由空间传播损耗在半径为d的球面上的功率（电通量）密度为

辐射源发出的总辐射功率传播（或扩散）因子：2175.2.2自由空间传播损耗实际微波通信中采用的天线均有方向性，对于发射天线而言，天线增益Gt表示天线在最大辐射方向上单位立体角的发射功率与无方向天线单位立体角的发射功率的比值。此时，与发射源相距d的单位面积所接收的功率为2185.2.2自由空间传播损耗对于接收天线而言，天线增益Gr表示天线接收特定方向电波功率的能力。根据天线理论，天线的有效面积为若接收机与发射机的距离为d，接收天线的有效面积为A，发射天线的增益为Gt，接收天线的增益为Gr，则接收到的信号载波功率为2195.2.2自由空间传播损耗若不考虑发射天线增益Gt和接收天线增益Gr，电波的自由空间损耗定义为发射功率与接收功率之比，即通常用分贝表示自由空间传播损耗，即2205.2.2自由空间传播损耗若考虑发射天线增益Gt和接收天线增益Gr，则将这种有方向性的传播损耗称为系统损耗，通常用L表示，其分贝形式为2215.2.3地面效应和大气效应地面效应传播路径上障碍物的阻挡或部分阻挡引起的损耗电波在平滑地面（如水面、沙漠、草原等）的反射引起的多径传播，进而产生接收信号的干涉衰落。

地面反射电波在比较平滑的地表面上传播时会产生强烈的镜面反射，形成多径传播。大气效应大气对微波传输所产生的影响主要有大气损耗、雨雪天气引起的损耗以及大气折射引起的损耗。

2225.3数字微波通信系统5.3.1中继通信线路与设备组成5.3.2微波波道及其频率配置5.3.3发信设备5.3.4收信设备5.3.5天馈线系统2235.3.1中继通信线路与设备组成数字微波通信线路2245.3.1中继通信线路与设备组成数字微波通信系统组成用户终端；交换机；数字终端机；微波站2255.3.1中继通信线路与设备组成用户终端直接为用户所使用的终端设备。如电话机、传真机、计算机、调度电话机等。交换机用户可通过交换机进行呼叫连接，建立暂时的通信信道或电路。这种交换可以是模拟交换，也可以是数字交换。目前，大容量干线绝大部分采用数字程控交换机。数字终端机实际上是一个数字电话终端复用/分接设备，其基本功能是把来自交换机的多路信号进行复接，复接信号送往数字微波传输信道。同时把来自微波终端站的复接信号进行分接，分接信号送往交换机。2265.3.1中继通信线路与设备组成微波站数字微波终端站数字微波中继站数字微波分路站数字微波枢纽站

2275.3.1中继通信线路与设备组成数字微波终端站数字微波终端站指的是位于线路两端或分支线路终点的微波站。在SDH微波终端站设备中包括发信端和收信端两大部分。SDH微波终端站的发信端主要负责完成主信号的发信基带处理（包括CMI/NRZ变换、SDH开销的插入与提取、微波帧开销的插入和旁路业务的提取等）、调制（包括纠错编码、扰码和差分编码等）、发信混频和发信功率方法等。SDH微波终端站的收信端主要负责完成主信号的低噪声接收（根据需要可含分集接收和分集合成）、解调（含中频频域均衡、基带或中频时域均衡、收信差分译码、解扰码和纠错译码等）以及收信基带处理（含旁路业务的提取、微波帧开销的插入与提取、SDH开销的插入与提取，以及NRZ/CMI变换等）。

2285.3.1中继通信线路与设备组成数字微波中继站数字微波中继站指的是位于线路中间的微波站。根据对信号的处理方式不同，又可将中继站分为中间站和再生中继站，再生中继站又包括上下话路和不上下话路两种结构。

数字微波中继站的中继方式基带中继（再生转接）外差中继（中频转接）直接中继（射频转接）

2295.3.1中继通信线路与设备组成基带中继（再生转接）方式2305.3.1中继通信线路与设备组成外差中继（中频转接）方式2315.3.1中继通信线路与设备组成直接中继（射频转接）

方式2325.3.1中继通信线路与设备组成数字微波分路站数字微波分路站指的是位于线路中间的微波站，既可以上、下某收、发信波道的部分支路，也可以沟通干线上两个方向之间的通信。由于在此站上能够完成部分波道信号的再生，因此该站应配备有SDH微波传输设备和SDH分插复用设备（ADM）。

2335.3.1中继通信线路与设备组成数字微波枢纽站数字微波枢纽站指的是位于干线上的、需要完成多个方向通信任务的微波站。在系统多波道工作的情况下，此类站应能完成对某些波道STM-4信号或部分支路的转接和话路的上、下功能，同时也能完成对某些波道STM-4信号的复接和分接操作，如果需要，还能对某些波道的信号进行再生处理后的再继续传播。

2345.3.2微波波道及其频率配置微波通信频率配置的基本原则是使整个微波传输系统中的相互干扰最小，频率利用率最高。频率配置时应考虑的因素整个频率的安排要紧凑，使得每个频段尽可能获得充分利用。在同一中继站中，一个单向传输信号的接收和发射必须使用不同的频率，以避免自调干扰。在多路微波信号传输频率之间必须留有足够的频率间隔以避免不同信道间的相互干扰。因微波天线和天线塔建设费用很高，多波道系统要设法共用天线，因此选用的频率配置方案应有利于天线共用，达到既能使天线建设费用低又能满足技术指标的目的。避免某一传输信道采用超外差式接收机的镜像频率传输信号。2355.3.2微波波道及其频率配置单波道的频率配置二频制频率分配

四频制频率分配

2365.3.2微波波道及其频率配置二频制频率分配

2375.3.2微波波道及其频率配置四频制频率分配

2385.3.2微波波道及其频率配置越站干扰

2395.3.2微波波道及其频率配置多波道的频率配置收发频率相间排列收发频率集中排列2405.3.2微波波道及其频率配置收发频率相间排列:2415.3.2微波波道及其频率配置收发频率集中排列:2425.3.2微波波道及其频率配置频率再用频率再用是一种提高频道利用率的常用技术。由微波的极化特性可知，利用两个相互正交信号的极化方式（如水平极化和垂直极化）可以减少它们之间的干扰，由此可以对微波波道实行频率再用。在微波通信系统中，频率再用就是在相同和相近的波道频率位置，借助不同的极化方式来增加射频波道数量。频率再用方案同波道型频率再用插入波道型频率再用

2435.3.2微波波道及其频率配置同波道型频率再用2445.3.2微波波道及其频率配置插入波道型频率再用2455.3.3发信设备直接调制式发信机变频式发信机

2465.3.3发信设备发信机的主要性能指标工作频段输出功率频率稳定度2475.3.4收信设备收信设备的组成:2485.3.4收信设备收信机的主要性能指标工作频段收信本振的频率稳定度噪声系数通频带选择性收信机的最大增益自动增益控制范围2495.3.5天馈线系统天馈线系统由馈线、双工器和天线组成。微波通信中的馈线有同轴电缆和波导管两种形式。一般在分米波段可以采用同轴电缆，而在厘米波段采用波导管可以降低馈线损耗。对天馈线系统的总体要求是：足够的天线增益、良好的方向性、低传输损耗馈线系统、极小的电压驻波比。整个天馈线系统应该具有较高的极化去耦度和足够的机械强度。250本章小结及知识点微波通信的概念和特点微波通信系统的分类及应用微波的视距传播特性数字微波通信系统的组成数字微波中继站的中继方式微波波道及其频率配置数字微波收发信设备251本章习题解题指导概念部分主要给出对应的知识点，教学中可以指导学生在相关章节中自己归纳。252现代通信技术概论第6章卫星通信系统6.1概述6.2卫星运行轨道6.3卫星通信的多址方式6.4VSAT系统6.5卫星导航定位系统2546.1概述6.1.1卫星通信发展简史6.1.2卫星通信的特点6.1.3卫星通信的工作频段6.1.4卫星通信系统的组成6.1.5卫星通信系统的分类2556.1概述卫星通信是指设置在地球上（包括地面、水面和低层大气中）的无线电通信站之间利用人造地球卫星作中继站转发或反射无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。卫星通信是在地面微波中继通信和空间电子技术的基础上发展起来的一种通信方式，它是宇宙无线通信的主要形式之一，也是微波通信发展的一种特殊形式。2566.1.1卫星通信发展简史卫星通信的起源2576.1.1卫星通信发展简史1957年10月，前苏联成功发射了世界上第一颗低轨人造地球卫星Sputnik。1958年，美国宇航局发射了“SCORE”卫星，并通过该卫星广播了美国总统圣诞节祝词。1962年，美国电话电报公司发射了“电星”，它可进行电话、电视、传