微波通信和卫星通信

现代通信技术辅导7第七章微波通信和卫星通信一、知识点微波通信。卫星通信。二、重点难点内容微波通信是在世纪40年代至谢谢阅读精品文档放心下载感谢阅读感谢阅读感谢阅读异同点。（一）微波通信精品文档放心下载微波的传输特性和抗衰落技术。11.微波通信的概念和特点（1）微波的频段划分无线电波波段的划分如表1所示。表（一）无线电波波段的划分谢谢阅读命名为无线电波（3kHz～3000GHz）、红外线、可见光、紫外线、x射线、射线和宇宙精品文档放心下载感谢阅读磁波。电磁波的传播速度与其频率f、波长又有下列固定关系：谢谢阅读若微波是在真空中传播，则速度为2微波频段的波长范围为lm～lmm，频率范围为300MHz～300GHz，可细分为特高精品文档放心下载频(UHF)SHFEHF感谢阅读毫米波频段和至高频频段／亚毫米波频段。实际工程中常用拉丁字母代表微波小段的名称，谢谢阅读例如S,C,X分别代表105厘米波段和3厘米波段；KaUF分别代表8精品文档放心下载毫米波段和3毫米波段等等，详见表。表（二）微波频段的划分（2）微波中继通信的概念感谢阅读A,B两地间的远距离地面微波中继通信系统的中继示意如图1所示。感谢阅读图一远距离地面微波中继通信系统的中继示意图精品文档放心下载谢谢阅读3感谢阅读离，需要在通信两地之间设立若干中继站，进行电磁波转接。其次是因为微波传播有损耗，感谢阅读精品文档放心下载谢谢阅读谢谢阅读屿等特殊地形的通信。（3）微波通信的特点(a)通信频段的频带宽，传输信息容量大微波频段占用的频带约300GHz，而全部长波、中波和短波频段占有的频带总和不足精品文档放心下载30MHz。一套微波中继通信设备可以容纳几千甚至上万条话路同时工作，或传输电视图像谢谢阅读信号等宽频带信号。(b)通信稳定、可靠当通信频率高于100MHz精品文档放心下载谢谢阅读精品文档放心下载可靠。(c)接力精品文档放心下载必须采用接力的方式，发端信号经若干中间站多次转发，才能到达收端。感谢阅读(d)通信灵活性较大4微波中继通信采用中继方式，可以实现地面上的远距离通信，并且可以跨越沼泽、江精品文档放心下载感谢阅读这些方面比有线通信具有更大的灵活性。(e)天线增益高、方向性强感谢阅读感谢阅读感谢阅读的相互于扰。(f)投资少、建设快与其他有线通信相比，在通信容量和质量基本相同的条件下，按话路公里计算，微波感谢阅读中继通信线路的建设费用低，建设周期短。(g)数字化对于数字微波通信系统来说，是利用微波信道传输数字信号，因为基带信号为数字信精品文档放心下载号，所以称为数字微波通信系统。2．数字微波通信系统的组成谢谢阅读感谢阅读干微波中继站和微波分路站。(1)微波通信系统的基本设备5精品文档放心下载甲地如图2所示。狭义地说，数字微波通信系统设备仅仅指微波站设备。用户终端是逻辑精品文档放心下载谢谢阅读谢谢阅读精品文档放心下载精品文档放心下载谢谢阅读感谢阅读字微波通信中数字微波通信系统的终端复用设备是脉冲编码调制（PCM）时分复用设备。感谢阅读图二数字微波通信系统设备组成示意图精品文档放心下载谢谢阅读精品文档放心下载谢谢阅读精品文档放心下载精品文档放心下载感谢阅读再生至下一方向发信机。6(2)微波通信系统的简单工作过程用图2谢谢阅读感谢阅读户电话信号组成基带信号，基带数字信号在调制一解调设备中对70MHz的中频信号进行谢谢阅读调制。调制器输出的70MHz中频已调波送到微波发信机，经发信混频得到微波射频己调谢谢阅读谢谢阅读谢谢阅读感谢阅读波变成70MHz中频己调波，再送到调制一—解调设备进行解调，即可解调出多个用户的精品文档放心下载精品文档放心下载到市话局，最后到收端的用户终端（电话机），送给乙地用户。谢谢阅读3．微波站设备数字微波站的主要设备包括微波发信设备、微波收信设备、微波天线设备、电源设备、感谢阅读谢谢阅读的转接方式。(1)发信设备(a)发信设备的组成在中频调制方式发信设备中，数字微波发信机将中频调制器送来的中频（70MHz）数感谢阅读精品文档放心下载感谢阅读7谢谢阅读精品文档放心下载精品文档放心下载制方式。发信设备的组成如图3(b)发信设备的主要性能指标①工作频段图三发信设备组成方框图精品文档放心下载1.7GHz～12GHz,12GHz以上频段口前精品文档放心下载2GHz,4GHz,6GHz,7GHz,8GHz,l1GHz作为微波通信的主要工作频谢谢阅读2GHz,4GHz,6GHz2GHz,7GHz,8GHz,11GHz谢谢阅读主要用于支线或专用网。②输出功率精品文档放心下载落影响及抗衰落方式等因素有关。数字微波发信设备的输出功率一般为几十毫瓦到一瓦左谢谢阅读右。③频率稳定度谢谢阅读PSK调制精品文档放心下载8谢谢阅读频率稳定度可以取110-5～210-5左右。目前较好的介质稳频振荡器可达到110-5～感谢阅读210-5左右。当对频率稳定度有严格要求时，例如，要求110-6510-6谢谢阅读石英晶体控制的分频锁相或脉冲锁相振荡源。（2）收信设备(a)收信设备的组成谢谢阅读分路滤波器选出的射频信号进入具有自动益控制（AGC）的低噪声微波放大器放大后，送感谢阅读谢谢阅读谢谢阅读的群延时失真进行均衡。主中放有自动增益控制（AGC）电路，自动增益控制电路是微波谢谢阅读感谢阅读精品文档放心下载5dB-40dB45dB。精品文档放心下载精品文档放心下载有自动益控制（AGC）电路，使之当收信电平下降时，中放增益随之增大；收信电平增大精品文档放心下载时，中放增益随之减小。收信设备的组成如图4所示。精品文档放心下载(b)收信设备的主要性能指标①作频段精品文档放心下载收信机同一波道的收信频率。频段使用同发信机。各频段使用的频段宽度为400MHz～精品文档放心下载600MHz左右，其中包括6～8个工作频段。9图四收信设备组成方框图②收信机的本振频率稳定度收信设备频率稳定度应和发信设备具有相同的指标，通常为110-5～210-5谢谢阅读信机可达110-6～510-6。收信本振和发信本振常采用同一方案，用两个相互独立的振荡谢谢阅读感谢阅读与发信本振频率间隔约300MHz精品文档放心下载漂移，因此用于中频转接站时，可以适当降低对振荡器频率稳定度的要求。精品文档放心下载③噪声系数噪声系数是收信设备的重要指标。数字微波收信机的噪声系数一般为3dB～7dB。噪声感谢阅读17谢谢阅读在匹配的条件下，噪声系数等于输入端的信噪比与输出端信噪比的比值。收信机本身精品文档放心下载产生的热噪声功率越大，NpNp值是衡量收信机热噪声性能的一项指感谢阅读标。④通频带收信机要使接收的已调信号无失真地通过，就要具有足够的工作频带宽度，即通频带。感谢阅读感谢阅读机的通频带特性主要由中频滤波器决定。⑤选择性10选择性是指接收机只接收本波道的信号，对通频带以外各种干扰具有抑制能力，尤其是谢谢阅读要抑制邻近波道干扰、镜像干扰和本机收发之间的干扰等。谢谢阅读（3）中继设备(a)中继设备的类型目前我国投入使用的中、小容量数字微波中继设备以三次群设备感谢阅读（34Mbit/s，480路）为主，大容量设备以四次群设备（140Mbit/s，1920路）为主。感谢阅读①34Mbit/s数字微波中继设备34Mbit/s谢谢阅读34.368Mbit/s34Mbit/s感谢阅读每个波道可传输480路数字电话信号，通过二次复用实现电报、数据、广播及会议电视等感谢阅读2GHz,4GHz,6GHz,精品文档放心下载7GHz,8GHz6GHz,7GHz3列出了谢谢阅读其主要性能指标。表（三）数字微波中继设备主要性能指标②140Mbit/s数字微波中继设备表4～表6介绍了我国引进的三种140Mbit/s挑大容量数字微波中继设备的有关性能精品文档放心下载指标。表(四)日本NEC-5005系统的有关性能指标感谢阅读表（五）意大利–CTRI86系统的有关性能指标谢谢阅读12表（六）加拿大北方电信公司RD-6B系统的有关性能指标精品文档放心下载(b)中继方式微波中继通信系统中间站的转接方式一般是按照收发信机转接信号时的接口频带划分精品文档放心下载的，分为三种方式：基带转接方式、中频转接方式和微波转接方式。精品文档放心下载13①基带转接方式中继站把来自某一通信方向的载频为f1的接收信号经对应中继机（微波收发信机）的精品文档放心下载精品文档放心下载精品文档放心下载f1精品文档放心下载5所示。感谢阅读图五基带转接方式感谢阅读谢谢阅读谢谢阅读谢谢阅读精品文档放心下载谢谢阅读谢谢阅读继站的设备与终端站可以通用。②中频转接方式14感谢阅读感谢阅读后转接到该中继站的另一中继机的发信机功率中放，将信号放大到上变频器所需的功率电精品文档放心下载平，然后与发信机本振信号进行上变频，输出载频为f1′的微波信号。该信号经微波功放、谢谢阅读天线馈电系统后，向中继站的另一通信方向发送出去。中频转接方式如图6所示。因为信精品文档放心下载精品文档放心下载谢谢阅读谢谢阅读谢谢阅读继站，可以采用中频转接方式，如模拟微波中继通信系统的中继站就常用这种方式。精品文档放心下载图六中频转接力式③微波转接方式微波转接与中频转接类似，但其转接接口是微波接口，且为了使同中继站的转发信号精品文档放心下载不干扰接收信号，转信载频刀，相对于收信载频石；需要移频，即移频振荡器的频率等于谢谢阅读f1′与f1感谢阅读15感谢阅读7所示。精品文档放心下载图七微波转接方式(c)调制方案与调制方式谢谢阅读谢谢阅读中继通信系统微波发信机有两种调制方案。①射频调制射频调制发信机的方框图如图8精品文档放心下载感谢阅读设备微波功率放大器的制作难度较大，通用性也较差。②中频调制中频调制发信机的方框图如图9精品文档放心下载谢谢阅读波功放和微波滤波，最后通过天馈系统发送出去。这种发信机的通用性较好。谢谢阅读16图八射频调制发信机方框图可用于数字微波中继通信系统的调制方式很多，表6中列出了一些数字调制方式，它感谢阅读们都是在幅移键控ASK、频移键控FSK和相移键控PSK这三种基本调制方式上发展而谢谢阅读感谢阅读扰能力、对传输失真的适应能力、抗衰落能力、勤务信号的传输方式及设备的复杂程度等。感谢阅读图九中频调制发信机力框图表（七）数字调制方式的最佳解调性能比较表Eb/No=1019g(Pr/(Nofb)(dBEb精品文档放心下载信号能量；No：为高斯白噪声的单边功率谱密度；Pr：为接收到的最大稳态信号功率；fb：精品文档放心下载谢谢阅读定义为：=fb／B；B：为传输带宽。17精品文档放心下载择。对于小容量系统，以选择4PSKj/4DPSK为主，也可选择2PSK/2DPSK或2FSK；感谢阅读4PSK/4DPSK8PSK或2PSK/2DPSK精品文档放心下载16QAM8PSK谢谢阅读制方式，如64QAM,256QAM等。2PS/2DPSK设备简单、抗干扰能力强，对衰落信道和非线性信道的适应能力强，但频精品文档放心下载2FSK精品文档放心下载和抗干扰能力都比2PSK/2DPSK弱。4PSK/4DPSK的频谱利用率是2PSK/2DPSK的感谢阅读两倍，抗干扰能力与后者一样，设备复杂程度只有少许增加，对衰落信道的适应能力适中，精品文档放心下载对信道的线性指标要求也不太高。8PSK与4PSK/DPSK相比，具有更高的频谱利用率，精品文档放心下载精品文档放心下载16QAM精品文档放心下载精品文档放心下载64QAM,256QAM精品文档放心下载有很高频潜利用率的同时存在类似16QAM需要解决的问题，但这些问题随着技术进步，感谢阅读己经得到不同程度的解决。(d)射频波道的频率配置精品文档放心下载精品文档放心下载感谢阅读精品文档放心下载感谢阅读18精品文档放心下载率。频率配置的基本原则是尽可能在给定的微波频段内多安排一些波道，以增加传输容量；感谢阅读谢谢阅读感谢阅读精品文档放心下载微波线路共使用两个不同的微波频率f12，且这两个频率在两个信息传输方向上都是交替谢谢阅读出现的，如图图十频制频率配置单波道频率配置还可采用四频制方案，即整个微波线路共使用四个不同的微波频率f1，感谢阅读f2f3和f42f4与1f3各组成一条双向波道，这两条双向波道在两个信息传输方向上交精品文档放心下载替出现，如图11所示。图十一四频制频率配置19感谢阅读感谢阅读精品文档放心下载精品文档放心下载谢谢阅读制方案宽一倍。越站干扰示意图如图图十二越站干扰示意图感谢阅读CCIR2GHz和4GHz频感谢阅读CCIR382-3精品文档放心下载6谢谢阅读条波道同时工作，整个微波线路共使用个不同微波频率f1，f2，f3，f4，f5，f6与f1′，谢谢阅读f2′，3′，f4′，f5′，f6′。4.微波的传播特性与补偿技术（1）微波的传播特性20(a)无线电波的多径传播特性谢谢阅读电离层波和地波。中的1感谢阅读精品文档放心下载的强弱与带电波的频率，地面的性质等因素有关。谢谢阅读方式。如图13中的2所示。电离层对电磁波除了具有反射作用以外，还有吸收能量与引感谢阅读起信号畸变等作用。其作用强弱与电磁波的频率和电离层的变化有关。感谢阅读感谢阅读41016.09精品文档放心下载类介质，反射指数随着高度的增加而减小。13中谢谢阅读的5所示。这种传播方式主要用于卫星或以星际为对象的通信中，以及用于空间飞行器的感谢阅读精品文档放心下载以及陆地上的视跟传播。视线距离通常为50km左右，如图中的3所示。感谢阅读散射体电离层必(b)微波在自由空间的传播损耗精品文档放心下载下述条件的一种理想空间。①均匀无损耗的无限大空间；②各向同性；③电导率为0。精品文档放心下载介电系数21图十三无线电波的多径传播特性示意图导磁系数=0=410=410-7H/m（亨／米）。应用电磁场理论可以推出，在自由空间传播条件下，传输损耗Ls，的表达式为：谢谢阅读Ls（dB）=32.45+201g（MHz）+20lgd(km)(或=92.45+201gf（GHz)+20lgd谢谢阅读(km))其中d为收、发天线间距离，f为工作频率。从自由空间损耗公式可以看出传播即离d和使用频段f成反比。谢谢阅读设发射功率为PtGt(dB)Lf（dB谢谢阅读端分路系统损耗为Lbt(dB)。接收功率为Pr；接收天线增益为Gr()，收端馈线系统感谢阅读损耗为Lfr(dB)，收端分路系统损耗为Lbr(。感谢阅读在自由空间传播的条件下，接收机的输入电平为：Pr(dBm)=Pt（dBm）+(Gt+Gr)﹣（Lft+Lfr）﹣（Lbt+Lbr）﹣Ls精品文档放心下载(c)影响微波传播损耗的因素影响微波传播损耗的主要因素有以下几个方面：①大气吸收衰减22感谢阅读精品文档放心下载感谢阅读减。一般说来，水蒸气的最大吸收峰在=1.3cm处，氧分子的最大吸收峰则在=0.5cm谢谢阅读处。对于频率较低的电磁波，站与站之问的跳离是50km以上时，大气吸收产生的衰减相感谢阅读对于自由空间产生的衰减是微不足道的，可以忽略不计。②雨雾衰减谢谢阅读一般来讲，10GHz50km两站之间只有几分贝。谢谢阅读但若在10GHz精品文档放心下载只有几公里。③地面反射的影响谢谢阅读主要表现在以下几个方面：·树林、山丘、建筑物等建筑物能够阻挡一部分电磁波的射线，从而增加了损耗。谢谢阅读·感谢阅读有可能相互抵消而产生损耗。精品文档放心下载平产生衰落的主要因素。地面反射对电波传播的影响如图所示。感谢阅读23图十四地而反射对电波传播的影响谢谢阅读感谢阅读感谢阅读感谢阅读析这种变化我们引入费涅耳区的概念。由图15可见r1+r2﹣d就是反射波和直射波的行程精品文档放心下载差r=n／2。显然当r是半波长的奇数倍时，反射波和直射波在R点的作用是相同的感谢阅读目．是最强的，此时的场强得到加强；而加为半波长的偶数倍长时，反射波在R点的作用感谢阅读Rn相同的点组成的面称为费涅耳区。感谢阅读费涅尔区的概念对于信号的接收，检测，判断有重要的意义。感谢阅读图十五费涅耳区④对流层对电波的影响24谢谢阅读精品文档放心下载是距地面约10km以下的被称为对流层的低层大气层对微波的传输影响最大。因为对流层精品文档放心下载集中了大气层质量的3/4感谢阅读谢谢阅读谢谢阅读我们知道，电磁波在自由空间中的传播速度是=c=3l0

8m/s。在真实的大气中，电波在感谢阅读自由空间中的传播速度c感谢阅读精品文档放心下载感谢阅读感谢阅读顾名思义就是由于折射率随高度增加而增加，使得电波的传播方向与地球的弯曲的方向相感谢阅读反。正折射的意思当然是恰恰相反。折射的分类如图16谢谢阅读图十六折射的分类(d)电波衰落现象25谢谢阅读精品文档放心下载感谢阅读精品文档放心下载收电平低于自由空间传播电平的称之为下衰落。而接收电平高于自由空间的传播的电平时，谢谢阅读则称为上衰落。显然慢衰落和下衰落对微波通信有很大的影响。感谢阅读从衰落的物理因素来看，可以分成以下几种类型：①吸收衰落：就是大气中的氧分子和水分子能从电磁波吸收能量，这就导致微波在传谢谢阅读播的过程中的能量损耗而产生衰耗。②雨雾引起的散射衰落：这是由于雨雾中的大小水滴能够散射电磁波的能量，因而造感谢阅读成电磁波的能量损失而产生衰落。③K型衰落：这是由于多径传输产生的干涉型衰落，是当直射波和反射波在到达接收谢谢阅读精品文档放心下载差rr是随大气的折射参数KK谢谢阅读精品文档放心下载谢谢阅读④波导型衰落：由于气象的影响，大气层中会形成不均匀的结构，当电磁波通过这些感谢阅读感谢阅读17精品文档放心下载“波导层”以外的反射波，形成严重的干扰型衰落，造成通信的中断。精品文档放心下载大气波导26图十七大气波导传播⑤闪烁衰落：对流层中的大气常发生的体积大小不等，无规则的漩涡运动，这些称为感谢阅读精品文档放心下载感谢阅读谢谢阅读精品文档放心下载续时间短，电平变化小，一般不会造成通信的中断。（2）微波通信常用的补偿技术(a)均衡在SDH微波接收设备中一般先使用频域均衡器，后接中频时域均衡器或基带时域均谢谢阅读谢谢阅读谢谢阅读去补偿实际信道频率特性的畸变。若传输函数为H（），则要求频域均衡器的传输函数精品文档放心下载（=l/（）。但是频域均衡器只能均衡最小相位衰落。非最小相位衰落，则必须感谢阅读谢谢阅读称为横向滤波器。(b)分集接收在微波中继通信系统中，由于存在多径衰落，使通信可靠性受到严重威胁。采用分集接谢谢阅读谢谢阅读27谢谢阅读谢谢阅读精品文档放心下载感谢阅读感谢阅读感谢阅读谢谢阅读谢谢阅读收发信机，且需成倍地多占用频带，降低了频谱利用率。频率分集示意图如图所示。谢谢阅读图十八频率分集示意图谢谢阅读的信号。因为电磁波到达高度差为h的两副天线的行程差不同，所以：某一副天线收到感谢阅读的信号发生衰落时，另一副天线收到的信号不一定也衰落，当h足够大时（h>>，感谢阅读为入射波波长），则两路收信号差别较大，对几乎所有深衰落都不相关。两路收信号经谢谢阅读精品文档放心下载感谢阅读19所示。28图十九空间分集示意图感谢阅读收技术，都要解决信号合成的问题，常用的信号合成方法有以下三种：感谢阅读①优选开关法感谢阅读简单②线性合成法谢谢阅读精品文档放心下载成效果不如优选开关法。③非线性合成法精品文档放心下载某路信号发生深衰落时，则采用优选开关法。5．数字微波通信技术的发展及应用（1）数字微波通信技术的发展29微波通信技术问世已有半个多世纪，是在微波频段通过地面视距进行信息传播的一种谢谢阅读谢谢阅读精品文档放心下载20世纪8Mbit/s,34Mbit/s谢谢阅读统，这是通信技术由模拟向数字发展的必然结果。20世纪80年代后期，随着同步数字系感谢阅读SDHN155Mbit/s的SDH大容量数字微波通信谢谢阅读感谢阅读谢谢阅读的重视。工作在28GHz频段的LMDS（本地多点分配业务）已在发达国家大量应用，预谢谢阅读示数字微波技术仍将拥有良好的市场前景。目前数字微波通信技术的发展主要有以下几方面：(a)提高QAM调制级数及严格限带QAM256QAM和谢谢阅读512QAM，很快就可实现1024QAM/2048QAM。与此同时，对信道滤波器的设计提出了谢谢阅读极为严格的要求：在某些情况下，其余弦滚降系数应低至0.1。现已可做到0.2谢谢阅读(b)网格编码调制及维特比检测技术感谢阅读为了解决这个问题，可采用网格编码调制（TCM）技术。采用TCM技术需利用维特比算谢谢阅读法解码。在高速数字信号传输中，应用这种解码算法难度较大。精品文档放心下载(c)自适应时域均衡技术感谢阅读(d)多载波并联传输30多载波并联传输会显著降低发信码元的速率，减少传播色散的影响。运用双载波并联精品文档放心下载传输可使瞬断率降低到原来的1/。(e)其他技术如多重空间分集接收、发信功放非线性预校正、自适应正交极化干扰消除电路等。精品文档放心下载(2)数字微波通信系统的应用由于微波具有频率高，频带宽，信息量大的特点，所以被广泛应用于各种通信业务，精品文档放心下载谢谢阅读合如下。(a)干线光纤传输的备份及补充如点对点的SDH微波、PDH精品文档放心下载紧急修复，以及由于种种原因不适合使用光纤的地段和场合。谢谢阅读(b)边远地区和专用通信网中如农村、海岛等边远地区和专用通信网中为用户提供基本业务的场合，这些场合可以谢谢阅读使用微波点对点、点对多点系统，微波频段的无线用户环路也属于这一类。感谢阅读(c)城市内的短距离直线连接如移动通信基站之间、基站控制器与基站之间的互连、精品文档放心下载精品文档放心下载数字扩频系统。(d)无线微波接入系统可将微波技术用于未来的宽带业务接入（如LMDS），详细内感谢阅读容见本书8.5无线接入技术。(3)微波扩频通信技术及应用扩展频谱（SpreadSpectrum）技术是一种常用的无线通信技术，简称展频技术。展频感谢阅读FederalCommunicationsCommittee,精品文档放心下载31FCCIndustrialScientificandMedical,谢谢阅读902MHz～928MHz及2.4GHz～2.484GHz精品文档放心下载精品文档放心下载比较便宜。(a)扩频通信按调制方式划分的四种基本类型：①直接序列扩频（DirectSequenceSpreadSpectrum,DSSS)；②跳频扩频感谢阅读（FrequencyHoppingspreadspectrum,FHSS)；③跳时扩频（TimeHoppingspread精品文档放心下载spectrum,THSS)；④宽带线性调频扩频（ChirpSpreadSpectrum,CSS）。感谢阅读谢谢阅读谢谢阅读感谢阅读感谢阅读微波扩频通信技术来源于军事领域，主要开发目的是对抗电子战干扰。精品文档放心下载(b)微波扩频通信的特点：①建设无线微波扩频通信系统目前无需申请、带宽较高、建设周期短；②一次性投谢谢阅读精品文档放心下载线范围内不能有阻挡物；③精品文档放心下载军事电子对抗；④能与传统的调制方式共用频段；⑤信息传输可靠性高：⑥保密性强，精品文档放心下载伪随机噪声使得不易发现信号的存在而有利于防止窃听；⑦感谢阅读实现多址通信：⑧设备使用寿命较长。(c)微波扩频系统的接入方式微波扩频系统按接入方式分为点对点、点对多点两种。精品文档放心下载32①点对点方式是指连接的双方用一对微波扩频传输设备相连。采用点对点方式的微波精品文档放心下载系统主要使用802.3802.1164kbit/s～2Mbit/s,感谢阅读另外，可将若干点对点微波设备的通信信道进行复合，使得通信速率达到10Mbit/s。其应精品文档放心下载感谢阅读格随通信速率的提高而增加，一般报价为5万元～20万元（指一对设备）。感谢阅读②点对多点方式是指扩频系统含一个中心点和若干分布接入点，若干分布接入点以竞精品文档放心下载802.11感谢阅读接入点所分享的带宽一般为64kbit/s～128kbit/s（总带宽一般为1Mbit～2Mbit/s感谢阅读谢谢阅读感谢阅读谢谢阅读512kbit/s802.11精品文档放心下载精品文档放心下载虽然各种无线网产品号称都使用802.11谢谢阅读难兼容。802.11协议由于分时机制，点对点传输效率低于802.3协议。在点对多点传输情谢谢阅读况下，分配给各接入点用户的速率呈指数下降趋势。实际使用中接入点的数目一般不超过精品文档放心下载10。(d)微波扩频系统的应用微波扩频系统主要应用在以下几个方面：①语音接入（点对点）现有的微波扩频系统，速率为64kbit/s～8Mbit/s，可传l～120路（PCM）语音。特谢谢阅读别是El2和4EI可取代常规的3060路和120谢谢阅读33极强，误码率可低到10-10量级，准光纤水平。时分双工（TDD）El，距离近些；频分双感谢阅读FDDElVHF/UHF精品文档放心下载感谢阅读里”、局间中继、GSM系统基站到交换机间通信等场合。感谢阅读②数据接入采用扩频Modem和复用器，可以实现点对点的数据通信，再逐级汇集，也可组成很谢谢阅读大的专用数据网，例如，银行的同城结算，可应用于ISDN和DDN,FR网。精品文档放心下载③视频接入采用N64kbit/s或2Mbit/s的扩频Modem加上会议电视终端可传会议电视信息。精品文档放心下载若将多个点对点扩频信道和MCU相连，可以组成良好的多点扩频会议电视系统。采用每谢谢阅读秒可输出帧～25CodecEl，就可传送实时动态电视谢谢阅读图像。④多媒体接入感谢阅读的扩频Modem与当前的多媒体通信发展水平相适应，设备轻巧，易安装，是较好的无线感谢阅读多媒体接入手段。⑤Internet接入采用小型扩频发射器和全向天线，用户终端只需配备一个很小的Modem即可实现无精品文档放心下载线上网，甚至是在一定范围内的可移动上网。（二）卫星通信34感谢阅读方式，以及卫星通信新技术－VSF卫星通信系统。感谢阅读1．卫星通信的概念和特点(1)卫星通信的概念卫星通信实际上是微波中继传输技术与空间技术的结合。它把微波中继站设在卫星上谢谢阅读谢谢阅读感谢阅读精品文档放心下载大气层）利用空中人造通信卫星作为中继站而进行的微波通信。谢谢阅读(2)卫星通信的特点(a)42谢谢阅读感谢阅读精品文档放心下载多址连接。(b)通信距离远，而通信的成本与通信距离无关利用静止卫星单跳最大通信距离达感谢阅读1800km。建站费用和运行费用不随通信站之间的距离不同而改变，这在远距离通信上比光感谢阅读谢谢阅读区利用卫星通信是极为经济有效的。35(c)传输容量大由于卫星使用微波频段，因而可使用频带宽，通信容量大，适于传送电感谢阅读感谢阅读信容量仅次于光纤通信。(d)通信线路稳定可靠，通信质量高卫星通信的电波主要是在大气层以外的宇宙空间传感谢阅读感谢阅读99.8％以上。谢谢阅读(e)通信灵活卫星通信不受地形、地貌等自然条件的影响，如丘陵、沙漠、丛林、高谢谢阅读空及海洋上都能实现卫星通信。(f)精品文档放心下载站时，单程传播时间约为.27s。进行双向通信时，往返传播延迟约为0.54s。所以通过卫感谢阅读星打电话时，讲完话后要等半秒钟才能听到对方的回话，使人感到很不习惯。精品文档放心下载(g)精品文档放心下载谢谢阅读卫星的短短几年的使用寿命期间通信卫星必须是高可靠性的。谢谢阅读2.卫星通信系统(1)卫星通信系统的组成精品文档放心下载谢谢阅读感谢阅读精品文档放心下载36精品文档放心下载谢谢阅读后的例行监测与控制，以便保证通信卫星的正常运行和工作。精品文档放心下载(2)卫星通信系统的线路精品文档放心下载感谢阅读感谢阅读站发送的信号经过两次卫星转发后被固定为接收站接收的卫星通信线路叫做双跳单工卫星谢谢阅读20谢谢阅读精品文档放心下载精品文档放心下载感谢阅读用一个通信卫星转发传播相反的信号进行通信，就构成了双工卫星通信线路。精品文档放心下载（3）卫星通信系统的工作过程卫星通信系统工作的基本原理如图211发出无线电信号f1精品文档放心下载谢谢阅读山卫星的通信天线把放大后的无线电波f2重新发向地球站谢谢阅读球站的远距离通信，图21中f3，f4是另一条卫星通信线路所用的频率。需要注意的是，1精品文档放心下载≠f3且f2≠f4精品文档放心下载谢谢阅读感谢阅读谢谢阅读37谢谢阅读感谢阅读业务也与电话传输过程相似，不同的是需要在地面站中采用相应的终端设备。感谢阅读图二十卫星通信线路组成示意图图二十一星通信过程示意图（4）卫星通信系统的分类卫星通信按卫星的种类及卫星的运动方式可分为同步卫星通信系统与非同步卫星通信精品文档放心下载系统。两类系统均可实现固定通信业务及移动通信业务。(a)同步卫星通信系统38GeosynchronousEarthOrbit,GEo或GeostationaryOrbit,GSO）谢谢阅读谢谢阅读GEO的卫星距地约36000km精品文档放心下载L精品文档放心下载链路采用CVerySmallAPertureTerminal,谢谢阅读VSAT)也属于这类系统。VSATKu波感谢阅读段的天线直径为3.5m～8m，用于C波段的天线直径为7m～13m；小站天线的直径为感谢阅读0.3m～2.4m。(b)非同步卫星通信系统非同步卫星通信系统主要有中轨道卫星系统、椭圆轨道卫星系统及低轨道卫星系统等。精品文档放心下载感谢阅读相对于步行速度（每小时20km～40km）和车辆速度（每小时80km～200km）的移动谢谢阅读感谢阅读动终端与卫星间的移动链路用LKa频段感谢阅读或C频段。①中轨道卫星通信系统IntermediateCircularOrbit,ICO或MediumEarthOrbit,MEO感谢阅读球高度约10000km精品文档放心下载1991年发射的中轨道Odysscy系谢谢阅读统，有12颗卫星，分布在三个轨道平面、每一轨道平面有4颗卫星，卫星轨道高度为感谢阅读10371km。②高倾斜椭圆轨道卫星系统39高倾斜椭圆轨道卫星（HighEllipseOthit,HEO），其离地最远点为39500km～感谢阅读600km,最近点为1000km～21000km1956年前苏联发射成1)J的Molniya（闪精品文档放心下载电）卫星就属于椭圆轨道卫星系统。③低轨道卫星通信系统低轨道卫星通信系统（LowEarthOrbit,LEO），同样也适用于个人手持机，可提供谢谢阅读话音及数据业务。LEO工作在L频段，卫星与地面距离约700km～1500km。低轨道卫星谢谢阅读LEOLEO约精品文档放心下载100％覆盖全球，精品文档放心下载LK,频段。LEO己谢谢阅读66785kmGlobalstar48颗卫精品文档放心下载星，高度1400km。（5）卫星通信系统频段的划分卫星通信系统频段的划分如表8表（八）卫星通信系统频段的划分目前卫星通信常用的工作频段有：UHF频段：400MHz～200MHzL频段：l.6GHz～l.5GHzC频段：6GHz～4GHz；精品文档放心下载X频段：8GHz～7GHz；Ku频段：14GHz～llGHz；Ka频段：30GHz～20GHz。卫星通精品文档放心下载谢谢阅读40输的下行频率。例如，C频段6GHz～4GHz，表示上行频率为6GHz，下行频率为感谢阅读4GHz1GHz～谢谢阅读10GHz频段，被称为卫星通信频率的“窗口”。窗口中最理想的频段是C频段，其典型感谢阅读应用实例是国际通信卫星组织发射的第六代国际通信卫星。谢谢阅读3．通信卫星（1）同步通信卫星的设置和可通信区(a)同步卫星的设置通常人们说到通信卫星一般是指同步卫星，同步卫星的轨道是圆形精品文档放心下载且在赤道平面上，同步卫星离地面35786.6km，飞行方向与地球自转方向相同时，从地面精品文档放心下载精品文档放心下载卫星，就能够使信号基本覆盖地球的表面。同步卫星设置示意图如图22所示。谢谢阅读图二十二同步通信卫星设置示意图(b)同步卫星的可通信区从图23谢谢阅读地球站天线仰角=0°时刚好能看到卫星的边缘线所包围的地面区域。但是=0°时，不感谢阅读能进行有效天线。在5时，才能有效地减少大气吸收和雨、雾产生的衰耗以及地面噪声谢谢阅读41=5°时刚好能看到卫星的边缘线所包围的地面精品文档放心下载区域叫做同步卫星的可通信区。(2)通信卫星的组成精品文档放心下载23精品文档放心下载感谢阅读感谢阅读精品文档放心下载免在卫星通信天线中产生同频率信号于扰。图二十三通信卫星各系统组成方框图(a)天线分系统天线分系统的主要任务是定向发射和接收无线电信号。通信卫星的天线有两类：一类感谢阅读3MHz～30MHz30MHz～300MHz）谢谢阅读感谢阅读谢谢阅读谢谢阅读42感谢阅读星自旋速度相等而方向相反，以保证天线波束始终指向地球。精品文档放心下载(b)通信分系统通信分系统就是通常所说的转发器，在通信卫星中直接起中继站作用，完成接收、处感谢阅读感谢阅读感谢阅读精品文档放心下载谢谢阅读感谢阅读感谢阅读精品文档放心下载1S-IV卫星把整精品文档放心下载个通信频带（500MHz）划分为个信道，因此该卫星共有个转发器。感谢阅读(c)遥测指令分系统感谢阅读谢谢阅读感谢阅读谢谢阅读谢谢阅读感谢阅读谢谢阅读43感谢阅读动作。(d)位置与姿态控制分系统谢谢阅读谢谢阅读感谢阅读精品文档放心下载制。(e)电源分系统精品文档放心下载谢谢阅读谢谢阅读转换为电能的装置。大多用N-P型单晶硅薄片贴在星体表面的绝缘膜上或专用的帆板上，感谢阅读谢谢阅读谢谢阅读精品文档放心下载精品文档放心下载感谢阅读卫星正常五作。(f)温控分系统44精品文档放心下载线内行波管功率放大器及电源分系统等运行时产生热而升温。而卫星内的电子设备如本振感谢阅读等，必须温度稳定，否则影响通信质量。因此，卫星内必须装有温度控制装置。精品文档放心下载(g)入轨与推进分系统谢谢阅读精品文档放心下载图二十四自旋控制示意图感谢阅读谢谢阅读中所示的姿态控制方法感谢阅读感谢阅读分钟100感谢阅读谢谢阅读使天线稳稳地瞄准地球。4.地球站45谢谢阅读如图二十五地球站组成方框图（1）天线分系统天线分系统是地球站的重要设备之一。它的性能优劣直接影响到卫星通信质量的优劣谢谢阅读谢谢阅读感谢阅读精品文档放心下载谢谢阅读20m～30m感谢阅读谢谢阅读感谢阅读谢谢阅读感谢阅读线分系统示意图如图所示。46图二十六地球站天线分系统示意图精品文档放心下载谢谢阅读波导元件以及一些波导传输线组成。双工器是用来解决地球站收、发共用一到天线的问题，感谢阅读精品文档放心下载精品文档放心下载感谢阅读谢谢阅读静止。虽然星上有位置控制设备，但它还是有一定的漂移，而一般地球站天线的波束很窄，精品文档放心下载谢谢阅读信号能量。为使地球站天线始终对准卫星，需要跟踪设备。感谢阅读地球站天线跟踪卫星的方法有三种：①手动跟踪是根据预知的卫星轨道位置数据随时间变化的规律，通过人工按时调整天感谢阅读线的指向。②程序跟踪是根据预测的卫星轨道位置数据和天线指向的角度数据编成设计程序，输谢谢阅读入电子计一算机，由计算机根据程序来控制天线的指向。③自动跟踪方式需要卫星不断地向地球站发射一个低电平的微波信标信号。地球站利精品文档放心下载用跟踪接收机的信标误差信号来跟踪。当天线轴对准卫星时，跟踪接收机无误差信号输出。精品文档放心下载谢谢阅读47谢谢阅读谢谢阅读跟踪为辅。（2）发射分系统70MHz)精品文档放心下载C波段地球站上变频到是6GHz频段）谢谢阅读感谢阅读要要求有：发射功率大、频带宽度500MHz以上、增益稳定以及功率放大器的线性度高。谢谢阅读发射系统中起主导作用的是功率放大器，业务量大的大型地球站常采用速调管功率放大器、谢谢阅读输出功率可达3000W100W～400W。精品文档放心下载27所感谢阅读示。（3）接收分系统图二十七地球站发射分系统方框图感谢阅读频信号（载波一般为70MHz）、再解调成基带信号，然后，输送给终端分系统。地球站感谢阅读接收分系统方框图如图所示。48图二十八地球站接收分系统力框图精品文档放心下载40000km精品文档放心下载200dB精品文档放心下载只有-17～10-18W谢谢阅读感谢阅读般都要采用低噪声放大器。（4）终端分系统终端分系统的作用是把一切经由地球站上行或下行的信号（电报、电话、传真、电视、谢谢阅读谢谢阅读精品文档放心下载式转换等。（5）辅助系统辅助系统包括地面传输设备、监控分系统和电源分系统。精品文档放心下载感谢阅读备用设备的情况、对地球站的通信设备进行遥测、遥控以及现用、备用设备的自动转换等。谢谢阅读感谢阅读感谢阅读49谢谢阅读精品文档放心下载谢谢阅读谢谢阅读谢谢阅读UPS设备。精品文档放心下载精品文档放心下载这段过渡时间需由UPS谢谢阅读减少噪声、交流声的来源，所有电源设备都应良好地接地。感谢阅读5.卫星通信的多址方式精品文档放心下载谢谢阅读谢谢阅读FDMATDMASDMA精品文档放心下载（CDMA）等方式。(1)频分多址（FDMA）谢谢阅读感谢阅读精品文档放心下载谢谢阅读50谢谢阅读力式。它的主要缺点是存在互调干扰。克服互调干扰的最根本方法是不采用频分多址方式，感谢阅读谢谢阅读谢谢阅读精品文档放心下载精品文档放心下载精品文档放心下载感谢阅读完成了两站的信号传送。图所示为频分多址的多址载波方式系统示意图c该系统中共感谢阅读有四个地球站使用同一个卫星转发器，1,2,3,4精品文档放心下载如1站要与其他三个站同时通信，1站发出的信号包括2,3和4站的信号，2,3,4三感谢阅读谢谢阅读谢谢阅读感谢阅读精品文档放心下载感谢阅读载波可以减少转发器上载波的个数，从而降低互调对系统的影响。谢谢阅读51图二十九频分多址示意图（2）时分多址（TDMA）卫星通信系统的时分多址是把卫星转发器的工作时间分割成周期性的互不重叠的时间精品文档放心下载感谢阅读谢谢阅读T1,T2T感谢阅读3，Tk是各地球站在卫星转发器中所占时隙，这样能有效地利用卫星频带而又不使各站信号精品文档放心下载相互干扰。图30中设有四个时隙T1,T2，T3，T谢谢阅读4。通常人们把所有地球站时隙在Ts精品文档放心下载时隙Tk叫做分帧。各地球站的分帧长度可以一样长，也可不一样长，根据业务量而确定谢谢阅读精品文档放心下载精品文档放心下载精品文档放心下载精品文档放心下载须要有一个时间基准，同步是时分多址方式的一个关键问题。感谢阅读52图三十时分多址示意图（3）空分多址（SDMA）谢谢阅读精品文档放心下载31精品文档放心下载精品文档放心下载精品文档放心下载感谢阅读的指向应非常准确。图三十一空多分址示意图53精品文档放心下载谢谢阅读精品文档放心下载精品文档放心下载生故障后不能修复，使通信失效的风险增加。（4）码分多址（CDMA）感谢阅读感谢阅读感谢阅读谢谢阅读DS/CDMA）感谢阅读和跳频码分多址（FH/CDMA）两种。由于码分多址卫星通信系统中在原发送信号中叠加谢谢阅读了类似噪声为随机码（PN），使信号频谱大大展宽（扩频），因此，码分多址方式抗干扰感谢阅读精品文档放心下载感谢阅读谢谢阅读谢谢阅读同的信道分配方式，以便为更多的用户提供服务。6.VSAT卫星通信系统(1)VSAT卫星通信系统的概念和特点54甚小口径卫星终端站（VerySmallApertureTeTerminal,VSAT，意译应是“甚小天谢谢阅读感谢阅读（PersonalEarthStation,PES)VSAT卫星通信系统中小站设备谢谢阅读的天线口径小，通常为0.3m～2.4m。VSAT卫星通信系统具有灵活性强、可靠性高、使感谢阅读用力便及小站可直接装在用户端等特点，利用VSAT用户数据终端可直接和计算机联网，精品文档放心下载谢谢阅读使用VSAT作为专用远距离通信系统是一种很好的选择。目前，广泛应用于银行、饭店、精