信號(hào)與系統(tǒng)第二章課件

1、第二章 傳輸介質(zhì)n傳輸介質(zhì)的基本概念n雙絞線n同軸電纜n無線信道n無線信道的微波頻段n光纖1傳輸介質(zhì)n傳輸介質(zhì)提供通信設(shè)備之間的物理通道，是信息傳輸?shù)膶?shí)際載體;n傳輸介質(zhì)的多樣性：源于通信環(huán)境和業(yè)務(wù)的多樣性;n有線通信與無線通信中的信號(hào)傳遞實(shí)際上都是電磁波在不同介質(zhì)中的傳播過程；2傳輸介質(zhì)的分類n傳輸介質(zhì)的分類n有線n雙絞線（屏蔽/非屏蔽）n同軸電纜n光纖3有線傳輸介質(zhì)的特點(diǎn)n帶寬資源豐富，使用頻率不受管制n保密性好n抗干擾能力強(qiáng)n安裝工期長(zhǎng)n成本（電纜成本低/主要用于接入網(wǎng)、光纖成本高/主要用于骨干網(wǎng)）4傳輸介質(zhì)的分類n傳輸介質(zhì)的分類n無線n地面微波n衛(wèi)星n紅外n5無線傳輸介質(zhì)的特點(diǎn)n建網(wǎng)快

2、捷、移動(dòng)性好n頻譜寬度低于電纜n成本有時(shí)遠(yuǎn)高于有線介質(zhì)n多數(shù)無線頻段需要授權(quán)/購買才能使用6各種通信技術(shù)對(duì)電磁波頻譜的使用7傳輸介質(zhì)與傳輸技術(shù)的設(shè)計(jì)n選擇傳輸介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)n傳輸特性：帶寬、抗干擾性、傳輸距離（再生/放大在光纖和微波中的應(yīng)用）n誤碼率（檢糾錯(cuò)技術(shù) ）n傳播時(shí)延和響應(yīng)時(shí)間（衛(wèi)星）n安全性（有線/無線）n成本n實(shí)用的傳輸技術(shù)應(yīng)考慮各種因素的影響進(jìn)行折衷。8雙絞線n雙絞線的概述n雙絞線的特點(diǎn)n雙絞線的應(yīng)用9雙絞線的概述n雙絞線的定義：一對(duì)帶有屏蔽層的銅線以螺旋的方式纏繞在一起，由多對(duì)這樣的雙絞線構(gòu)成電纜。n傳輸平衡信號(hào)：兩條導(dǎo)線同時(shí)傳輸信號(hào)，其相位差為180o,外界的電磁干擾可以相互抵消

3、。n通過螺旋式的布線來消除干擾，每一根導(dǎo)線在傳輸中輻射的電波會(huì)被另一根線上發(fā)出的電波抵消。10雙絞線的概述n區(qū)分雙絞線類型的特征n導(dǎo)線直徑（越寬傳輸能力越強(qiáng)）n含銅量（越高傳輸能力越強(qiáng)）n單位長(zhǎng)度繞數(shù)（單位長(zhǎng)度繞數(shù)越多，抗干擾性越強(qiáng)）n屏蔽措施（采用金屬封裝，屏蔽/非屏蔽雙絞線）n上述因素綜合決定了雙絞線的傳輸距離和傳輸速率。11雙絞線的概述12雙絞線是由一對(duì)相互絕緣的金屬導(dǎo)線絞合而成。采用這種方式，不僅可以抵御一部分來自外界的電磁波干擾，而且可以降低自身信號(hào)的對(duì)外干擾。把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定密度互相絞在一起，一根導(dǎo)線在傳輸中輻射的電波會(huì)被另一根線上發(fā)出的電波抵消?！半p絞線的概述13p雙絞線

4、分為屏蔽雙絞線(Shielded Twisted Pair，STP)與非屏蔽雙絞線(Unshielded Twisted Pair，UTP)p屏蔽雙絞線在雙絞線與外層絕緣封套之間有一個(gè)金屬屏蔽層。屏蔽雙絞線分為STP和FTP，STP指每條線都有各自的屏蔽層，而FTP只在整個(gè)電纜均有屏蔽裝置，并且兩端都正確接地時(shí)才起作用。p屏蔽層可減少輻射，防止信息被竊聽，也可阻止外部電磁干擾的進(jìn)入，使屏蔽雙絞線比同類的非屏蔽雙絞線具有更高的傳輸速率。雙絞線的概述14p非屏蔽雙絞線（UnshieldedTwisted Pair，縮寫UTP）是一種數(shù)據(jù)傳輸線，由四對(duì)不同顏色的傳輸線所組成，廣泛用于以太網(wǎng)路和電話線

5、中.雙絞線的類型n傳輸模擬信號(hào)的帶寬為250KHz，傳輸速率隨傳輸距離的增加而降低。n屏蔽雙絞線STPn非屏蔽雙絞線UTPn1類（兩對(duì)，語音和低速數(shù)據(jù)20kbit/s）n2類（語音、4Mbit/s的數(shù)據(jù)）n3類（語音、10Mbit/s的數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)）n4類（語音、16Mbit/s的數(shù)據(jù)）n5類（語音、100Mbit/s的數(shù)據(jù)）n超5類（1000Mbit/s的數(shù)據(jù)）15雙絞線的類型16n一類線（CAT1）：線纜最高頻率帶寬是750kHZ，用于報(bào)警系統(tǒng)，或只適用于語音傳輸.主要用于八十年代初之前的電話線纜n二類線（CAT2）：線纜最高頻率帶寬是1MHZ，用于語音傳輸和最高傳輸速率4Mbps的數(shù)據(jù)傳

6、輸，常見于使用4MBPS規(guī)范令牌傳遞協(xié)議的舊的令牌網(wǎng)。n三類線（CAT3）：指目前在ANSI和EIA/TIA568標(biāo)準(zhǔn)中指定的電纜，該電纜的傳輸頻率16MHz，最高傳輸速率為10Mbps（10Mbit/s），主要應(yīng)用于語音、10Mbit/s以太網(wǎng)（10BASE-T）和4Mbit/s令牌環(huán)，最大網(wǎng)段長(zhǎng)度為100m，采用RJ形式的連接器，目前已淡出市場(chǎng)。雙絞線的類型17n四類線（CAT4）：該類電纜的傳輸頻率為20MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率16Mbps（指的是16Mbit/s令牌環(huán)）的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和 10BASE-T/100BASE-T。最大網(wǎng)段長(zhǎng)為100m，采用RJ

7、形式的連接器，未被廣泛采用。n五類線（CAT5）：該類電纜增加了繞線密度，外套一種高質(zhì)量的絕緣材料，線纜最高頻率帶寬為100MHz，最高傳輸率為100Mbps，用于語音傳輸和最高傳輸速率為100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于100BASE-T和1000BASE-T網(wǎng)絡(luò)，最大網(wǎng)段長(zhǎng)為100m，采用RJ形式的連接器。這是最常用的以太網(wǎng)電纜。在雙絞線電纜內(nèi)，不同線對(duì)具有不同的絞距長(zhǎng)度。通常，4對(duì)雙絞線絞距周期在38.1mm長(zhǎng)度內(nèi)，按逆時(shí)針方向扭絞，一對(duì)線對(duì)的扭絞長(zhǎng)度在12.7mm以內(nèi)。雙絞線的類型18n超五類線（CAT5e）：超5類具有衰減小，串?dāng)_少，并且具有更高的衰減與串?dāng)_的比值（ACR）和信噪比（

8、Structural Return Loss）、更小的時(shí)延誤差，性能得到很大提高。超5類線主要用于千兆位以太網(wǎng)（1000Mbps）。n.n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所使用的是3類線和5類線，其中10 BASE-T使用的是3類線，100BASE-T使用的5類線雙絞線的特點(diǎn)n優(yōu)點(diǎn)n成本低，易于安裝n應(yīng)用廣泛（用戶電話線、以太網(wǎng)）n缺點(diǎn)n帶寬有限n信號(hào)傳輸距離短（1公里左右）n抗干擾能力不強(qiáng)（電磁干擾、電源線、潮濕）19雙絞線的應(yīng)用n電話傳輸系統(tǒng)中的用戶線n用戶環(huán)路，4KHz（模擬）nISDN（數(shù)字）nxDSL（數(shù)字）n數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中n以太網(wǎng)20同軸電纜n同軸電纜的概述n同軸電纜的特點(diǎn)n同軸電纜的應(yīng)用21同軸電纜的

9、概述n同軸電纜的結(jié)構(gòu)n銅導(dǎo)體n絕緣塑料層n金屬屏蔽層（返回路徑）n外套層n分類同軸電纜從用途上分可分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜（即網(wǎng)絡(luò)同軸電纜和視頻同軸電纜）。同軸電纜分50 基帶電纜和75寬帶電纜兩類?；鶐щ娎|又分細(xì)同軸電纜和粗同軸電纜?；鶐щ娎|僅僅用于數(shù)字傳輸，數(shù)據(jù)率可達(dá)10Mbps。22同軸電纜的概述23同軸電纜的特點(diǎn)n同軸電纜傳導(dǎo)交流電而非直流電，也就是說每秒鐘會(huì)有好幾次的電流方向發(fā)生逆轉(zhuǎn)。n如果使用一般電線傳輸高頻率電流，這種電線就會(huì)相當(dāng)于一根向外發(fā)射無線電的天線，這種效應(yīng)損耗了信號(hào)的功率，使得接收到的信號(hào)強(qiáng)度減小。n同軸電纜中心電線發(fā)射出來的無線電被網(wǎng)狀導(dǎo)電層所隔離，網(wǎng)狀導(dǎo)電層可

10、以通過接地的方式來控制發(fā)射出來的無線電。24同軸電纜的特點(diǎn)n75同軸電纜常用于CATV網(wǎng)，故稱為CATV電纜，傳輸帶寬可達(dá)1GHz，目前常用CATV電纜的傳輸帶寬為750MHz。n50同軸電纜主要用于基帶信號(hào)傳輸，傳輸帶寬為12OMHz，總線型以太網(wǎng)就是使用50同軸電纜，在以太網(wǎng)中，50細(xì)同軸電纜的最大傳輸距離為185米，粗同軸電纜可達(dá)1000米。25同軸電纜的特點(diǎn)可用頻帶寬：可達(dá)數(shù)GHz（多業(yè)務(wù)、采用調(diào)制和復(fù)用支持多信道傳輸）；抗干擾能力強(qiáng)，誤碼率可達(dá)10-9；較大的傳輸距離（傳輸距離與傳輸速率）安裝復(fù)雜、不容易移動(dòng)；性價(jià)比較高（傳輸性能與成本）26同軸電纜的應(yīng)用n長(zhǎng)途電話傳輸，局間中繼線路

11、：E1n有線電視廣播：CATV（模擬傳輸）n局域網(wǎng)（10Mbit/s以太網(wǎng)）n射頻信號(hào)線（基站的功率放大器與天線之間的連接線）27無線信道n無線信道的基本概念n電磁波在無線信道中的傳播n無線信道的傳播模型n無線信道的特點(diǎn)28無線信道的基本概念n無線信道的定義：無線通信中基站天線與用戶天線之間的傳播路徑；n天線：用來發(fā)射電磁能量或者接收電磁能量的電導(dǎo)體或電導(dǎo)體系統(tǒng)。n無線通信的特點(diǎn)：由于遠(yuǎn)比有線通信惡劣和多變的無線傳播環(huán)境，需要深入研究信道的特點(diǎn)以及對(duì)信道的使用方式。29無線信道的基本概念n無線信道中電波的傳播不是單一路徑，而是許多路徑來的眾多反射波的合成。由于電波通過各個(gè)路徑的距離不同，因而各

12、個(gè)路徑來的反射波到達(dá)時(shí)間不同，也就是各信號(hào)的時(shí)延不同。當(dāng)發(fā)送端發(fā)送一個(gè)極窄的脈沖信號(hào)時(shí)，移動(dòng)臺(tái)接收的信號(hào)由許多不同時(shí)延的脈沖組成，我們稱為時(shí)延擴(kuò)展。30無線信道的基本概念n衰落 由于信道經(jīng)過多個(gè)路徑來的反射波到達(dá)時(shí)間不同，相位也就不同。不同相位的多個(gè)信號(hào)在接收端迭加，有時(shí)迭加而加強(qiáng)（方向相同），有時(shí)迭加而減弱（方向相反）。這樣，接收信號(hào)的幅度將急劇變化，即產(chǎn)生了快衰落。這種衰落是由多種路徑引起的，所以稱為多徑衰落。 多徑衰落為快衰落。 31無線信道的基本概念n 接收信號(hào)除瞬時(shí)值出現(xiàn)快衰落之外，場(chǎng)強(qiáng)中值（平均值）也會(huì)出現(xiàn)緩慢變化。主要是由地區(qū)位置的改變以及氣象條件變化造成的，以致電波的折射傳播隨

13、時(shí)間變化而變化，多徑傳播到達(dá)固定接收點(diǎn)的信號(hào)的時(shí)延隨之變化。n這種由陰影效應(yīng)和氣象原因引起的信號(hào)變化，稱為慢衰落。32無線信道的基本概念n由于移動(dòng)通信中移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)性，如前所說那樣，無線信道中還會(huì)有多普勒效應(yīng)。在移動(dòng)通信中，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)移向基站時(shí)，頻率變高，遠(yuǎn)離基站時(shí)，頻率變低。我們?cè)谝苿?dòng)通信中要充分考慮“多普勒效應(yīng)”。33無線信道的復(fù)雜性n無線信道的衰落特性取決于無線電波傳播環(huán)境，不同的環(huán)境，其傳播特性也不盡相同。n信號(hào)傳輸?shù)男旁氡认嗖畲螅籲信道條件復(fù)雜，移動(dòng)性不可控（變化大）；n衰落（陸地移動(dòng)無線信道中信號(hào)強(qiáng)度的驟然降低）；n同頻干擾。34電磁波在無線信道中的傳播n基本傳播機(jī)制n直射：即無線信

14、號(hào)在自由空間中的傳播。n反射：當(dāng)電磁波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)，發(fā)生反射。反射一般發(fā)生在地球表面、建筑物表面等。n繞射：當(dāng)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的無線路徑被尖銳的物體邊緣阻擋時(shí)發(fā)生繞射。n散射：當(dāng)無線路徑中存在小于波長(zhǎng)的物體并且單位體積內(nèi)這種障礙物體的數(shù)量較多時(shí)發(fā)生散射，通常發(fā)生在粗糙表面、小物體和不規(guī)則物體上，如樹葉、燈柱等。35無線信道的傳播模型n在設(shè)計(jì)無線通信技術(shù)或進(jìn)行移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)之前，必須對(duì)信號(hào)的傳播特征、通信環(huán)境中可能受到的系統(tǒng)干擾等進(jìn)行估計(jì)，這時(shí)的主要依據(jù)就是各種不同條件下的無線信道模型。n在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，如果話務(wù)量分布相同，但是建筑物、植被等情況不同，那么就必須應(yīng)用不同的傳播模

15、型。n無線信道的傳播模型即是結(jié)合數(shù)學(xué)模型和實(shí)測(cè)結(jié)果，對(duì)移動(dòng)無線傳播面臨的隨時(shí)變化和復(fù)雜的環(huán)境進(jìn)行近似，描述電波傳播參數(shù)隨時(shí)變化，引起的接收?qǐng)鰪?qiáng)、時(shí)延等參數(shù)的快速波動(dòng)規(guī)律的概括。3637無線信道的特點(diǎn)n頻譜資源有限n傳播環(huán)境復(fù)雜n存在多種干擾n網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠嘧?8無線信道的特點(diǎn)39無線信道的微波頻段n微波頻段的定義n微波頻段的特點(diǎn)n地面視距信道n微波通信的主要應(yīng)用40無線信道的微波頻段n微波通信包括地面微波接力通信、對(duì)流層散射通信、衛(wèi)星通信、空間通信及工作于微波頻段的移動(dòng)通信。n中國微波通信廣泛應(yīng)用L、S、C、X諸頻段，K頻段的應(yīng)用尚在開發(fā)之中。由于微波的頻率極高，波長(zhǎng)又很短，其在空中的傳播特性與光

16、波相近，也就是直線前進(jìn)，遇到阻擋就被反射或被阻斷，因此微波通信的主要方式是視距通信，超過視距以后需要中繼轉(zhuǎn)發(fā)。41無線信道的微波頻段n微波頻段：1Ghz到100Ghz，也有定義認(rèn)為微波頻段的上限為1000GHz，實(shí)用的微波通信系統(tǒng)工作上限一般為50GHz；n微波的基本性質(zhì)通常呈現(xiàn)為穿透、反射、吸收三個(gè)特性。對(duì)于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對(duì)于水和食物等就會(huì)吸收微波而使自身發(fā)熱。而對(duì)金屬類東西，則會(huì)反射微波。42微波通信Analogue Microwave Radio PathDigitalSignalModemModemDigitalSignal43n微波中繼放大器之間的距離取

17、決于傳輸?shù)念l率；n微波在視距范圍內(nèi)傳播。微波頻段的定義n視距傳播： 利用超短波、微波作地面通信和廣播時(shí)，其空間波在所能直達(dá)的兩點(diǎn)間的傳播。其距離同在地面上人的視線能及的距離相仿，一般不超過50km。 44微波頻段的定義n按照收、發(fā)兩端所處的空間位置不同，視距按照收、發(fā)兩端所處的空間位置不同，視距傳播情況大體上可分為傳播情況大體上可分為3 3類：類：第一類是指地面上的視距傳播，例如無線電中繼通信、電視廣播以及地面上移動(dòng)通信等；第二類是指地面與空中目標(biāo)如飛機(jī)、通信衛(wèi)星之間的視距傳播；第三類是指空間通信系統(tǒng)之間的視距通信，如飛機(jī)之間、宇宙飛行器之間等。45微波頻段的定義n按傳播方式不同，視距傳播可分

18、為按傳播方式不同，視距傳播可分為2 2類：類：?第一類是直射波傳播，由發(fā)射天線輻射的電波，像光線一樣按直線行進(jìn)，直接傳到接收點(diǎn)的傳播方式。第二類是大地反射波傳播，由發(fā)射天線發(fā)射、經(jīng)地面反射到達(dá)接收點(diǎn)的傳播方式。? 視距傳播是上述兩種傳播方式的統(tǒng)稱，在接收點(diǎn)接收的電波一般是直射波與大地反射波的合成。46微波頻段的定義n超視距傳播：利用大氣對(duì)流層內(nèi)的湍流運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生折射率不均勻性，通過電磁波在超過兩點(diǎn)間直達(dá)距離的傳播。n非視距傳播：發(fā)送端與接受端之間的無線電波直射路徑受地面阻擋的情況。 47微波頻段的特點(diǎn)n微波的優(yōu)點(diǎn)n工作頻率高，可用帶寬大（幾十兆赫茲）；n波長(zhǎng)短，易于設(shè)計(jì)高增益的天線。n受天電干擾小

19、（天電干擾、工業(yè)干擾和太陽黑子活動(dòng)基本不影響微波頻段）。n微波的缺點(diǎn)n視距范圍傳播；n對(duì)氣候敏感（容易受天氣影響，雷雨、空氣凝結(jié)物等都會(huì)引起反射，影響通信效果）；n需要頻帶使用許可。4849地面視距信道n微波傳輸?shù)男诺酪脖环Q為地面視距信道，主要考慮的因素包括大氣效應(yīng)和地面效應(yīng)。n吸收衰減：12GHz以上頻段（水氣、氧氣吸收水分）n雨霧衰減：10GHZ以上頻段，微波傳輸?shù)闹饕绊懸蛩?；n大氣折射：是由于空氣密度存在梯度而造成的微波傳播方向的改變。n費(fèi)涅爾效應(yīng)：描述了微波傳播在遇到障礙物時(shí)產(chǎn)生的附加損耗。n地面反射：是傳播過程中產(chǎn)生電平衰落的主要原因。n頻率選擇性衰落。50微波通信的主要應(yīng)用n微波

20、的主要應(yīng)用系統(tǒng)：n微波中繼通信；n多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（LMDS/MMDS）；n無線局域網(wǎng)； n第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)。n主要應(yīng)用場(chǎng)景：地形受限時(shí)的接入（有線網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充）、長(zhǎng)途中繼通信、應(yīng)急通信等。51衛(wèi)星通信GeostationarySatelliteMicrowave Radio SignalsDelay in one directionfrom earth station toearth station is 250ms (.25secs)36,000kmEarthStationEarthStation522022-3-1853衛(wèi)星通信的概念n衛(wèi)星通信是利用衛(wèi)星作為中繼站，轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多

21、個(gè)地球站間的通信方式。 低/中軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)高軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)2022-3-1854衛(wèi)星的頻帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地球站兩部分組成。全球覆蓋的固定衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)靜止地球軌道(GEO）衛(wèi)星，軌道高度大約為36 000km，成圓形軌道，只要三顆相隔120的均勻分布衛(wèi)星，就可以覆蓋全球。國際衛(wèi)星通信組織的Intelsat I-IX代衛(wèi)星。是全球覆蓋的最好例子，目前已發(fā)展到第九代。2022-3-1855衛(wèi)星的頻帶n由于靜止衛(wèi)星在赤道上空36000千米，它繞地球一周時(shí)間恰好與地球自轉(zhuǎn)一周（23小時(shí)56分4秒）一致，從地面看上去如同靜止不動(dòng)一樣。三顆相距120度的衛(wèi)星就能覆蓋整個(gè)赤道圓周。故衛(wèi)星通信易于實(shí)

22、現(xiàn)越洋和洲際通信。n最適合衛(wèi)星通信的頻率是1一10GHz頻段，即微波頻段、為了滿足越來越多的需求，已開始研究應(yīng)用新的頻段，如12GHz,14GHz,20GHz及30GHz。2022-3-1856衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類n低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)(LEO)(LEO)：p 衛(wèi)星距地面5002000Km，傳輸時(shí)延和功耗都比較小，但每顆星的覆蓋范圍也比較小，典型系統(tǒng)有Motorola的銥星系統(tǒng)。低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)由于衛(wèi)星軌道低，信號(hào)傳播時(shí)延短，所以可支持多跳通信；其鏈路損耗小，可以降低對(duì)衛(wèi)星和用戶終端的要求，可以采用微型/小型衛(wèi)星和手持用戶終端。p由于軌道低，每顆衛(wèi)星所能覆蓋的范圍比較小，要構(gòu)成

23、全球系統(tǒng)需要數(shù)十顆衛(wèi)星，如銥星系統(tǒng)有66顆衛(wèi)星2022-3-1857衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類n低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)(LEO)(LEO)： 低軌系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成和控制復(fù)雜、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大、建設(shè)成本也相對(duì)較高。2022-3-1858衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類n中軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)中軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)(MEO)(MEO)：p 距地面200020000Km，傳輸時(shí)延要大于低軌道衛(wèi)星，但覆蓋范圍也更大，典型系統(tǒng)是國際海事衛(wèi)星系統(tǒng)p中軌道系統(tǒng)可以采用簡(jiǎn)單的小型衛(wèi)星，可能是建立全球或區(qū)域性衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)較為優(yōu)越的方案2022-3-1859衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類n高軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)高軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)(GEO)(GEO)

24、：距地面35800km，即同步靜止軌道。理論上，用三顆高軌道衛(wèi)星即可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。同步衛(wèi)星有一個(gè)不可克服的障礙，就是較長(zhǎng)的傳播時(shí)延和較大的鏈路損耗，嚴(yán)重影響到它在某些通信領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是在衛(wèi)星移動(dòng)通信方面的應(yīng)用.同步軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要用于VSAT系統(tǒng)、電視信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)等，較少用于個(gè)人通信。2022-3-1860衛(wèi)星的頻帶衛(wèi)星頻率分配涉及的兩個(gè)頻帶上行鏈路：地面站到衛(wèi)星；下行鏈路：衛(wèi)星到地面站。衛(wèi)星通信使用的頻譜資源C波段Ku波段Ka波段L波段衛(wèi)星通信的發(fā)展歷史n提出：1945年，英國科學(xué)家發(fā)表論文“地球外的中繼”；n實(shí)驗(yàn)階段：1954-1964年；n實(shí)用階段：1964年以來nIntelsat

25、（國際通信衛(wèi)星組織，發(fā)射經(jīng)營(yíng)商用通信衛(wèi)星 ）nInmarsat（國際海事衛(wèi)星系統(tǒng)，向航海、航空和海上工業(yè)提供遇險(xiǎn)和安全通信服務(wù)及電話、電傳、數(shù)據(jù)和傳真 ）n銥系統(tǒng)（LEO，motorola，66顆）；n全球星系統(tǒng)(Globalstar，地面蜂窩系統(tǒng)的延伸，48顆)；612022-3-1862衛(wèi)星通信的特點(diǎn)n通信距離遠(yuǎn), 通信成本與距離無關(guān)；n下行廣播，覆蓋范圍廣；n通信鏈路相對(duì)穩(wěn)定(與地面無線通信鏈路比較)；n通信容量大，可提供較大的帶寬和數(shù)據(jù)速率；n信號(hào)傳輸時(shí)延長(zhǎng)、衰減大；n衛(wèi)星設(shè)備管理和控制復(fù)雜。n成本高。衛(wèi)星通信的特點(diǎn)n衛(wèi)星的優(yōu)點(diǎn)n遠(yuǎn)程接入；n覆蓋范圍廣；n對(duì)地球拓?fù)洳幻舾校籲成本和距離

26、的關(guān)系小；n高帶寬。632022-3-1864衛(wèi)星的缺點(diǎn)n初裝成本高；nGEO系統(tǒng)傳輸時(shí)延較大；n環(huán)境干擾問題；n需要許可證；n某些區(qū)域內(nèi)分配受限制；n自然現(xiàn)象造成影響。2022-3-1865衛(wèi)星的應(yīng)用n基本應(yīng)用環(huán)境n陸地設(shè)備無法到達(dá)的遠(yuǎn)程通信；n點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信；n應(yīng)急通信系統(tǒng)。n典型系統(tǒng)n銥星系統(tǒng)；n國際海事衛(wèi)星系統(tǒng)(Inmarsat)；n全球星系統(tǒng)(Globalstar) 。光纖n光纖通信的概念與基本原理n光纖的工作窗口n光纖的相關(guān)概念n光纖作為傳輸介質(zhì)的主要特點(diǎn)66光纖通信的概念與基本原理n光纖通信的歷史n19501960年，光纖之父Charles Kao提出制造光纖的設(shè)想，2009年度獲諾貝爾獎(jiǎng)；n1970年,美國康寧公司首次研制成功達(dá)到實(shí)用水平的光纖；n目前光纖傳輸技術(shù)已經(jīng)達(dá)到數(shù)千公里無中繼的先進(jìn)水平。 67光纖通信的定義n光纖通信的定義：光纖通信是以光波為載頻，光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的一種通信方式。n光纖通信一般在發(fā)送方對(duì)信息的數(shù)字編碼進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，在接收端以直接檢波的方式來完成光電變換。n光纖的潛在容量可達(dá)數(shù)百太比特/秒，要比傳統(tǒng)電纜的容量至少高出5個(gè)數(shù)量級(jí)。68光纖的基本原理n光纜的工作原理n光在空氣中沿直線傳播；n光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)會(huì)發(fā)生折射；n當(dāng)光從折射率大的介質(zhì)進(jìn)入折射率小的介質(zhì)時(shí)，如果入射角大于臨界