現(xiàn)代通信技術(shù)基礎(chǔ)(蔣青主編)第6章

1、第六章第六章 移動無線通信技術(shù)移動無線通信技術(shù)6.1 6.1 數(shù)字微波通信數(shù)字微波通信6.2 6.2 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信 6.3 6.3 移動通信移動通信6.4 6.4 無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)在利用無線電波承載信息的通信系在利用無線電波承載信息的通信系統(tǒng)中，微波通信系統(tǒng)可支持長距離通統(tǒng)中，微波通信系統(tǒng)可支持長距離通信。微波的頻帶較寬，傳輸特性也比信。微波的頻帶較寬，傳輸特性也比較穩(wěn)定。因此，利用微波作載波的微較穩(wěn)定。因此，利用微波作載波的微波通信系統(tǒng)是一種容量較大、質(zhì)量較波通信系統(tǒng)是一種容量較大、質(zhì)量較高的通信系統(tǒng)，曾是高的通信系統(tǒng)，曾是2020世紀(jì)六、七十世紀(jì)六、七十年代世界各國干線通信采用的主

2、要傳年代世界各國干線通信采用的主要傳輸手段之一，同時微波在靈活性、抗輸手段之一，同時微波在靈活性、抗災(zāi)性和移動性方面的優(yōu)勢是光纖傳輸災(zāi)性和移動性方面的優(yōu)勢是光纖傳輸不可缺少的補充和保護手段。移動通不可缺少的補充和保護手段。移動通信是當(dāng)今最熱門的領(lǐng)域，具有大覆蓋范信是當(dāng)今最熱門的領(lǐng)域，具有大覆蓋范圍的衛(wèi)星通圍的衛(wèi)星通 信與之結(jié)合使得信息能信與之結(jié)合使得信息能夠傳到地球的每個角夠傳到地球的每個角 落?，F(xiàn)在，數(shù)字落?，F(xiàn)在，數(shù)字微波通信、光纖通信和衛(wèi)星微波通信、光纖通信和衛(wèi)星 通信一起通信一起被稱為現(xiàn)代通信傳輸?shù)娜笾е?。被稱為現(xiàn)代通信傳輸?shù)娜笾е?6.1 6.1 數(shù)字微波通信數(shù)字微波通信6.1.

3、1 6.1.1 基本概念基本概念 微波是指頻率為微波是指頻率為300MHz300MHz300GHz300GHz的的電磁波，其對應(yīng)的波長為電磁波，其對應(yīng)的波長為1m1m1mm1mm。微。微波通信是指利用微波段電磁波進行的通波通信是指利用微波段電磁波進行的通信。微波波段又可細分為分米波、厘米信。微波波段又可細分為分米波、厘米波和毫米波，見表波和毫米波，見表6.1-16.1-1。 頻段名稱頻率范圍波長范圍分米波300MHz3GHz10100cm厘米波3GHz30GHz110cm毫米波30GHz300GHz 110mm表表6.1-1 6.1-1 微波頻段的分類微波頻段的分類 1 1、微波通信的發(fā)展、微

4、波通信的發(fā)展 2、微波通信的特點、微波通信的特點 （1）具有類似光波的特性。）具有類似光波的特性。 從從 表表3.1-2和表和表6.1-1電磁頻譜中，我電磁頻譜中，我們可們可 以看到，微波頻段高端與光波頻以看到，微波頻段高端與光波頻段毗鄰，微波與光波是段毗鄰，微波與光波是“鄰居鄰居”，因而，因而微波的一些特性與其微波的一些特性與其“鄰居鄰居”光波就很光波就很類似。例如光波在空間是直線傳播的，類似。例如光波在空間是直線傳播的，微波在空間也是直線傳播。遇到障礙物微波在空間也是直線傳播。遇到障礙物時，微波傳播便要受阻，不像中、長波時，微波傳播便要受阻，不像中、長波那樣會那樣會“拐彎抹角拐彎抹角”。（

5、2）微波波段的頻帶寬、通信容量大）微波波段的頻帶寬、通信容量大 從表從表3.1-2可知，全部長波、中波和可知，全部長波、中波和短波波段的總帶寬還不到短波波段的總帶寬還不到30MHz，而厘，而厘米波（米波（110cm）波段的帶寬）波段的帶寬27GHz，它幾乎是前者的它幾乎是前者的1000倍。顯然，占有頻倍。顯然，占有頻帶越寬，可容納同時工作的無線電設(shè)備帶越寬，可容納同時工作的無線電設(shè)備就越多，通信容量就越大，而且可以減就越多，通信容量就越大，而且可以減少設(shè)備相互之間的干擾。少設(shè)備相互之間的干擾。（3）適于傳送寬頻帶信號）適于傳送寬頻帶信號 由于通信設(shè)備的通頻帶和載頻的高由于通信設(shè)備的通頻帶和載頻

6、的高低有關(guān)，載頻越高，通頻帶就越寬。一低有關(guān)，載頻越高，通頻帶就越寬。一套微波通信設(shè)備可容納幾千個話路同時套微波通信設(shè)備可容納幾千個話路同時工作，因此，它可進行多路傳輸。工作，因此，它可進行多路傳輸。（4）采用中繼傳輸方式）采用中繼傳輸方式 微波通信屬于無線通信的范疇，微微波通信屬于無線通信的范疇，微波波段的電磁波是在視距范圍內(nèi)沿直線波波段的電磁波是在視距范圍內(nèi)沿直線傳播的，考慮到地球表面的彎曲，通信傳播的，考慮到地球表面的彎曲，通信距離一般只有距離一般只有40km50km。因此，在長。因此，在長途通信中，必須采用途通信中，必須采用“接力接力”的中繼方的中繼方式，經(jīng)過若干次中繼轉(zhuǎn)發(fā)才能將信號送

7、式，經(jīng)過若干次中繼轉(zhuǎn)發(fā)才能將信號送到收端。這種通信方式又可稱為到收端。這種通信方式又可稱為“微波微波中繼通信中繼通信”，或視距通信。，或視距通信。 （5）抗干擾能力強）抗干擾能力強 微波頻段（微波頻段（GHz級別）頻率高，不易級別）頻率高，不易受天電干擾和工業(yè)噪聲干擾，及太陽黑受天電干擾和工業(yè)噪聲干擾，及太陽黑子變化影響。因此，通信可靠性高，子變化影響。因此，通信可靠性高，由于波長短，天線尺寸可做得很小，通由于波長短，天線尺寸可做得很小，通常做成面式天線，增益高，方向性強。常做成面式天線，增益高，方向性強。6.1.2 數(shù)字微波通信系統(tǒng)的組成數(shù)字微波通信系統(tǒng)的組成 數(shù)字微波通信就是指用微波作為載

8、數(shù)字微波通信就是指用微波作為載波，將數(shù)字基帶信號調(diào)制在微波載頻上，波，將數(shù)字基帶信號調(diào)制在微波載頻上，利用此載有信息的微波來傳遞信息的通利用此載有信息的微波來傳遞信息的通信方式。信方式。1、微波中繼線路的組成、微波中繼線路的組成 由于微波沿直線傳播，不能沿地球由于微波沿直線傳播，不能沿地球表面繞射。所以微波通信的特點是每隔表面繞射。所以微波通信的特點是每隔50km要設(shè)一個微波中繼站。微波通信靠要設(shè)一個微波中繼站。微波通信靠幾個甚至幾十個微波站進行無線電波的幾個甚至幾十個微波站進行無線電波的發(fā)射和接收，進行接力傳送達到遠距離發(fā)射和接收，進行接力傳送達到遠距離通信的目的。微波天線安裝在鐵塔上，通信

9、的目的。微波天線安裝在鐵塔上，鐵塔的高度應(yīng)保證兩個相鄰站天線滿足鐵塔的高度應(yīng)保證兩個相鄰站天線滿足視距傳播的要求。由于地面的高低不平視距傳播的要求。由于地面的高低不平以及為了避開地面上的一些障礙物，天以及為了避開地面上的一些障礙物，天線塔一般高達幾十米。目前大多數(shù)的微線塔一般高達幾十米。目前大多數(shù)的微波接力天線都是采用反射式的拋物面天波接力天線都是采用反射式的拋物面天線，拋物面的口徑為線，拋物面的口徑為13米，形狀像一米，形狀像一口大鍋?？诖箦?。 一個典型的微波中繼通信線路示意一個典型的微波中繼通信線路示意圖如圖圖如圖6-1所示。它由終端站、樞紐站、所示。它由終端站、樞紐站、分路站（也有不設(shè)分

10、路站的）和若干個分路站（也有不設(shè)分路站的）和若干個中繼站（也稱再生站）組成。中繼站（也稱再生站）組成。圖圖6-1 微波中繼通信線路示意圖微波中繼通信線路示意圖2、數(shù)字微波通信系統(tǒng)的組成、數(shù)字微波通信系統(tǒng)的組成 數(shù)字微波通信系統(tǒng)由兩個終端站、天數(shù)字微波通信系統(tǒng)由兩個終端站、天線饋線系統(tǒng)和中間站（中繼站）構(gòu)成，線饋線系統(tǒng)和中間站（中繼站）構(gòu)成，如圖如圖6-2所示。所示。圖圖6-2 數(shù)字微波通信系統(tǒng)方框圖數(shù)字微波通信系統(tǒng)方框圖圖圖6-2中，從甲地端站送來的數(shù)字信號，中，從甲地端站送來的數(shù)字信號，經(jīng)過數(shù)字基帶信號處理（數(shù)字多路復(fù)用經(jīng)過數(shù)字基帶信號處理（數(shù)字多路復(fù)用或數(shù)字壓縮處理）后，經(jīng)數(shù)字調(diào)制，形或數(shù)

11、字壓縮處理）后，經(jīng)數(shù)字調(diào)制，形成數(shù)字中頻調(diào)制信號（成數(shù)字中頻調(diào)制信號（70MHz或或140MHz），再送入發(fā)送設(shè)備，進行射），再送入發(fā)送設(shè)備，進行射頻調(diào)制變成為微波信號，送入發(fā)射天線頻調(diào)制變成為微波信號，送入發(fā)射天線向微波中間站（微波中繼站）發(fā)送。微向微波中間站（微波中繼站）發(fā)送。微波中間站收到信號后經(jīng)處理，使數(shù)字信波中間站收到信號后經(jīng)處理，使數(shù)字信號再生后又恢復(fù)為微波信號向下一站再號再生后又恢復(fù)為微波信號向下一站再發(fā)送，這樣一直傳送到收端站，收端站發(fā)送，這樣一直傳送到收端站，收端站把微波信號經(jīng)過混頻、中頻解調(diào)恢復(fù)出把微波信號經(jīng)過混頻、中頻解調(diào)恢復(fù)出數(shù)字基帶信號，再分路還原為原始的數(shù)數(shù)字基帶信

12、號，再分路還原為原始的數(shù)字信號。字信號。 為了在一條微波線路上同時傳輸多路為了在一條微波線路上同時傳輸多路信號，需采用合適的復(fù)用技術(shù)。數(shù)字微信號，需采用合適的復(fù)用技術(shù)。數(shù)字微波通信系統(tǒng)常采用時分復(fù)用（波通信系統(tǒng)常采用時分復(fù)用（TDM）技）技術(shù)，早期系統(tǒng)中的復(fù)接按準(zhǔn)同步數(shù)字系術(shù)，早期系統(tǒng)中的復(fù)接按準(zhǔn)同步數(shù)字系列列 （PDH）定義的等級進行逐級復(fù)）定義的等級進行逐級復(fù)/分接；分接；正交幅度調(diào)制技術(shù)（如正交幅度調(diào)制技術(shù)（如16QAM，64QAM，256QAM等）的應(yīng)用，使數(shù)字等）的應(yīng)用，使數(shù)字微波通信系統(tǒng)的傳輸效率大大提高。進微波通信系統(tǒng)的傳輸效率大大提高。進入入20世紀(jì)世紀(jì)90年代后，出現(xiàn)了容量更

13、大的年代后，出現(xiàn)了容量更大的數(shù)字微波通信系統(tǒng)（采用數(shù)字微波通信系統(tǒng)（采用512QAM、1024QAM等調(diào)制技術(shù)），并出現(xiàn)了基于等調(diào)制技術(shù)），并出現(xiàn)了基于同步數(shù)字系列（同步數(shù)字系列（SDH）的數(shù)字微波通信）的數(shù)字微波通信系統(tǒng)。系統(tǒng)。6.1.3 微波通信的應(yīng)用與發(fā)展微波通信的應(yīng)用與發(fā)展 1、微波通信的主要應(yīng)用、微波通信的主要應(yīng)用 在現(xiàn)代通信技術(shù)中，微波通信仍然在現(xiàn)代通信技術(shù)中，微波通信仍然具有其獨特而重要的地位。具有其獨特而重要的地位。 （1）干線光纖傳輸?shù)膫浞菁把a充）干線光纖傳輸?shù)膫浞菁把a充如點對點的如點對點的SDH微波、微波、PDH微波等。主微波等。主要用于干線光纖傳輸系統(tǒng)在遇到自然災(zāi)要用于干

14、線光纖傳輸系統(tǒng)在遇到自然災(zāi)害時的緊急修復(fù)，以及由于種種原因不害時的緊急修復(fù)，以及由于種種原因不適合使用光纖的地段和場合。適合使用光纖的地段和場合。（2）邊遠地區(qū)和專用通信網(wǎng)中為用戶）邊遠地區(qū)和專用通信網(wǎng)中為用戶提供基本業(yè)務(wù)提供基本業(yè)務(wù) 在農(nóng)村、海島等邊遠地區(qū)和專用通信在農(nóng)村、海島等邊遠地區(qū)和專用通信網(wǎng)的場合，可以使用微波點對點、點對網(wǎng)的場合，可以使用微波點對點、點對多點系統(tǒng)為用戶提供基本業(yè)務(wù)，微波頻多點系統(tǒng)為用戶提供基本業(yè)務(wù)，微波頻段的無線用戶環(huán)路也屬于這一類。段的無線用戶環(huán)路也屬于這一類。（3）城市內(nèi)的短距離支線連接）城市內(nèi)的短距離支線連接在移動通信基站之間、基站控制器與基在移動通信基站之間

15、、基站控制器與基站間的互連、局域網(wǎng)之間的無線聯(lián)網(wǎng)等站間的互連、局域網(wǎng)之間的無線聯(lián)網(wǎng)等環(huán)境下，也廣泛應(yīng)用微波通信，既可使環(huán)境下，也廣泛應(yīng)用微波通信，既可使用中小容量點對點微波，也可使用無需用中小容量點對點微波，也可使用無需申請頻率的微波數(shù)字?jǐn)U頻系統(tǒng)。例如，申請頻率的微波數(shù)字?jǐn)U頻系統(tǒng)。例如，基于基于IEEE 802.11系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)工作在微波頻段，其中工作在微波頻段，其中802.11b工作于工作于2.4 GHz，802.11a/g工作于工作于5.8 GHz。 （4）無線寬帶業(yè)務(wù)接入）無線寬帶業(yè)務(wù)接入無線寬帶業(yè)務(wù)接入以無線傳播手段來替無線寬帶業(yè)務(wù)接入以無線傳播手段來替代接

16、入網(wǎng)的局部甚至全部，從而達到降代接入網(wǎng)的局部甚至全部，從而達到降低成本、改善系統(tǒng)靈活性和擴展傳輸距低成本、改善系統(tǒng)靈活性和擴展傳輸距離的目的。離的目的。 多點分配業(yè)務(wù)（多點分配業(yè)務(wù)（MDS）是一種固定無）是一種固定無線接入技術(shù)，其包括運營商設(shè)置的主站線接入技術(shù)，其包括運營商設(shè)置的主站和位于用戶處的子站，可以提供數(shù)十和位于用戶處的子站，可以提供數(shù)十MHz甚至數(shù)甚至數(shù)GHz的帶寬，該帶寬由所有的帶寬，該帶寬由所有用戶共享。用戶共享。MDS主要為個人用戶、寬帶主要為個人用戶、寬帶小區(qū)和辦公樓等設(shè)施提供無線寬帶接入，小區(qū)和辦公樓等設(shè)施提供無線寬帶接入，其特點是建網(wǎng)迅速但資源分配不夠靈活。其特點是建網(wǎng)迅

17、速但資源分配不夠靈活。MDS包括兩類業(yè)務(wù)：多信道多點分配包括兩類業(yè)務(wù)：多信道多點分配業(yè)務(wù)（業(yè)務(wù)（MMDS），其特點是覆蓋范圍較），其特點是覆蓋范圍較大。本地多點分配業(yè)務(wù)（大。本地多點分配業(yè)務(wù)（LMDS），），其特點是覆蓋范圍較小，但提供帶寬更其特點是覆蓋范圍較小，但提供帶寬更為充足。為充足。 MMDS和和LDMS的實現(xiàn)技術(shù)類似，都的實現(xiàn)技術(shù)類似，都是通過無線調(diào)制與復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)寬帶業(yè)是通過無線調(diào)制與復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的點對多點接入；兩者的區(qū)別在于工務(wù)的點對多點接入；兩者的區(qū)別在于工作的頻段不同，以及由此帶來的可承載作的頻段不同，以及由此帶來的可承載帶寬和無線傳輸特性的不同。帶寬和無線傳輸特性的

18、不同。2、數(shù)字微波通信技術(shù)的主要發(fā)展、數(shù)字微波通信技術(shù)的主要發(fā)展（1）提高）提高QAM調(diào)制階數(shù)及嚴(yán)格限帶調(diào)制階數(shù)及嚴(yán)格限帶 為提高頻譜利用率，通常采用多電平為提高頻譜利用率，通常采用多電平QAM調(diào)制技術(shù)，目前已達到調(diào)制技術(shù)，目前已達到256/512QAM，并將實，并將實1024/2048QAM。與此同時，對信道濾波器的設(shè)計提出了與此同時，對信道濾波器的設(shè)計提出了極為嚴(yán)格的要求。極為嚴(yán)格的要求。（2）網(wǎng)格編碼調(diào)制及維特比檢測技術(shù)）網(wǎng)格編碼調(diào)制及維特比檢測技術(shù) 為降低系統(tǒng)誤碼率，需采用復(fù)雜的糾為降低系統(tǒng)誤碼率，需采用復(fù)雜的糾錯編碼技術(shù)，但會導(dǎo)致頻帶利用率的下錯編碼技術(shù)，但會導(dǎo)致頻帶利用率的下降。為

19、解決該問題，可采用網(wǎng)格編碼降。為解決該問題，可采用網(wǎng)格編碼調(diào)制（調(diào)制（TCM）技術(shù)。）技術(shù)。 （3）自適應(yīng)時域均衡技術(shù)）自適應(yīng)時域均衡技術(shù) 使用高性能、全數(shù)字化二維時域均衡使用高性能、全數(shù)字化二維時域均衡技術(shù)可減少碼間干擾、正交干擾及多徑技術(shù)可減少碼間干擾、正交干擾及多徑衰落的影響。衰落的影響。 （4）多載波并行傳輸）多載波并行傳輸 多載波并行傳輸可顯著降低發(fā)端信號多載波并行傳輸可顯著降低發(fā)端信號碼元的速率，減少傳播色散的影響。碼元的速率，減少傳播色散的影響。（5）其他技術(shù)）其他技術(shù) 如多重空間分集接收、發(fā)信功放非線性如多重空間分集接收、發(fā)信功放非線性預(yù)校正、自適應(yīng)正交極化干擾消除等。預(yù)校正、

20、自適應(yīng)正交極化干擾消除等。6.2 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信6.2.1 基本概念基本概念 1、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星通信 衛(wèi)星通信是在微波接力通信和航天技衛(wèi)星通信是在微波接力通信和航天技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新興的通信技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新興的通信技術(shù)。它是微波接力通信向太空的延伸，術(shù)。它是微波接力通信向太空的延伸，采用的是微波頻段。衛(wèi)星通信是指利用采用的是微波頻段。衛(wèi)星通信是指利用人造衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，人造衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，在多個地球站之間進行的通信。由于作在多個地球站之間進行的通信。由于作為中繼站的衛(wèi)星離地面很高，所以經(jīng)過為中繼站的衛(wèi)星離地面很高，所以經(jīng)過一次中繼轉(zhuǎn)接之后即可進行

21、長距離的通一次中繼轉(zhuǎn)接之后即可進行長距離的通信。信。 用于實現(xiàn)通信目的的人造地球衛(wèi)星用于實現(xiàn)通信目的的人造地球衛(wèi)星被稱為通信衛(wèi)星。通信衛(wèi)星按結(jié)構(gòu)劃分被稱為通信衛(wèi)星。通信衛(wèi)星按結(jié)構(gòu)劃分可分為無源衛(wèi)星和有源衛(wèi)星。無源衛(wèi)星可分為無源衛(wèi)星和有源衛(wèi)星。無源衛(wèi)星只能反射無線電信號，現(xiàn)在已被淘汰。只能反射無線電信號，現(xiàn)在已被淘汰。有源衛(wèi)星是指衛(wèi)星上裝有電子設(shè)備，可有源衛(wèi)星是指衛(wèi)星上裝有電子設(shè)備，可將接收到的地球站信號進行放大、頻率將接收到的地球站信號進行放大、頻率變換等項處理，再將其發(fā)送回地面，它變換等項處理，再將其發(fā)送回地面，它是一種有增益的、可部分補償傳播損耗是一種有增益的、可部分補償傳播損耗的中繼站。

22、的中繼站。 按衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)軌道劃分，通信衛(wèi)星又按衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)軌道劃分，通信衛(wèi)星又分為靜止衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）和運動衛(wèi)星分為靜止衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）和運動衛(wèi)星（非同步衛(wèi)星）。所謂靜止衛(wèi)星就是指（非同步衛(wèi)星）。所謂靜止衛(wèi)星就是指發(fā)射到赤道上空發(fā)射到赤道上空35860km附近圓形軌道附近圓形軌道上的衛(wèi)星，其運動方向與地球自轉(zhuǎn)方向上的衛(wèi)星，其運動方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致，并且繞地球一周的時間恰好一致，并且繞地球一周的時間恰好24小小時，與地球自轉(zhuǎn)周期相同，因而從地球時，與地球自轉(zhuǎn)周期相同，因而從地球看過去，如同靜止一般，固而稱為靜止看過去，如同靜止一般，固而稱為靜止衛(wèi)星。衛(wèi)星。 靜止衛(wèi)星與地球的相對位置關(guān)系如圖靜止

23、衛(wèi)星與地球的相對位置關(guān)系如圖6-4所示。所示。圖圖6-4 同步通信衛(wèi)星同步通信衛(wèi)星2、衛(wèi)星通信的發(fā)展、衛(wèi)星通信的發(fā)展 衛(wèi)星通信概念的提出可以追溯到衛(wèi)星通信概念的提出可以追溯到1945年，英國空軍雷達軍官阿瑟年，英國空軍雷達軍官阿瑟.克拉克在克拉克在無線電世界無線電世界上發(fā)表了上發(fā)表了“地球外的中地球外的中繼站繼站”，最先提出了利用靜止衛(wèi)星進行，最先提出了利用靜止衛(wèi)星進行通信的設(shè)想，約通信的設(shè)想，約20年之后，人類就實現(xiàn)年之后，人類就實現(xiàn)了這個設(shè)想。衛(wèi)星通信的發(fā)展大致經(jīng)過了這個設(shè)想。衛(wèi)星通信的發(fā)展大致經(jīng)過如下幾個時期。如下幾個時期。（1）從）從19541964年間，美國曾先后利年間，美國曾先后利

24、用月球表面發(fā)射無源氣球衛(wèi)星等進行一用月球表面發(fā)射無源氣球衛(wèi)星等進行一系列的無源衛(wèi)星通信實驗。由于無源衛(wèi)系列的無源衛(wèi)星通信實驗。由于無源衛(wèi)星是利用電波的發(fā)射技術(shù)，因此接收信星是利用電波的發(fā)射技術(shù)，因此接收信號不強，使用價值不大。號不強，使用價值不大。（2） 1958年年12月到月到1962年，美國先后發(fā)年，美國先后發(fā)射多顆橢圓軌道運行的有源衛(wèi)星，在美射多顆橢圓軌道運行的有源衛(wèi)星，在美國、歐洲、南美洲之間進行了多次通信國、歐洲、南美洲之間進行了多次通信實驗。實驗。（3）1963年年7月到月到1964年年8月，美國宇航月，美國宇航局（局（NASA）先后發(fā)射）先后發(fā)射3顆顆“SYNCOM”衛(wèi)星，第衛(wèi)星

25、，第1顆未能進入預(yù)定軌道，第顆未能進入預(yù)定軌道，第2顆顆進進入周期為入周期為24小時的傾斜軌道，第小時的傾斜軌道，第3顆進入顆進入靜止同步軌道，成為世界上第靜止同步軌道，成為世界上第1顆實驗性顆實驗性靜止衛(wèi)星，并利用它在靜止衛(wèi)星，并利用它在1964年向美國成功年向美國成功轉(zhuǎn)播了在日本舉行的奧林匹克運動會實況。轉(zhuǎn)播了在日本舉行的奧林匹克運動會實況。（4）1965年年4月，月，“國際衛(wèi)星通信組織國際衛(wèi)星通信組織”把第一代把第一代“國際通信衛(wèi)星國際通信衛(wèi)星”（INTERLSAT-，簡記為，簡記為IS-，原名，原名“晨晨鳥鳥”）射入地球同步軌道開始，衛(wèi)星通信）射入地球同步軌道開始，衛(wèi)星通信正式進入商用

26、階段，提供國際通信業(yè)務(wù)。正式進入商用階段，提供國際通信業(yè)務(wù)。到目前為止，國到目前為止，國際通信衛(wèi)星已經(jīng)發(fā)展到第三代，衛(wèi)星通際通信衛(wèi)星已經(jīng)發(fā)展到第三代，衛(wèi)星通信的容量也越來越大。信的容量也越來越大。 （5）衛(wèi)星通信用于移動通信始于）衛(wèi)星通信用于移動通信始于1976年，年，國際海事衛(wèi)星組織利用國際海事衛(wèi)星組織利用“國際海事衛(wèi)星國際海事衛(wèi)星”為海上船只提供話音業(yè)務(wù)，到目前為止，為海上船只提供話音業(yè)務(wù)，到目前為止，已經(jīng)有多個全球性的移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)已經(jīng)有多個全球性的移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供商業(yè)應(yīng)用，人類已經(jīng)能實現(xiàn)全球個提供商業(yè)應(yīng)用，人類已經(jīng)能實現(xiàn)全球個人移動通信的目標(biāo)。人移動通信的目標(biāo)。3、衛(wèi)星通信的特點

27、、衛(wèi)星通信的特點 衛(wèi)星通信系統(tǒng)以通信衛(wèi)星為中繼站。衛(wèi)星通信系統(tǒng)以通信衛(wèi)星為中繼站。與其他的通信系統(tǒng)相比較，具有以下優(yōu)與其他的通信系統(tǒng)相比較，具有以下優(yōu)點。點。（1）通信距離遠，通信成本與距離無關(guān)）通信距離遠，通信成本與距離無關(guān)由于衛(wèi)星在離地面幾百、幾千、幾萬公由于衛(wèi)星在離地面幾百、幾千、幾萬公里的高度，因此在衛(wèi)星能覆蓋到的范圍里的高度，因此在衛(wèi)星能覆蓋到的范圍內(nèi)，通信成本與距離無關(guān)。以地球靜止內(nèi)，通信成本與距離無關(guān)。以地球靜止衛(wèi)星來看，衛(wèi)星離地面約衛(wèi)星來看，衛(wèi)星離地面約36000km，一，一顆衛(wèi)星幾乎覆蓋地球的顆衛(wèi)星幾乎覆蓋地球的1/3，利用它可以，利用它可以實現(xiàn)最大通信距離約為實現(xiàn)最大通信距

28、離約為18000 km，地球，地球站的建設(shè)成本與距離無關(guān)。如果采用地站的建設(shè)成本與距離無關(guān)。如果采用地球靜止衛(wèi)星，只要球靜止衛(wèi)星，只要3顆就可以基本實現(xiàn)全顆就可以基本實現(xiàn)全球的覆蓋。球的覆蓋。（2）以廣播方式工作，便于實現(xiàn)多址聯(lián)）以廣播方式工作，便于實現(xiàn)多址聯(lián)接接 衛(wèi)星通信系統(tǒng)類似于一個多發(fā)射臺衛(wèi)星通信系統(tǒng)類似于一個多發(fā)射臺的廣播系統(tǒng)，每個有發(fā)射機的地球站都的廣播系統(tǒng)，每個有發(fā)射機的地球站都可以發(fā)射信號，在衛(wèi)星覆蓋區(qū)內(nèi)可以收可以發(fā)射信號，在衛(wèi)星覆蓋區(qū)內(nèi)可以收到所有廣播信號。因此只要同時具有收到所有廣播信號。因此只要同時具有收發(fā)信機，就可以在幾個地球站之間建立發(fā)信機，就可以在幾個地球站之間建立通

29、信連接。通信連接。（3）通信容量大，傳送的業(yè)務(wù)種類多）通信容量大，傳送的業(yè)務(wù)種類多由于衛(wèi)星采用的射頻頻率在微波波段，由于衛(wèi)星采用的射頻頻率在微波波段，可供使用的頻帶寬，加上太陽能技術(shù)和可供使用的頻帶寬，加上太陽能技術(shù)和衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器功率越來越大，隨著新體制、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器功率越來越大，隨著新體制、新技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信容量越來新技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信容量越來越大，傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)類型越來越多。越大，傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)類型越來越多。 （4）性能穩(wěn)定可靠）性能穩(wěn)定可靠由于衛(wèi)星通信的電波主要是在大氣層以由于衛(wèi)星通信的電波主要是在大氣層以外的宇宙空間內(nèi)傳播，而宇宙空間幾乎外的宇宙空間內(nèi)傳播，而宇宙空間幾乎是一種真空狀

30、態(tài)，因此可以看作均勻是一種真空狀態(tài)，因此可以看作均勻媒質(zhì)的自由空間。電波在自由空間傳播媒質(zhì)的自由空間。電波在自由空間傳播十分穩(wěn)定，幾乎不受氣候和氣象變化的十分穩(wěn)定，幾乎不受氣候和氣象變化的影響。就是發(fā)生磁暴甚至核爆炸的情況影響。就是發(fā)生磁暴甚至核爆炸的情況下，線路仍能正常工作。下，線路仍能正常工作。 正是由于衛(wèi)星通信與其他通信手段相正是由于衛(wèi)星通信與其他通信手段相比有上述一些突出的優(yōu)點，僅僅經(jīng)過比有上述一些突出的優(yōu)點，僅僅經(jīng)過30年的時間，便得到了迅速的發(fā)展。目前，年的時間，便得到了迅速的發(fā)展。目前，它已成為現(xiàn)代化通信的一種重要手段。它已成為現(xiàn)代化通信的一種重要手段。4、衛(wèi)星通信使用的頻率、衛(wèi)

31、星通信使用的頻率 目前，大多數(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)選擇目前，大多數(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)選擇在表在表6.2-1所示的頻段工作。所示的頻段工作。表表6.2-1 衛(wèi)星通信的主要工作頻段衛(wèi)星通信的主要工作頻段 目前大部分國際通信衛(wèi)星尤其是商業(yè)目前大部分國際通信衛(wèi)星尤其是商業(yè)衛(wèi)星使用衛(wèi)星使用C頻段，即頻段，即6/4GHz頻段（上行頻段（上行頻率為頻率為6GHz，下行頻率為，下行頻率為4GHz），轉(zhuǎn)），轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬為發(fā)器帶寬為500MHz，國內(nèi)區(qū)域性通信，國內(nèi)區(qū)域性通信衛(wèi)星多數(shù)也應(yīng)用該頻段。衛(wèi)星多數(shù)也應(yīng)用該頻段。 許多國家的政府和軍事衛(wèi)星使用許多國家的政府和軍事衛(wèi)星使用X頻頻段，即段，即8/7GHz（上行頻率為（上行頻率為

32、8GHz，下，下行頻率為行頻率為7GHz），這樣與民用衛(wèi)星通信），這樣與民用衛(wèi)星通信系統(tǒng)在頻率上分開，避免相互干擾。系統(tǒng)在頻率上分開，避免相互干擾。 為了避免為了避免C波段的擁擠，以及與地面波段的擁擠，以及與地面微波網(wǎng)的干擾問題，目前已開發(fā)使用微波網(wǎng)的干擾問題，目前已開發(fā)使用Ku頻段，即頻段，即14/11GHz頻段（上行頻率為頻段（上行頻率為14GHz，下行頻率為，下行頻率為11GHz），并用于），并用于民用衛(wèi)星和廣播衛(wèi)星業(yè)務(wù)。民用衛(wèi)星和廣播衛(wèi)星業(yè)務(wù)。 由于頻率不夠分配，最近也開始使用由于頻率不夠分配，最近也開始使用Ka頻段，即頻段，即30/20GHz頻段（上行頻率頻段（上行頻率為為30GHz

33、，下行頻率為，下行頻率為20GHz）。）。6.2.2衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成 1、衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本組成、衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本組成圖圖6-5是一個最簡單的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。地是一個最簡單的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。地面站面站A通過定向天線向通信衛(wèi)星發(fā)射的通過定向天線向通信衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號，首先被通信衛(wèi)星內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，首先被通信衛(wèi)星內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)器所接收，由轉(zhuǎn)發(fā)器進行處理（如放大、器所接收，由轉(zhuǎn)發(fā)器進行處理（如放大、變頻）后，再通過衛(wèi)星天線發(fā)回地面，變頻）后，再通過衛(wèi)星天線發(fā)回地面，被地面站被地面站B接收，完成從接收，完成從A站到站到B站之間站之間的信號傳遞。從地面站到通信衛(wèi)星的信號傳遞。從地面站

34、到通信衛(wèi)星衛(wèi)星天線發(fā)回地面，被地面站衛(wèi)星天線發(fā)回地面，被地面站B接收，接收，完成從完成從A站到站到B站之間的信號傳遞。從地站之間的信號傳遞。從地面站到通信衛(wèi)星信號所經(jīng)過的路線稱為面站到通信衛(wèi)星信號所經(jīng)過的路線稱為上行線路，由衛(wèi)星到地面站信號所經(jīng)過上行線路，由衛(wèi)星到地面站信號所經(jīng)過的路線稱為下行線路。同樣，地面站的路線稱為下行線路。同樣，地面站B也可以通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器向地面站也可以通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器向地面站A發(fā)送發(fā)送信號。信號。圖圖6-5 衛(wèi)星通信系統(tǒng)示意圖衛(wèi)星通信系統(tǒng)示意圖2、同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)、同步衛(wèi)星通信系統(tǒng) 同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)由同步通信衛(wèi)星、同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)由同步通信衛(wèi)星、地球站和控制中心三部分組

35、成。地球站和控制中心三部分組成。（1）同步通信衛(wèi)星）同步通信衛(wèi)星 同步通信衛(wèi)星由衛(wèi)星天線分系統(tǒng)、同步通信衛(wèi)星由衛(wèi)星天線分系統(tǒng)、衛(wèi)星通信分系統(tǒng)、衛(wèi)星電源分系統(tǒng)、跟衛(wèi)星通信分系統(tǒng)、衛(wèi)星電源分系統(tǒng)、跟蹤遙測指令分系統(tǒng)和控制分系統(tǒng)五部分蹤遙測指令分系統(tǒng)和控制分系統(tǒng)五部分組成。組成。6.2.3 衛(wèi)星通信的應(yīng)用衛(wèi)星通信的應(yīng)用 1、國內(nèi)衛(wèi)星通信、國內(nèi)衛(wèi)星通信 衛(wèi)星通信最初是作為國際通信手段衛(wèi)星通信最初是作為國際通信手段而發(fā)展起來的。由于它具有許多優(yōu)點，而發(fā)展起來的。由于它具有許多優(yōu)點，所以后來很快被用于國內(nèi)通信或地區(qū)性所以后來很快被用于國內(nèi)通信或地區(qū)性通信。目前，已有幾十個國家建立了自通信。目前，已有幾十個

36、國家建立了自己的國內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。有些技術(shù)落后己的國內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。有些技術(shù)落后的國家，也通過由其他國家代為發(fā)射衛(wèi)的國家，也通過由其他國家代為發(fā)射衛(wèi)星，或租用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的方式建立了自星，或租用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的方式建立了自己的國內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。實踐證明，通己的國內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。實踐證明，通過衛(wèi)星組建國內(nèi)通信網(wǎng)，要比用同軸電過衛(wèi)星組建國內(nèi)通信網(wǎng)，要比用同軸電纜或微波中繼線路組成通信網(wǎng)費用低得纜或微波中繼線路組成通信網(wǎng)費用低得多。我國國土遼闊，地形復(fù)雜，特別適多。我國國土遼闊，地形復(fù)雜，特別適合發(fā)展國內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。合發(fā)展國內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。1984年年1月月29日，我國發(fā)射了第一顆試驗通信衛(wèi)星，日，我國

37、發(fā)射了第一顆試驗通信衛(wèi)星，從此拉開了中國通信衛(wèi)星業(yè)務(wù)的序幕。從此拉開了中國通信衛(wèi)星業(yè)務(wù)的序幕。1986年年2月月1日，我國又成功地發(fā)射了第日，我國又成功地發(fā)射了第一顆實用靜止通信衛(wèi)星，它定點于東經(jīng)一顆實用靜止通信衛(wèi)星，它定點于東經(jīng)103度赤道上空。目前我國有注冊衛(wèi)星通度赤道上空。目前我國有注冊衛(wèi)星通信公司家，共擁有顆在軌衛(wèi)星，信公司家，共擁有顆在軌衛(wèi)星，342個轉(zhuǎn)發(fā)器單元，開通了個轉(zhuǎn)發(fā)器單元，開通了1.3萬多條國萬多條國際雙向電路，用于開展電視、廣播、電際雙向電路，用于開展電視、廣播、電話、數(shù)據(jù)等多項國際、國內(nèi)通信業(yè)務(wù)。話、數(shù)據(jù)等多項國際、國內(nèi)通信業(yè)務(wù)。 2、衛(wèi)星廣播電視、衛(wèi)星廣播電視 衛(wèi)星通

38、信發(fā)展的初期是通過衛(wèi)星把衛(wèi)星通信發(fā)展的初期是通過衛(wèi)星把許多地球站連接起來進行點到點的通信。許多地球站連接起來進行點到點的通信。當(dāng)時的衛(wèi)星電視傳輸也屬于點到點的傳當(dāng)時的衛(wèi)星電視傳輸也屬于點到點的傳輸方式?，F(xiàn)在這種衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)稱為固輸方式?，F(xiàn)在這種衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)稱為固定衛(wèi)星業(yè)務(wù)。這種業(yè)務(wù)所傳輸?shù)男畔⒁欢ㄐl(wèi)星業(yè)務(wù)。這種業(yè)務(wù)所傳輸?shù)男畔⒁话悴恍枰谌攉@知。隨著衛(wèi)星通般不需要第三者獲知。隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展，信技術(shù)的發(fā)展，60年代后期，人們開始年代后期，人們開始了以大眾為對象的電視廣播衛(wèi)星的研究。了以大眾為對象的電視廣播衛(wèi)星的研究。所謂廣播是指點到面的信息傳輸方式，所謂廣播是指點到面的信息傳輸方式，它

39、不要求信息保密，而是要使發(fā)出的信它不要求信息保密，而是要使發(fā)出的信息為盡可能多的人所接收。息為盡可能多的人所接收。 衛(wèi)星廣播電視已經(jīng)得到普及。目前我衛(wèi)星廣播電視已經(jīng)得到普及。目前我國廣播電視共使用國廣播電視共使用11顆通信衛(wèi)星的顆通信衛(wèi)星的32個個轉(zhuǎn)發(fā)器，已建成廣播電視衛(wèi)星地球站轉(zhuǎn)發(fā)器，已建成廣播電視衛(wèi)星地球站31座，地面衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)站座，地面衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)站52萬多座，中央電萬多座，中央電電視臺的電視臺的12套節(jié)目，中央人民廣播電臺套節(jié)目，中央人民廣播電臺和國際臺的和國際臺的32路聲音廣播節(jié)目，路聲音廣播節(jié)目，31個省、個省、自治區(qū)、直轄市的廣播電視節(jié)目均通過自治區(qū)、直轄市的廣播電視節(jié)目均通過通信衛(wèi)星

40、向全國傳送。電視臺的衛(wèi)星遠通信衛(wèi)星向全國傳送。電視臺的衛(wèi)星遠程教育也廣泛地開展起來。程教育也廣泛地開展起來。 3、VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng) 由于大中型地球站造價高昂，由于大中型地球站造價高昂，70年代年代末出現(xiàn)了甚小口徑終端，即末出現(xiàn)了甚小口徑終端，即VSAT(Very Small Aperture Terminal)，又稱小型地，又稱小型地面站，或簡稱面站，或簡稱“小站小站”。VSAT是一種使是一種使用用使用小型拋物面天線和低功率發(fā)射機的使用小型拋物面天線和低功率發(fā)射機的低成本衛(wèi)星通信系統(tǒng)，主要用于數(shù)據(jù)傳低成本衛(wèi)星通信系統(tǒng)，主要用于數(shù)據(jù)傳輸，在特定情況下，也可以用于話音業(yè)輸，在特定情

41、況下，也可以用于話音業(yè)務(wù)。務(wù)。 VSAT組網(wǎng)靈活，多址聯(lián)接方便，造組網(wǎng)靈活，多址聯(lián)接方便，造價低廉，因而一出現(xiàn)就受到人們的普遍價低廉，因而一出現(xiàn)就受到人們的普遍重視，發(fā)展極為迅速，目前已廣泛應(yīng)用重視，發(fā)展極為迅速，目前已廣泛應(yīng)用于銀行、證券、期貨、經(jīng)貿(mào)、海關(guān)、交于銀行、證券、期貨、經(jīng)貿(mào)、海關(guān)、交通、航空、鐵路、氣象等上百個行業(yè)，通、航空、鐵路、氣象等上百個行業(yè)，建成雙向建成雙向VAST衛(wèi)星通信站衛(wèi)星通信站7000多個，多個，單向單向VAST站站1.7萬多個，萬多個，VAST的經(jīng)營者的經(jīng)營者已有已有50多家。目前，已有一些省、自治多家。目前，已有一些省、自治區(qū)和直轄市建成了區(qū)內(nèi)衛(wèi)星通信公眾網(wǎng)，區(qū)

42、和直轄市建成了區(qū)內(nèi)衛(wèi)星通信公眾網(wǎng)，還有數(shù)千個用于邊遠地區(qū)的農(nóng)村通信還有數(shù)千個用于邊遠地區(qū)的農(nóng)村通信VAST地球站正在建設(shè)，有的已投入使用。地球站正在建設(shè)，有的已投入使用。 6.3移動通信移動通信 6.3.1基本概念基本概念 移動通信是指通信雙方至少有一方移動通信是指通信雙方至少有一方在移動中的通信。例如運動的車輛、船在移動中的通信。例如運動的車輛、船舶、飛機或人與固定點之間進行信息交舶、飛機或人與固定點之間進行信息交換，或者移動物體之間的通信都屬于移換，或者移動物體之間的通信都屬于移動通信。動通信。 1、移動通信的特點、移動通信的特點 早期的通信形式屬于固定點之間的早期的通信形式屬于固定點之間

43、的通信。隨著人類社會的發(fā)展，信息傳遞通信。隨著人類社會的發(fā)展，信息傳遞日益頻繁，移動通信正是因為具有信息日益頻繁，移動通信正是因為具有信息交流靈活、經(jīng)濟效益明顯等優(yōu)勢，得到交流靈活、經(jīng)濟效益明顯等優(yōu)勢，得到了迅速發(fā)展。了迅速發(fā)展。 它與固定點間的通信相比較，具有以它與固定點間的通信相比較，具有以下特點：下特點： （1）多普勒效應(yīng)）多普勒效應(yīng)從電磁學(xué)的基本理論可知，當(dāng)發(fā)射機和從電磁學(xué)的基本理論可知，當(dāng)發(fā)射機和接收機的一方或多方均處于運動中時，接收機的一方或多方均處于運動中時，將使接收信號的頻率發(fā)生偏移，這就是將使接收信號的頻率發(fā)生偏移，這就是多普勒效應(yīng)。如圖多普勒效應(yīng)。如圖6-15所示。所示。

44、圖圖6-15多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng) 移動產(chǎn)生的多普勒頻率為移動產(chǎn)生的多普勒頻率為 （6.3-1）式中：式中： 為移動速度；為移動速度； 為工作波長；為工作波長； 為為電波入射角?？梢姡畲箢l移電波入射角。可見，最大頻移 ，且移動速度越快，入射角越小，多普勒且移動速度越快，入射角越小，多普勒效應(yīng)影響越嚴(yán)重。因此，在航空移動通效應(yīng)影響越嚴(yán)重。因此，在航空移動通信和衛(wèi)星通信中，速度信和衛(wèi)星通信中，速度 較大，較大， 有可觀有可觀的值，必須予以考慮。的值，必須予以考慮。cosdvfvmvfvmf（2）多徑傳播）多徑傳播 在移動通信（特別是陸上移動通信）在移動通信（特別是陸上移動通信）中，電波傳播條件十分

45、惡劣，這是由于中，電波傳播條件十分惡劣，這是由于移動臺的不斷運動導(dǎo)致接收信號強度和移動臺的不斷運動導(dǎo)致接收信號強度和相位隨時間、地點而不斷變化。再就是相位隨時間、地點而不斷變化。再就是移動臺的天線高度不可能很高，一般低移動臺的天線高度不可能很高，一般低于其周圍的房屋、樹木等障礙物。由于于其周圍的房屋、樹木等障礙物。由于這些地面物體的反射和繞射作用，接收這些地面物體的反射和繞射作用，接收信號經(jīng)過不同路徑的反射波和繞射波的信號經(jīng)過不同路徑的反射波和繞射波的合成結(jié)果，使電波的傳播是多徑的。合成結(jié)果，使電波的傳播是多徑的。多徑傳播時各射線分量相互干擾，使接多徑傳播時各射線分量相互干擾，使接收信號呈現(xiàn)快

46、而深的衰落，即多徑衰落收信號呈現(xiàn)快而深的衰落，即多徑衰落（瑞利衰落）。這些均使信號接收大幅（瑞利衰落）。這些均使信號接收大幅度變化，市區(qū)移動通信中快衰落每隔半度變化，市區(qū)移動通信中快衰落每隔半個波長左右的距離就發(fā)生一次，最大深個波長左右的距離就發(fā)生一次，最大深度可達度可達2030dB。（3）陰影效應(yīng)）陰影效應(yīng)由于沿途地形、地貌及建筑物密度、高由于沿途地形、地貌及建筑物密度、高度不一所產(chǎn)生的繞射損耗的變化，使得度不一所產(chǎn)生的繞射損耗的變化，使得移動電臺接收到的信號還承受一緩慢、移動電臺接收到的信號還承受一緩慢、持續(xù)的衰落，即慢衰落。在陸地移動通持續(xù)的衰落，即慢衰落。在陸地移動通信中，慢衰落服從對

47、數(shù)正態(tài)分布，標(biāo)準(zhǔn)信中，慢衰落服從對數(shù)正態(tài)分布，標(biāo)準(zhǔn)偏差為偏差為68 dB，嚴(yán)重時可達，嚴(yán)重時可達20dB。（4）遠近效應(yīng)）遠近效應(yīng) 在同一基地站覆蓋范圍內(nèi)，移動臺在在同一基地站覆蓋范圍內(nèi)，移動臺在基地站附近時場強最大，至服務(wù)區(qū)邊緣基地站附近時場強最大，至服務(wù)區(qū)邊緣時最小，期間的差異有幾十分貝，這種時最小，期間的差異有幾十分貝，這種現(xiàn)象叫現(xiàn)象叫“遠近效應(yīng)遠近效應(yīng)”。這就要求接收機。這就要求接收機必須有較大的動態(tài)范圍。必須有較大的動態(tài)范圍。（5）干擾嚴(yán)重）干擾嚴(yán)重 由于移動通信主要使用超短波頻段，由于移動通信主要使用超短波頻段，除了最常見的汽車點火噪聲的干擾外，除了最常見的汽車點火噪聲的干擾外，其

48、他如城市工業(yè)噪聲、大氣噪聲、銀河其他如城市工業(yè)噪聲、大氣噪聲、銀河系噪聲、太陽系噪聲都是移動通信的干系噪聲、太陽系噪聲都是移動通信的干擾來源。另外，移動臺多頻率擁擠、鄰擾來源。另外，移動臺多頻率擁擠、鄰道干擾、同波道干擾及互調(diào)干擾等問題道干擾、同波道干擾及互調(diào)干擾等問題也尤為突出。也尤為突出。（6）對設(shè)備要求苛刻）對設(shè)備要求苛刻移動通信設(shè)備大多數(shù)裝載于汽車、移動通信設(shè)備大多數(shù)裝載于汽車、輪船、飛機等移動體上，或人體隨身攜輪船、飛機等移動體上，或人體隨身攜帶。不僅要求體積小、重量輕、操作維帶。不僅要求體積小、重量輕、操作維護方便，而且要保證在有振動、沖擊、護方便，而且要保證在有振動、沖擊、高低溫

49、等惡劣環(huán)境下，移動臺能穩(wěn)定、高低溫等惡劣環(huán)境下，移動臺能穩(wěn)定、可靠地工作?？煽康毓ぷ?。 總之，移動通信的電波傳播條件是總之，移動通信的電波傳播條件是十分復(fù)雜和惡劣的，只有充分研究移動十分復(fù)雜和惡劣的，只有充分研究移動信道的特征，才能合理地組成各種移動信道的特征，才能合理地組成各種移動通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)。3、移動通信系統(tǒng)的組成、移動通信系統(tǒng)的組成 一個基本的蜂窩移動通信系統(tǒng)由移動一個基本的蜂窩移動通信系統(tǒng)由移動臺（臺（MS）、基站（）、基站（BS）和移動電話交換）和移動電話交換中心（中心（MSC）三部分以及連接這三部分）三部分以及連接這三部分的鏈路組成。的鏈路組成。圖圖6-16 蜂窩移動通信系統(tǒng)

50、蜂窩移動通信系統(tǒng) 6.3.2 數(shù)字移動通信的基本技術(shù)數(shù)字移動通信的基本技術(shù) 1、多址技術(shù)、多址技術(shù) 在移動通信中，多個用戶要同時通在移動通信中，多個用戶要同時通過一個基站與其他用戶通信，必須對過一個基站與其他用戶通信，必須對不同用戶和基站之間通信的信號賦予不同用戶和基站之間通信的信號賦予不同的特征，使基站從眾多用戶中區(qū)不同的特征，使基站從眾多用戶中區(qū)分出是哪一個用戶的信號，而各用戶分出是哪一個用戶的信號，而各用戶也能從基站發(fā)出的眾多信號中識別出也能從基站發(fā)出的眾多信號中識別出哪一個信號是發(fā)給自己的。解決這個哪一個信號是發(fā)給自己的。解決這個問題的辦法稱為多址技術(shù)。問題的辦法稱為多址技術(shù)。 多址技

51、術(shù)的基本類型有頻分多址多址技術(shù)的基本類型有頻分多址（FDMA）、）、 時分多址（時分多址（TDMA）和碼）和碼分多址（分多址（CDMA）。實際移動通信系統(tǒng)）。實際移動通信系統(tǒng)中常用到這三種多址方式的混合方式，中常用到這三種多址方式的混合方式，如時分多址如時分多址/頻分多址頻分多址（TDMA/FDMA）、碼分多址）、碼分多址/頻分多頻分多址（址（CDMA/FDMA）等等。）等等。 2、蜂窩技術(shù)、蜂窩技術(shù) 移動通信的一大限制是使用頻帶比較移動通信的一大限制是使用頻帶比較有限，這就限制了系統(tǒng)的容量，為了滿有限，這就限制了系統(tǒng)的容量，為了滿足越來越多的用戶需求，必須要在有限足越來越多的用戶需求，必須要

52、在有限的頻率范圍盡可能地擴大它的利用率，的頻率范圍盡可能地擴大它的利用率，除了采用前面介紹過的多址技術(shù)等以外除了采用前面介紹過的多址技術(shù)等以外還發(fā)明了蜂窩技術(shù)。還發(fā)明了蜂窩技術(shù)。（1）蜂窩網(wǎng)的構(gòu)成）蜂窩網(wǎng)的構(gòu)成若將一個移動通信服務(wù)區(qū)劃分成許多小若將一個移動通信服務(wù)區(qū)劃分成許多小區(qū)（區(qū)（Cell），每個小區(qū)設(shè)立基站，與用戶），每個小區(qū)設(shè)立基站，與用戶移動臺之間建立通信，小區(qū)的覆蓋半徑移動臺之間建立通信，小區(qū)的覆蓋半徑較小，可從幾百米至幾十千米。如果基較小，可從幾百米至幾十千米。如果基站采用全向天線，覆蓋區(qū)實際上是一個站采用全向天線，覆蓋區(qū)實際上是一個圓，但從理論上說，圓形小區(qū)鄰接會出圓，但從理論

53、上說，圓形小區(qū)鄰接會出現(xiàn)多重覆蓋或無覆蓋，有效覆蓋整個平現(xiàn)多重覆蓋或無覆蓋，有效覆蓋整個平面區(qū)域的實際上是圓的內(nèi)接規(guī)則多邊形，面區(qū)域的實際上是圓的內(nèi)接規(guī)則多邊形，這樣的規(guī)則多邊形有正三角形、正方形、這樣的規(guī)則多邊形有正三角形、正方形、正六邊形三種。正六邊形三種。 (a) 正三角形正三角形 （b）正方形）正方形 （c）正六邊形）正六邊形圖圖6-18 小區(qū)的形狀小區(qū)的形狀為了提高頻率資源的利用率，引入頻率為了提高頻率資源的利用率，引入頻率復(fù)用的概念。復(fù)用的概念。（2）頻率復(fù)用）頻率復(fù)用 頻率復(fù)用指處在不同空間位置（不同頻率復(fù)用指處在不同空間位置（不同小區(qū)）上的用戶可以同時使用相同頻率小區(qū)）上的用戶

54、可以同時使用相同頻率的信道。即將若干個小區(qū)組成一個區(qū)群的信道。即將若干個小區(qū)組成一個區(qū)群或簇（或簇（Cluster），區(qū)群內(nèi)不同的小區(qū)使），區(qū)群內(nèi)不同的小區(qū)使用不同的頻率，另一區(qū)群對應(yīng)小區(qū)可重用不同的頻率，另一區(qū)群對應(yīng)小區(qū)可重復(fù)使用相同的頻率。不同區(qū)群中的相同復(fù)使用相同的頻率。不同區(qū)群中的相同頻率的小區(qū)之間將產(chǎn)生同頻干擾，但當(dāng)頻率的小區(qū)之間將產(chǎn)生同頻干擾，但當(dāng)兩同頻小區(qū)間距足夠大時，同頻干擾將兩同頻小區(qū)間距足夠大時，同頻干擾將不影響正常的通信質(zhì)量。不影響正常的通信質(zhì)量。 構(gòu)成單元無線區(qū)群的基本條件是：區(qū)構(gòu)成單元無線區(qū)群的基本條件是：區(qū)群之間彼此鄰接且無空隙無重疊地覆蓋整群之間彼此鄰接且無空隙無

55、重疊地覆蓋整個面積；相鄰單元中，同信道小區(qū)之間個面積；相鄰單元中，同信道小區(qū)之間距離保持相等，且為最大。滿足上述條件距離保持相等，且為最大。滿足上述條件的區(qū)群形狀和區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)不是任意的。的區(qū)群形狀和區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)不是任意的?？梢宰C明，區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)應(yīng)滿足下式：可以證明，區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)應(yīng)滿足下式：22Niijj（6.3-1）式中，式中， 和和 分別是相鄰?fù)l小區(qū)之間分別是相鄰?fù)l小區(qū)之間的二維距離，如圖的二維距離，如圖6-51所示。所示。 ， 為為不能同時取不能同時取0的正整數(shù)。由上式的計算的正整數(shù)。由上式的計算可得到為可得到為 不同值時的正六邊形蜂窩的不同值時的正六邊形蜂窩的區(qū)群結(jié)構(gòu)如圖區(qū)

56、群結(jié)構(gòu)如圖6-20所示。所示。ijijN 確定相鄰區(qū)群同頻小區(qū)的方法是：自確定相鄰區(qū)群同頻小區(qū)的方法是：自某一小區(qū)出發(fā)，先沿邊的垂線方向跨個某一小區(qū)出發(fā)，先沿邊的垂線方向跨個小區(qū)，再按逆時針方向轉(zhuǎn)小區(qū)，再按逆時針方向轉(zhuǎn) ，然后再跨，然后再跨個個 小區(qū)，這樣就可找出同頻小區(qū)。在小區(qū)，這樣就可找出同頻小區(qū)。在正六邊形的六個方向上，可以找到正六邊形的六個方向上，可以找到6個相個相鄰的同頻小區(qū)，如圖鄰的同頻小區(qū)，如圖6-19所示。區(qū)群間所示。區(qū)群間同頻復(fù)用距離可由下式計算同頻復(fù)用距離可由下式計算 ：j060i3DNR（6.3-2） 式中，為區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)，式中，為區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)， 為小區(qū)的輻為小區(qū)的輻

57、射半徑。射半徑。NR（3）小區(qū)分裂）小區(qū)分裂 當(dāng)蜂窩移動通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)內(nèi)的部分地區(qū)當(dāng)蜂窩移動通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)內(nèi)的部分地區(qū)業(yè)務(wù)量增加時，分配給該部分小區(qū)的信道數(shù)業(yè)務(wù)量增加時，分配給該部分小區(qū)的信道數(shù)量最終將不足以支持所要求的用戶數(shù)。一般量最終將不足以支持所要求的用戶數(shù)。一般采用小區(qū)分裂的辦法來增加信道數(shù)，以滿足采用小區(qū)分裂的辦法來增加信道數(shù)，以滿足系統(tǒng)增加容量的要求。系統(tǒng)增加容量的要求。 小區(qū)分裂是一種將擁塞的小區(qū)分成更小的小區(qū)分裂是一種將擁塞的小區(qū)分成更小的小區(qū)的方法，分裂后的每個小區(qū)都有自己的小區(qū)的方法，分裂后的每個小區(qū)都有自己的基站，并相應(yīng)地減低天線高度和減小發(fā)射機基站，并相應(yīng)地減低天線高度

58、和減小發(fā)射機功率。通過設(shè)定比原小區(qū)半徑更小的新小區(qū)功率。通過設(shè)定比原小區(qū)半徑更小的新小區(qū)和在原小區(qū)間安置這些小區(qū)，使得單位面積和在原小區(qū)間安置這些小區(qū)，使得單位面積內(nèi)的信道數(shù)目增加，從而增加系統(tǒng)容量。內(nèi)的信道數(shù)目增加，從而增加系統(tǒng)容量。6.3.3 GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) GSM系統(tǒng)是基于時分多址系統(tǒng)是基于時分多址（TDMA）的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，屬于第二）的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，屬于第二代移動通信系統(tǒng)。代移動通信系統(tǒng)。GSM系統(tǒng)為世界上絕系統(tǒng)為世界上絕大多數(shù)國家使用；大多數(shù)國家使用；GSM系統(tǒng)是完全依據(jù)系統(tǒng)是完全依據(jù)歐洲通信標(biāo)準(zhǔn)化委員會（歐洲通信標(biāo)準(zhǔn)化委員會（ETSI ）制定）制定的

59、的GSM技術(shù)規(guī)范研制而成的，任何一家技術(shù)規(guī)范研制而成的，任何一家廠商提供的廠商提供的GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)都必須符合都必須符合GSM技術(shù)規(guī)范。技術(shù)規(guī)范。 GSM系統(tǒng)作為一種開放式結(jié)構(gòu)和面向系統(tǒng)作為一種開放式結(jié)構(gòu)和面向未來設(shè)計的系統(tǒng)具有下列主要特點：未來設(shè)計的系統(tǒng)具有下列主要特點： （1）GSM系統(tǒng)是由幾個子系統(tǒng)組成系統(tǒng)是由幾個子系統(tǒng)組成的，并且可與各種公用通信網(wǎng)（的，并且可與各種公用通信網(wǎng)（PSTN、ISDN 、PDN等）互連互通。各子系統(tǒng)等）互連互通。各子系統(tǒng)之間或各子系統(tǒng)與各種公用通信網(wǎng)之間之間或各子系統(tǒng)與各種公用通信網(wǎng)之間都明確和詳細定義了標(biāo)準(zhǔn)化接口規(guī)范，都明確和

60、詳細定義了標(biāo)準(zhǔn)化接口規(guī)范，保證任何廠商提供的保證任何廠商提供的GSM系統(tǒng)或子系統(tǒng)系統(tǒng)或子系統(tǒng)能互連。能互連。 （2）GSM系統(tǒng)能提供國際自動漫游系統(tǒng)能提供國際自動漫游功能。功能。 （3）GSM系統(tǒng)除了可以開放話音業(yè)務(wù)，系統(tǒng)除了可以開放話音業(yè)務(wù)，還可以開放各種承載業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)和還可以開放各種承載業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)和與與ISDN相關(guān)的業(yè)務(wù)。相關(guān)的業(yè)務(wù)。（4）GSM系統(tǒng)具有加密和鑒權(quán)功能能確系統(tǒng)具有加密和鑒權(quán)功能能確保用戶保密和網(wǎng)絡(luò)安全。保用戶保密和網(wǎng)絡(luò)安全。（5）GSM系統(tǒng)具有靈活和方便的組網(wǎng)結(jié)系統(tǒng)具有靈活和方便的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，頻率重復(fù)利用率高，移動業(yè)務(wù)交換構(gòu)，頻率重復(fù)利用率高，移動業(yè)務(wù)交換機的話務(wù)承載