信号与系统第二章.ppt

卫星通信的特点 卫星的优点 远程接入； 覆盖范围广； 对地球拓扑不敏感； 成本和距离的关系小； 高带宽。 * * * 卫星的缺点 初装成本高； GEO系统传输时延较大； 环境干扰问题； 需要许可证； 某些区域内分配受限制； 自然现象造成影响。 * * 卫星的应用 基本应用环境 陆地设备无法到达的远程通信； 点对多点通信； 应急通信系统。 典型系统 铱星系统； 国际海事卫星系统(Inmarsat)； 全球星系统(Globalstar) 。 光纤 光纤通信的概念与基本原理 光纤的工作窗口 光纤的相关概念 光纤作为传输介质的主要特点 * 光纤通信的概念与基本原理 光纤通信的历史 1950—1960年，光纤之父Charles Kao提出制造光纤的设想，2009年度获诺贝尔奖； 1970年,美国康宁公司首次研制成功达到实用水平的光纤； 目前光纤传输技术已经达到数千公里无中继的先进水平。 * 光纤通信的定义 光纤通信的定义：光纤通信是以光波为载频，光导纤维为传输媒介的一种通信方式。 光纤通信一般在发送方对信息的数字编码进行强度调制，在接收端以直接检波的方式来完成光电变换。 光纤的潜在容量可达数百太比特/秒，要比传统电缆的容量至少高出5个数量级。 * 光纤的基本原理 光缆的工作原理 光在空气中沿直线传播； 光从一种介质进入另一种介质会发生折射； 当光从折射率大的介质进入折射率小的介质时，如果入射角大于临界值时会发生全反射； 因此，在玻璃纤维外包裹一定的材料，利用全反射可以保证光波只在玻璃纤维中传播。 * 光纤的工作窗口 工作窗口的定义：光纤对特定波长的光波的传输损耗明显要小于其他波长的光波，这些特定的波长就是光纤的工作窗口。 三个工作窗口 0.8-0.9μm：石英多模光纤、近距离通信，目前很少使用。 1.31μm：石英单模光纤、目前大规模应用。 1.55μm：石英单模光纤、长距离传输系统（跨海光缆） * 光纤的相关概念 光纤的结构 玻璃纤维(信号的传输)：外径一般为125-140um； 包层(将光信号封闭在纤芯中) 涂覆层 光缆：将多条光纤固定在一起构成。 * 光纤的相关概念 光纤的分类（可以有不同的分类方式） 按照光纤横截面上折射率不同分类：阶跃型光纤/渐变型光纤。 按照传输模式分类：单模光纤/多模光纤； 模式：光纤中的一个特定的入射角对应一个模式，当光纤直径较大时．可以允许光以多个入射角射人并传播．此时就称为多模光纤;当光纤直径较小时，只允许一个方向的光通过，就称为单模光纤。多模造成的干扰大，因此广泛采用的是单模光纤。 光纤的损耗 光波通过光纤后，光的强度会被衰减，这就形成了光纤的传输损耗。损耗是影响光纤传输距离的重要因素，选择工作窗口就是选择损耗小的工作波长。 光纤的色散 光信号经光纤传输，到达输出端时会发生时间上的展宽，这种现象称为色散。采用单模光纤和窄谱线的激光器可以有效地减少色散； 光纤的传输带宽 主要受限于色散，通常单模光纤的传输带宽在10GHz以上。 * 光纤作为传输介质的主要特点 光纤的优点 高带宽 传输距离长 节省有色金属资源 抗电磁干扰能力强 安全性高 易于安装 体积小重量轻 光纤的缺点 目前仍然需要经过额外的光/电转换过程。 * * * 光纤的应用 基本应用 骨干网（高带宽、长距离通信） 宽带接入网（光纤本地环路、以光纤作为传输媒介的LAN） 光纤的应用（海底光缆） Cable termination station Submerged Regenerators Sea Level Cable termination station Approx. 100Km * 无线信道的基本概念 衰落 由于信道经过多个路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同。不同相位的多个信号在接收端迭加，有时迭加而加强（方向相同），有时迭加而减弱（方向相反）。这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了快衰落。这种衰落是由多种路径引起的，所以称为多径衰落。 多径衰落为快衰落。 * 无线信道的基本概念 接收信号除瞬时值出现快衰落之外，场强中值（平均值）也会出现缓慢变化。主要是由地区位置的改变以及气象条件变化造成的，以致电波的折射传播随时间变化而变化，多径传播到达固定接收点的信号的时延随之变化。 这种由阴影效应和气象原因引起的信号变化，称为慢衰落。 * 无线信道的基本概念 由于移动通信中移动台的移动性，如前所说那样，无线信道中还会有多普勒效应。在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低。我们在移动通信中要充分考虑“多普勒效应”。 * 无线信道的复杂性 无线信道的衰落特性取决于无线电波传播环境，不同的环境，其传播特性也不尽相同。 信号传输的信噪比相差大； 信道条件复杂，移动性