第2章无线通信和网络仿真技术基础20150528.ppt

无线电频谱和波段划分表 微波损耗随距离平方而变化。而双绞线和同轴电缆损耗随距离呈指数变化。微波系统中继器或放大器可彼此相距很远，如10~100km。下雨时衰减增大，雨水对高于10GHz频段的影响明显。 频带宽、容量大，微波通信可用于各种电信业务传输。有良好抗灾性能，一般不受水灾、风灾、地震等自然灾害影响。 但经空中传输，易受电磁干扰，同一电路同一方向上不能使用相同频率，因此微波电路分配须受无线电管理部门严格管理。 微波视距直线传播，城市规划要充分考虑，避免因高楼阻隔而影响通信质量。 地面微波通信 通常视距范围进行，收发双方一般为两个互相对准方向的抛物面天线。地面微波中继站和中继链路可互连多个局域网，以扩大网络范围。 两个视距内但相距较远的大楼LAN可通过地面微波通信互连，其成本低于有线链路互连。 地面微波天线 形状一般为抛物面锅形，直径多为几米。天线大多固定，发送方天线将电磁波聚集成波束，向接收方天线进行视距传输。天线常安装在距地较高处，避开地面障碍物和扩展视距范围。 更长距离传输需使用多个中继站，微波链路两两串联。 地面微波通信优点和不足 容量大。波段频率高，频段范围宽，信道容量大。 质量高。一般工业干扰和电干扰对微波通信影响较小。 成本低。与有线电缆通信相比，微波通信投资少、见效快。 易失真。微波不能有效穿越建筑物，多径衰减失真。 易受环境影响。恶劣天气如雨水会吸收微波。 安全必威体育官网网址性差。隐蔽性和必威体育官网网址性弱于有线网络通信。 维护成本。耗费一定人力物力用于中继站维护。 卫星微波通信 卫星和地球站两部分组成。 卫星空中起中继作用，连接两个或多个地球站收发器。接收一个频段上行信号，放大后在另一频段下行发送。 一个卫星可操作多个频段。地球站是卫星通信中地面网络接口，地面用户通过地球站连入卫星链路。 频率1~10GHz，大多数使用4GHz/6GHz频段。已趋于饱和，加上干扰存在，开始使用更高频率。 距离远，两地球站间传播时延可能上百ms，普通语音通信感受明显。差错检测和流量控制一系列问题。 优点：范围大、距离远、不受地面灾害影响、建设快、费用和距离无关、易广播和多址通信、同一信道可用于不同方向不同区域等。 不足：信号传输时延，有些频带受天气影响，天线受太阳噪声影响，安全必威体育官网网址性较差，卫星本身造价高… 红外线通信 红外线为载体进行数据传输的通信方式。 早期多个标准，不同标准设备不能通信。1993年红外数据协会(IrDA)成立，统一规定红外数据通信协议及规范。 收发器调制出互不相干的红外线，实现通信。无论直接传输，还是经由浅色表面(房间天花板)的发射，收发器间距离均不能超过视线范围。 能像可见光一样集中成窄光束发射，两个优点：不易发现和截获，必威体育官网网址性强；几乎不受电磁、人为干扰，抗干扰性强。 红外线通信机小、轻、结构简单、价廉。须在视距范围内通信，传播易受天气影响。 不能架设有线线路、使用无线电又怕暴露的情况下，红外线通信是较好选择。 损耗和衰落 通信损耗：衰减和衰减失真、自由空间损耗、噪声、大气吸收、多径、折射等 衰落：传输介质或路径改变引起接收信号功率随时间变化。固定环境中下雨等天气变化会引发衰落，移动环境中一个天线相对另一个移动，各种障碍物的相对位置随时间而变化，传输更为复杂。 衰减和衰减失真 信号强度随所跨越任一传输介质距离而下降。有线介质衰减通常为指数值：每单位距离一个固定的分贝数。 无线介质衰减是更复杂的距离函数。一般应考虑3因素影响： ①接收信号应有足够强度，使接收方检测并解释信号。 ②与噪声相比，信号须维持较高强度，以便准确接收。 ③高频下的衰减更严重，会引起失真。 前两个因素可使用放大器或中继器。 衰减失真。由于衰减变化为频率的函数，接收信号失真会影响对信号理解。与传输信号频率成分相比，接收信号频率成分有不同相对强度。可考虑跨频带衰减均匀，或用放大器更多放大高频部分。 自由空间损耗 无线通信过程中离发射天线越远，接收信号功率就越低。 卫星通信中是主要的传播损耗。即使无其它衰减或损耗源，长距离的信号传输也会有衰减。 自由空间损耗，可表示为发射功率与天线接收功率之比，或用该比率对数值乘以10，单位为分贝。 噪声 热噪声：电子热扰动产生，存在于电子设备和传输介质中，受温度影响。频谱均匀分布，称为白噪声。无法消除，有上限。卫星通信影响显著，地面站接收信号较弱。 互调噪声：不同频率信号共享介质产生。新产生信号某种频率是原来多频率累加和或差。如频率f1和f2混合可能得到f1+f2频率的能量，干扰原始信号。 串扰噪声：不同信号路径间融合，相邻双绞线间电子耦合产生。微波天线尽管定向性较高，但微波能量在传播期间仍会扩散。串扰与热噪声具同等(或较少)干扰作用，串扰在ISM频带中一般占主要成分。