第一章 通信基础简介.ppt

光缆的作用： 从源到目的地的光线进行包容和定向，其结构如图。 1.3.2 传输介质 无线介质：无线信道中信号的传输是利用电磁波在空间的传播来实现的。 基本概念 多径效应：在无线信道中电磁波的传播通过许多路径的反射波的合成。 快衰落：不同相位的多个信号在接收端迭加，有时因迭加而加强，有时因迭加而减弱，接收信号的幅度将急剧变化，产生了快衰落 1.3.2 传输介质 多径衰落：由多种路径引起的衰落。 慢衰落：由阴影效应和天气原因引起的信号缓 慢变化。 电磁波的传播方式：地波传播、天波传播和视 线传播。 1.3.2 传输介质 无线电波的五种传播方式： 地表传播、对流层传播、电离层传播、视线传播和空间传播。 无线电技术将大气层分为两层： 对流层：是离地面大约30英里的大气层，充满空气； 电离层：在对流层之上而在太空之下的大气层，充满电离的离子。 1.3.2 传输介质 地表传播 无线电波的传播通过大气的最低层进行，紧靠地球表面，信号从发送天线向各个方向发出后就会沿着地球表面呈曲线传播。 传播距离取决于信号能量。 1.3.2 传输介质 对流层传播有两种方式 信号以直线形式从一根天线发送到另一根天线；要求接收方和发送方在视线所及的范围内。 信号以一定角度向对流层的较高层次广播，然后反射回地面。可以覆盖更远的距离。 1.3.2 传输介质 电离层传播 更高频的无线电波向上发射到电离层并由该层反射回地面。 可以较低的能量传播更远的距离。 1.3.2 传输介质 视线传播 甚高频信号直接从一根天线直线传输到另一根天线，天线必须是有方向的，并且是相向的。由于无线电波的传输并不能完全聚焦，因此视线传播实质是不可能的。 空间传播 实质是有中继站的视线传播，采用卫星中继来代替大气折射，通过卫星将信号转给接收者。 1.3.2 传输介质 如下图所示为实现传播和空间传播的示意图 1.3.2 传输介质 电磁波频谱计算公式 其中λ表示波长，c表示光速，f 表示频率。由此得到的波长和频率对应关系如下图所示： 1.3.2 传输介质 频段划分表 1.3.2 传输介质 频率范围 名称 缩写 频率范围 名称 缩写 3~30 Hz 极低频 ELF 300~3000KHz 中频 MF 30~300 Hz 超低频 SLF 3~30 MHz 高频 HF 300~3000 Hz 特低频 ULF 30~300 MHz 甚高频 VHF 3~30 KHz 甚低频 VLF 0.3~3 GHz 特高频 UHF 3~30 GHz 超高频 SHF 430~750 Thz 可见光 VS 30~300 GHz 极高频 EHF 750 ~3000 Thz 紫外 UV 0.3~3 THz 太赫兹射线 3000THz 以上 X射线,g射线 卫星通信 一个轨道卫星作为一个中继站的视线微波传播，基本原理和地面微波一样，只是用卫星作为超高天线和转发器，提供远距离通信的能力。下图为卫星通信原理示意图 1.3.2 传输介质 卫星通信的最佳频段为1-10GHz。低于1GHz时有相当的自然噪音，超过10GHz时则有大气和水吸收的衰减。 1.3.2 传输介质 卫星通信的缺点 传播延时(传播和转发延时)大，最坏情况≈540ms； 误码率高，在大气中传播信号误码率在10-6 -10-7，最坏时10-4。 一般地，几十公里范围内的通信(数据)用超短波或微波；再大要用中继站(Relay or Repeater)；多路、跨海等大范围时要用到卫星。 若以双绞线或同轴电缆为例，则两个单位长度的导线的等效模型如下图所示： 其中L为等效电感量，R为串联电阻，C为电容，G为等效电导。 1.3.3 实际信道特性 当f=0时，感抗ωl=0，容抗 ，则等效模型变为： 当f 增大时，感抗增大而容抗减小，传输来的信号多被旁路，这类信道多数是低通过率的。 其中fc为截止频率 1.3.3 实际信道特性 实际信道的特点 低通性； 其相频特性也非直线； 距离越长，其相频特性和幅频特性也越差； 总特性等于传输线特性与中间通信设备特性之和。 1.3.3 实际信道特性 1.4.1 噪声 1.4.2 干扰 1.4.3 信噪比与误码率 1.4 噪声与干扰 在通信系统中，信道中存在的不需要的信号统称为噪声。它是信道中的一种干扰，对信号的传输有害，将导致信号失真和错码。可分为内部噪声和外部噪声。 1.内部噪声 热噪声 2.外部噪声 自然噪声 天电噪声 宇宙噪声 人为噪声 1.4.1 噪声 干扰也是使通信性能变坏的重要因素。一般地，噪声来自内部，干扰来自外部。干扰按其性质可分为周期性干扰、脉冲干扰和起伏干扰。常见的干扰有同频干扰、邻道干扰、互调干扰和