第6章数字微波与卫星通信系统

第一章数字微波通信概述本章主要内容：➢微波和微波通信的概念➢微波通信的常用频段➢数字微波通信的特点➢微波通信的分类➢微波通信的应用➢微波站的分类➢数字微波的中继方式➢数字微波通信系统的组成➢数字微波通信系统的技术指标重点：➢什么是微波和微波通信？➢微波通信的分类➢微波站的作用➢中继方式➢数字微波通信系统的组成1.1 数字微波通信的概念本节需要掌握的内容：➢微波通信的概念➢微波通信的频段➢微波的视距传播特性➢微波通信的分类一、微波与微波通信什么是微波？频率在300MHz到300GHz（波长为1m到1mm）范围内的电磁波。

什么是微波通信？利用微波作为载波来携带信息并通过电波空间进行传输的一种无线通信方式。

模拟微波通信和数字微波通信。

与其他通信系统一样，都由模拟微波通信发展为数字微波通信。

微波通信的起源和发展。

微波技术是第二次世界大战期间围绕着雷达的需要发展起来的，由于具有通信容量大而投资费用省、建设速度快、安装方便和相对成本低、抗灾能力强等优点而得到迅速的发展。

20世纪40年代到50年代产生了传输频带较宽，性能较稳定的模拟微波通信，成为长距离大容量地面干线无线传输的主要手段，其传输容量高达2700路，而后逐步进入中容量乃至大容量数字微波传输。

80年代中期以来，随着同步数字序列（SDH）在传输系统中的推广使用，数字微波通信进入了重要的发展时期。

目前，单波道传输速率可达300Mbit/s以上，为了进一步提高数字微波系统的频谱利用率，使用了交叉极化传输、无损伤切换、分集接收、高速多状态的自适应编码调制解调等技术，这些新技术的使用将进一步推动数字微波通信系统的发展。

因此，数字微波通信和光纤通信、卫星通信一起被称为现代通信传输的三大支柱。

我国第一条微波中继通信线路是60年代初开始建立的。

目前已试制成功2，4，6，8，11GHz等多个频段的各种容量的微波通信设备，并正在向数字化、智能化、综合化方向迅速发展。

二、微波通信的常用频段微波既是一个很高的频率，同时也是一个很宽的频段，在微波通信中所使用的频率范围一般在1GHz～40GHz，具体来讲，主要有以下几个频段：L波段 1.0——2.0GHz C波段 4.0——8.0GHzS波段 2.0——4.0GHz x波段8.0——12.4GHzKu波段12.4——18GHz K波段18——26.5GHz三、微波的传播特性微波除了具有电磁波的一般特性外，还具有一些自身的特性，主要有：1.视距传播特性微波的特点和光有些相似。

第一章微波与卫星通信概述主要讲述地内容：①微波与卫星通信地基本概念与特点;②微波通信系统地组成,移动通信系统地组成,卫星通信系统地组成;1.1微波与卫星通信地基本概念与特点1.2长途微波通信系统地组成1.3移动通信系统地组成1.4卫星通信系统地组成1.1 微波与卫星通信地基本概念与特点1.1.1 微波与卫星通信1．微波与卫星通信共同点：微波与卫星通信地工作频率都是属于微波频率,微波是指频率为300MHz至300GHz 地电磁波。

不同点：微波通信,是指用微波频率作载波携带信息,通过无线电波空间进行中继（接力）通信地方式。

常见地典型地面微波通信系统包含长途微波通信系统与移动通信系统。

卫星通信,是指利用人造地球卫星作为中继站,转发或反射无线电波,在两个或多个地球站之间进行地通信。

实际上,卫星通信可以看作是利用微波频率,把通信卫星作为中继站而进行地一种特殊地微波中继通信。

2．长途微波通信地特点①微波：②多路③接力数字通信地缺点：数字微波要求传输信道带宽较宽,因而产生了频率选择性衰落。

3,移动无线通信地特点移动通信是指通信双方或至少一方在运动状态中进行信息传递地通信方式。

(1) 电波传播环境极恶劣由于移动台处于运动状态之中,无线电地多径传输会造成接收信号瑞利衰落,使所接收场强地幅度与相位呈现快速变化地现象。

另外移动台地通信质量还会受到地理环境地影响。

(2)移动台受到多种干扰影响与噪声影响(3)应采用动态范围大地移动接收设备(4)频谱资源非常珍贵(5)组网技术复杂4,卫星通信地特点(1) 静止卫星通信地优点①通信距离远,且费用与通信距离无关②覆盖面积大,可进行多址通信③通信频带宽,传输容量大④信号传输质量高,通信线路稳定可靠⑤建立通信电路灵活,机动性好(2) 静止卫星通信地缺点①静止卫星地发射与控制技术比较复杂②地球地两极地区为通信盲区,而且地球地高纬度地区通信效果不好③存在星蚀与日凌中断现象：注意各自地特点④有较大地信号传输时延与回波干扰假定地球站与卫星间地通信距离为40000km,发端地球站信号经卫星转发到收端地球站（信号一上,一下）,单程传输时间约为0.27s,当进行双方通信（一问一答）时,就是0.54s。

《微波通信与卫星通信》课程作业注意事项：要求该课程作业全部手写在浙江理工大学标准作业本上；每一章的作业题目要另起一页从新开始；本文档中所列出的题目必须把原题抄写在作业本上，随后再写答案；所有题目都是必选的，请全部做完并且独立完成；要求字迹清晰工整。

请于2015年1月7日上课时随课程论文一起上交。

第1章微波与卫星通信概述1-1 微波通信有哪些特点？卫星通信有哪些特点？微波通信具有良好的抗灾性能，对水灾、风灾以及地震等自然灾害，微波通信一般都不受影响。

但微波经空中传送，易受干扰，在同一微波电路上不能使用相同频率于同一方向，因此微波电路必须在无线电管理部门的严格管理之下进行建设。

此外由于微波直线传播的特性，在电波波束方向上，不能有高楼阻挡,因此城市规划部门要考虑城市空间微波通道的规划，使之不受高楼的阻隔而影响通信卫星通信①通信距离远，且费用与通信距离无关。

②广播方式工作，可以进行多址通信。

③通信容量大，适用多种业务传输。

④可以自发自收进行监测。

⑤无缝覆盖能力。

⑥广域复杂网络拓扑构成能力。

⑦安全可靠性。

1-2 请阐述智能天线的概念。

智能天线又称自适应天线阵列、可变天线阵列、多天线。

智能天线指的是带有可以判定信号的空间信息（比如传播方向）和跟踪、定位信号源的智能算法，并且可以根据此信息，进行空域滤波的天线阵列。

智能天线是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。

[1]智能天线采用空分复用（SDMA）方式，利用信号在传播路径方向上的差别，将时延扩散、瑞利衰落、多径、信道干扰的影响降低，将同频率、同时隙信号区别开来，和其他复用技术相结合，最大限度地有效利用频谱资源。

早期应用集中于雷达和声呐信号处理领域，20世纪70年代后被引入军事通信中。

随着移动通信技术的发展，阵列处理技术被引入到移动通信领域，很快就形成了智能天线的研究领域。

第1章绪论一、主要内容1．消息与信息的关系消息是信息的表现形式，而信息是消息中所包含的有意义的内容。

2．信号的时域和频域特性信号的时域特性和频域特性分别从时间和频率两个角度对同一个信号的描述。

通过“傅里叶分析理论”实现时域与频域的相互转换。

3．信号的带宽一个信号所包含的最高频率fh与最低频率fl之差，称为信号的带宽，它反映了信号所拥有的频率范围。

4．电平通信中常用电平表示某点信号的强弱，它是一个相对的概念。

某点的功率电平定义为该点信号的功率与一个基准参考点的功率的比值。

5．信号的衰减与增益衰减与增益通常用分贝（dB）的形式来表示，定义为：其中，为输入端信号功率；为输出端信号功率。

【例】把10mW功率信号加到输入端并在输出端测得功率5mW，衰耗约为。

6．信息及其度量信息是消息中包含的有意义的内容。

它可以度量，用“信息量”来表示。

（1）信息量的定义信息量与消息出现的概率有关，。

消息出现的概率越大，信息量越小。

（2）信息量的单位信息量的单位是由信息量计算公式中对数底数决定的。

当底数为2时信息量的单位为比特（bit）。

（3）信息量的计算单一符号的信息量：等概离散消息的信息量：M进制的符号等概独立发送，则传送每一符号的信息量为：7．通信系统可分为信源、发送设备、传输媒介（信道）、噪声源、接收设备和信宿。

信源的作用是把各种消息转换成原始电信号。

发送设备的任务是把信源发出的原始电信号变换成适合在传输媒介上传输的传输信号，即完成信源与传输媒介之间的匹配。

传输媒介用以传送信息。

噪声源不是人为加入的设备，而是通信系统中各种设备以及信道中所固有的。

接收设备的作用是完成发送设备的反变换处理，以便恢复原始电信号。

信宿的作用是将原始电信号转换成相应的消息。

8．通信系统的质量指标（1）主要指标一个是有效性（指信息传输的速度），另一个是可靠性（指信息传输的质量）。

对于数字系统，有效性可用传输速率来度量，传输速率一般用码元传输速率（传码率）和信息传输速率（传信率）表征。