WirelessLAN培训无线局域网原理及标准(一)

Page1TangZhenzhou,WenzhouUniversity第四章信息传输技术与系统Page2TangZhenzhou,WenzhouUniversity第4章信息传输技术与系统•4.2数字微波中继通信•4.3卫星通信•4.4移动通信Page3TangZhenzhou,WenzhouUniversity第四章信息传输技术与系统4.2数字微波中继通信Page4TangZhenzhou,WenzhouUniversity4.2.1概述•微波中继通信是无线电通信手段中的一种。它适用于城市与城市之间、地区与地区之间、部门与部门之间信息的传输。•通常根据传输信号的波形，微波中继通信系统可分为两大类。•一类是模拟微波中继通信系统，最典型的系统为FDM/FM制模拟微波中继通信系统，该类系统主要传输电话信号与电视信号。它较广泛地应用于除电信部门以外的电力、铁路、石油等系统，主要用来建立专线，供传输遥控、遥测及遥讯信号。•另一类是数字微波传输系统，其基带信号的幅度是离散的，并且只能取有限个数值。与模拟微波传输相比，数字微传输具有如下的特点：1.数字信号可以“再生”，因此中继段上的噪声、干扰等引起的信号失真在再生时可以消除，线路噪声不会随中继站数的增加而积累。2.由于数字微波传输的是数字信号，便于数字程控交换机连接，不需数/模、模/数转换设备，可组成传输与交换一体化的综合数字通信网。3.数字微波的终端设备便于采用大规模集成电路，因而体积小、重量轻、功耗低、设计调整方便，价格也比模拟微波终端设备便宜。4.保密性强，易于进行加密处理。5.传输话音信号时，数字微波系统占用频带较宽。Page5TangZhenzhou,WenzhouUniversity4.2.2微波中继通信的特点1.微波波段的频带宽2.适于传输宽频带信号3.天线增益高、方向性强4.外界干扰小5.投资少、建设快、通信灵活性大6.中继传输方式Page6TangZhenzhou,WenzhouUniversity4.2.3数字微波中继通信系统的组成1.数字微波中继通信线路图4.12数字微波中继通信线路示意图Page7TangZhenzhou,WenzhouUniversity4.2.3数字微波中继通信系统的组成图4.13数字微波中继通信系统组成Page8TangZhenzhou,WenzhouUniversity4.2.3数字微波中继通信系统的组成图4.14数字微波发信设备方框图Page9TangZhenzhou,WenzhouUniversity4.2.3数字微波中继通信系统的组成图4.15数字微波收信设备的组成方框图Page10TangZhenzhou,WenzhouUniversity4.2.3数字微波中继通信系统的组成图4.16中继站的转接方式Page11TangZhenzhou,WenzhouUniversity4.2.4数字微波中常用的调制技术•基本概念和模拟信号调制一样，数字信号调制也有三种基本方式：调幅、调相和调频。在数字微波通信系统中，目前较常用的是数字调相数字调相又称移相键空（PSK），这种调制方式具有频带利用率较高、抗干扰能力较强（优于ASK、FSK）等优点，因而在数字通信中得到广泛利用。移相键控是利用载波的相位变化来传递信息的，其数学表达式为Ｓ（ｔ）＝Ａ·ｃｏｓ［ω０＋φ（ｔ）］（4.5）其中φ（ｔ）是载波的相位，它随码元而变化。数字调相又分为绝对移相和相对移相两种。利用未调载波相位作为基准的调相，称为绝对移相；利用前后两个码元的载波相位的相对变化（即它们的差）来传送数字信息的调相称为相对移相。相对移相要求在发送端采用差分码，即利用码变换器把绝对码变成相对码然后对载波进行绝对调相，从而得到相对调相码的输出。Page12TangZhenzhou,WenzhouUniversity4.2.4数字微波中常用的调制技术差分编码的码变换器的逻辑关系为：bi=ai⊕bｉ－1图4.17码变换器组成Page13TangZhenzhou,WenzhouUniversity4.2.4数字微波中常用的调制技术•从调相信号频谱分析可知，它有如下特点：1.二相PSK信号是一种线性调制信号，其频谱结构与ASK信号一样。因此，分析起来较为简单。2.二相数字调相信号带宽为基带信号带宽的二倍，最高频带利用率为1波特/赫。3.对离散相位取值等概率二相PSK信号的频谱与抑制载波的双边带调幅波一样，其频谱不包含载波分量。根据这个特点，可以用平衡调幅器构成二相数字调幅器或二相数字调相器。4.相对移相除相位变化与绝对移相不同外，可用同样的数学表达式来表示相对移相波形。•在具体设计与调整数字调相器时，要注意以下几项性能指标：工作频带、调制码速、相位误差、寄生调幅、调制损耗、承受功率。Page14TangZhenzhou,WenzhouUniversity第四章信息传输技术与系统4.3卫星通信Page15TangZhenzhou,WenzhouUniversity4.3.1概•卫星通信，简单而言就是地球上（包括陆地、水面和低层大气层）的无线电通信站之间利用人造地球卫星作中继站而进行的通信。•卫星通信的频段：C波段：3.7~4.2GHz作为上行频段，5.925~6.425作为下行频段Ku波段：11.7~12.2GHz作为上行频段，14~14.5作为下行频段Ka波段：17.7~21.7GHz作为上行频段，27.5~30.5作为下行频段，一般政府和军队使用图4.24卫星通信示意图Page16TangZhenzhou,WenzhouUniversity4.3.1概述当卫星的轨道在赤道平面内，其高度为35860km时，卫星的运行周期正好与地球自转周期相同，方向也一致，则卫星的位置相对地面来说呈静止状态，这种卫星称之为静止卫星。有时也叫同步卫星（或静止同步卫星），利用这种卫星进行通信的系统称为同步卫星中继通信系统。图4.２６静止卫星配置几何关系图Page17TangZhenzhou,WenzhouUniversity4.3.1概述与其他通信手段相比，卫星通信的主要优点是：1.通信距离远，而投资费用和通信距离无关；2.工作频带宽、通信容量大，适用于多种业务传输；3.通信线路稳定可靠，通信质量高；4.以广播方式工作，具有大面积覆盖能力，可以实现多址通信和信道按需分配，因而通信灵活机动；5.可以自发自收进行监测。2．地球卫星的轨道分类Page18TangZhenzhou,WenzhouUniversity4.3.2卫星通信系统的组成和功能卫星通信系统由空间分系统、通信地球站分系统、跟踪遥测及指令分系统和监控管理分系统等４大分系统组成，如图4.29所示。图4.29卫星通信系统的基本组成Page19TangZhenzhou,WenzhouUniversity4.3.2卫星通信系统的组成和功能图4.30卫星通信地球站的组成Page20TangZhenzhou,WenzhouUniversity4.3.3VSAT简述VSAT是VerySmallApertureTerminal的缩写，直译为“甚小口径（天线）数据终端”，可意译为“超小型地球站”，或简称“小站”，它是一种具有甚小口径天线的智能化的卫星通信地球站。图4.31典型的VSAT系统组成示意图Page21TangZhenzhou,WenzhouUniversity4.3.4移动卫星通信系统简介图4.32全球星移动通信系统的结构Page22TangZhenzhou,WenzhouUniversity1.多址技术与信道分配技术的概念2.频分多址技术3.时分多址技术4.随机多址和可控多址访问方式补充：卫星通信的多址方式Page23TangZhenzhou,WenzhouUniversity多址技术与信道分配技术的概念1.多址技术是指在卫星覆盖区内的多个地球站，通过同一颗卫星的中继建立两址和多址之间的通信技术。2.信道分配方式实际上就是指如何进行信道分配。所采用的多址方式不同，其信道的内含不同。Page24TangZhenzhou,WenzhouUniversity1.1信道分配方式•1.1.1.预分配（PA）方式预分配（PA）方式又分为固定预分配（FPA）和按时预分配（TPA）方式，具体如下。固定预分配方式：是指按事先规定半永久性地分配给每个地球站固定数量的信道，这样各地球站只能各自在特定的信道上完成与其他地球站的通信，其他地球站不得占用。按时预分配（TPA）方式：根据统计，事先知道了各地球站间业务量随时间的变化规律，因而在一天内可按约定对信道做几次固定的调整，这种方式就是按时预分配（TPA）方式。Page25TangZhenzhou,WenzhouUniversity1.1信道分配方式1.1.2按需分配（DA）方式是一种分配可变的制度，这个可变是按申请进行信道分配变化的，通话完毕之后，系统信道又收归公有。收端可变、发端固定的DA方式收端固定、发端可变的DA方式收、发可变DA1.1.3它是指通信中各种终端随机地占用卫星信道的一种多址分配制度。Page26TangZhenzhou,WenzhouUniversity1.2多址技术在卫星通信中的信号分割和识别是以载波频率出现的时间或空间位置为参量实现的，归纳起来可分为：频分多址（FDMA）时分多址（TDMA）码分多址（CDMA）空分多址（SDMA）Page27TangZhenzhou,WenzhouUniversity1.2多址技术•频分多址访问（FDMA）方式是卫星通信多址技术中的一种比较简单的多址访问方式。在FDMA中是以频率来进行分割的，其在时间和空间上无法分开，故此不同的信道占用不同的频段，互不重叠。•时分多址访问（TDMA）方式是以时间为参量来进行分割的，其频率和空间是无法分开的，那么不同的信号占据不同时间段，彼此互不重叠。•空分多址访问（SDMA）方式是以空间作为参量来进行分割的，其频率和时间无法分开，因而不同的信道占据不同的空间，这样卫星可根据空间位置接收相应覆盖区域中的各地球站发送的上行链路信号。•码分多址访问（CDMA）方式是以信号的波形、码型为参量来实现多址访问的，其频率、时间和空间上均无法分开，因而不同的地球站使用不同的码型作为地址码，并且这些码型相互正交或准正交。Page28TangZhenzhou,WenzhouUniversity2.1频分多址技术原理与应用特点•工作原理：在以此种方式工作的卫星通信网中，每个地球站向卫星转发器发射一个或多个载波，每个载波都具有一定的频带，它们互不重叠地占用卫星转发器的带宽。•FDMA的应用特点：频分多址方式是最基本的多址方式，也是最古老的多址方式，其最突出的特点是简单、可靠和易于实现。1.2.3.4.尽量减少互调的影响。Page29TangZhenzhou,WenzhouUniversity2频分多址技术2.2.FDMA每载波多路MCPC-FDMA方式如果按所采用的基带信号类型，MCPC又可划分为FDM-FM-FDMA和TDM-PSK-FDMA方式。在FDM-FM-FDMA方式中，首先基带模拟信号以频分复用方式复用在一起，然后以调频方式调制到一个载波频率上，最后再以FDMA方式发射和接收。在TDM-PSK-FDMA方式中，首先将多路数字基带信号用时分复用方式复用在一起，然后以PSK方式调制到一个载波上，最后再以FDMA方式发射和接收。Page30TangZhenzhou,WenzhouUniversity2频分多址技术2.2.FDMA每载波单路SCPC-FDMA方式每个载波仅传送一路信号（SingleChannelPerCarrier）由于SCPC方式主要应用于业务量较小的、同时通信路数最多只有几条甚至一条的地球站，显然采用固定分配载波的MCPC方式会造成频带的浪费。星上交换SS-FDMASubchannelSwitchedFDMA如图1，卫星上的每个滤波器都与每个上行链路中的载波相对应。这样能够将指定上行链