企业培训-WirelessLAN培训无线局域网原理及标准一 精品

2.1 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。
图4.16 中继站的转接方式
4.2.4 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。
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。
4.2.2 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
4.2.3 数字微波中继通信系统的组成
▪ 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DA
1.1.3 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。
1.2 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）
1. 2. 3. 4. 尽量减少互调的影响。
2 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。
• 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。
在各地球站按一定长度将数据分成若干段。然后在每一个数据段前加一 个报头，即分组头。在分组头中包含了收、发两端地球站的地址及某些 控制比特，同时在数据段的后面还加上具有较强检错能力的检错码，以 此构成一个数据分组。如图5所示。 ▪ 由于在ALOHA方式中对用户发送数据分组的时间未加以任何限制，因此 对任一分组而言，只要有其他站发射分组，便会在信道上发生碰撞现象。
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。
第四章 信息传输技术与系统
4.3卫星通信
4.3.1 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。
1.2 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。
1.1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。
4.1随机多址访问方式
▪ 在以随机多址访问方式工作的系统中，每个用户都可以访问一条 共享信道，而无需事先与系统中的其他用户进行协商。
▪ 常用的随机多址方式有：ALOHA，S-ALOHA等，下面逐一进行 介绍。
4.1 随机多址访问方式
ALOHA
▪ ALOHA是最早的随机多址访问方式。 ▪ 工作过程：如图4所示的是一个数据卫星通信系统的结构示意图。首先，
▪ 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。
4.2.4 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
4.2.4 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：
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
▪ Subchannel Switched FDMA ▪ 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路中的对应载波的带通信号提取出来，并在星上 进行选路操作，然后将其送往覆盖接收地球站的下行链路波束中。
▪ 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。
2 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（Single Channel Per Carrier） ▪ 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
4.3.1 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
▪ 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。
1.1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。
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
4.2.3 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
4.2.3 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
4.2.3 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
4.2.3 数字微波中继通信系统的组成
4.3.1 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。
补充：卫星通信的多址方式
1. 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
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。
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。
• 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：
VSAT是Very Small Aperture Terminal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
典 型 的
系 统 组 成 示 意 图
VSAT
4.3.4 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
▪ 在图2中给出SS-FDMA卫星转发器方框图。从图中可以看出，上行链
路和下行链路各包含3个波束（空分频率复用）。其星上交换功能是 由一组滤波器和一个由微波二极管门电路组成的交换矩阵完成的。
图1 SS-FDMA系统模型
图2 SS-FDMA卫星转发器方框图
3.1 时分多址的概念及其应用特点
• TDMA的基本概念：如图3所示的是TDMA系统模型。从中可以清楚地看出， 在按时分多址方式工作的系统中，由于分配给各地球站的是特定的时隙，而 不是特定的频带，因而每个地球站必须在分配给自己的时隙中用相同的载波 频率向卫星发射信号，并经放大后沿下行链路重新发回地面。
2．地球卫星的轨道分类
4.3.2 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
4.3.2 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Leabharlann .314.3.3 VSAT简述
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。
• TDMA技术的优点
▪ 不存在FDMA ▪ ▪ 提高信号传输质量，有利于综合业务的接入。 ▪ 使用灵活。 ▪ TDMA技术的应用特点
• 缺点
▪ ▪ 要求采用突发解调器（系统中各站在规定的时隙内以突发的形式发射其已调信
▪ ▪ 初期的投资较大，系统实现复杂。
图3 TDMA系统模型
4 随机多址和可控多址访问方式
• 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
第四章 信息传输技术与系统
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
第四章 信息传输技术与系统
4.2 数字微波中继通信
4.2.1 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。