微波与卫星通信第五章 编码与信号处理技术
中国传媒大学硕士研究生专业目录
复变函数
02代数及其应用
02方向9061抽象代数基础
常微分方程
03统计与计量方法
03方向9062计量经济学
物理电子学（080901）
01光电子技术
9063数字电路
通信原理
02光器件与光系统
数字信号处理
理工学部
信息工程学院
电路与系统（080902）
01电子测量与电路状态诊断
01播音与主持艺术
01方向9076播音与主持艺术
01方向播音学概论、艺术概论
艺术学部
动画与数字艺术学院
02动漫创作
02方向9077动漫与数字媒体艺术创作
02方向影视艺术概论、CG作品分析
经济与管理学院
经济与管理学院
03艺术管理
03方向9078艺术管理学
03方向管理学原理、传播学总论
协同创新中心
新媒体研究院
03数字广播技术
04信息网络技术
05传输覆盖与监管
06信息安全技术
信号与信息处理（081002）
01DSP技术与应用
9063数字电路
通信原理
02多媒体技术
数字信号处理
03智能信息与控制
04视听模式与人工智能
05信号处理技术
计算机学院
06嵌入式软硬件技术
理工学部
计算机学院
计算机软件与理论（081202）
汉语知识
02现当代西方文学与大众传媒
文学知识
03中外戏剧文化研究
外国语学院
外国语学院
英语语言文学（050201）
01语言学
9016英语专业综合素质测试
综合英语
02英美文学
最新卫星通信系统与技术(信号传输与处理技术)
最新卫星通信系统与技术(信号传 输与处理技术)
低噪声 放大器
滤波器
高功率放 大器
滤波器
HPA
上变频器
中频 滤波器 数字 调制器
卫星通信系统框图
低噪声 放大器
下变频器
(1)彩色电视信号
视频信号可以看成是图象序列。
最新卫星通信系统与技术(信号传 输与处理技术)
亮度信号 功率谱密度
色差信号 功率谱密度
伴音信号 功率谱密度
NTSC 3.58M PAL 4.43M SECOM 4.25M
4.40M
6.6MHz
电视信号的功率谱密度
(2)视频编码技术
视频编码的主要目的是在保证一定 重构质量的前提下，以尽量少的比 特数来表征视频信息。
最新卫星通信系统与技术(信号传 输与处理技术)
帧序重排
DCT －
量化控制
Q
熵编码
Q－1
时
分 复
输出缓存
用
运动预测
DCT－1
运动矢量
延迟 运动补偿
MEPG2视频编码框图
＋
Xn
预测器
en
Xˆ n1
－
Xˆ n
预测器
பைடு நூலகம்
Xˆ n
延迟
延迟
Xˆ n1
发发发
发发发
预测编码的原理
5.1.2 多媒体信号
➢ 多媒体信号集中了文字、语音、视频、图 象等多种媒体数据信息。
基带成形
串并 变换
延迟 Ts/2
cosct
中国传媒大学XXXX年硕士研究生招生专业目录
③301数学一
④820信号与系统
电磁场与微波技术（080904）
①101思想政治理论
3年
01微波与卫星通信
②201英语一、202俄、203日选一
02光纤传输与通信技术
③301数学一
03电磁兼容
④820信号与系统
04电磁辐射、散射与逆散射
通信与信息系统（081001）
①101思想政治理论
①101思想政治理论
3年
01微分方程求解及其应用
②201英语一、202俄、203日选一
02图像处理中的计算方法
③726数学分析
④819高等代数
应用数学（070104）
①101思想政治理论
3年
01不确定理论中的数学方法
②201英语一、202俄、203日选一
02代数及其应用
③726数学分析
03统计与计量方法
比较文学与世界文学（050108）
①101思想政治理论
3年
01国别文学与文学关系
②201英语一、202俄、203日选一
02现当代西方文学与大众传媒
③704文艺理论
03中外戏剧文化研究
④810外国文学史
外国语学院
外国语学院
英语语言文学（050201）
①101思想政治理论
3年
01语言学
②243二外日、244二外法、245二外俄、246二外德选一
03智能信息与控制
④820信号与系统
04视听模式与人工智能
05信号处理技术
计算机学院
06嵌入式软硬件技术
理工学部
计算机学院
计算机软件与理论（081202）
①101思想政治理论
《微波通信与卫星通信》课程作业部分答案
《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5章微波与卫星通信技术
（一）无线电波和频段划分
无线电频段的划分如表5.1所示。
表5.1 无线电波频段划分
频段名称 频率范围 波长范围
再由式（5-4）可得（ Pt 5W37dBm）
P r P t G t G r L f t L f r L b L b t L r s
3 3 7 3 9 2 9 2 1 1 1 2 3 d8 7 B
即
P r 1 2 1 0 8 m 0 1 W .5 1 8 3 m 0 1 W .5 u 8 W
（5-4） 例 已知发信功率为 Pt 5W ，工作频率 f 380M0,H两z 站间 距离
d45km
G t G r 3 d ,9 L f B t L fr 2 d ,L b B tL b在自由空间传播条件下，接收机的输入电平和输入功
率。
解 由式（5-2）式得
L s 9 . 4 2 2 l4 g 0 2 5 l3 . g 8 0 13 d 7 B
技术系统。从实用化的70年代算起至今的30年中，调制方式 由(2PSK)的相移键控，发展到(1024QAM)的正交调幅方式， 其频谱利用率大大提高。目前由于新的调制方式及频带压缩技
术的使用，已使数字微波的频谱利用率大大提高。传输一路码 流为64kb/s的数字电话，已能被压缩到与一路模拟电话(带 宽4KHz)所占用的信道频谱利用率相当。进入90年代后，出 现了基于SDH的数字微波通信系统。数字微波具有建站快、 成本低、不须铺设线路的特点，尤其适合于紧急通信、临时通 信、无线接入等用途。
编码技术在卫星通信中的信号增强
编码技术在卫星通信中的信号增强一、编码技术在卫星通信中的重要性编码技术是卫星通信系统中不可或缺的一部分，它对信号的增强和质量的保证起着至关重要的作用。
在卫星通信领域，信号传输距离远、环境复杂，因此信号在传输过程中容易受到各种干扰和衰减。
编码技术能够通过增加冗余信息来提高信号的鲁棒性，从而确保信息在恶劣条件下的可靠传输。
1.1 卫星通信系统概述卫星通信系统是一种利用人造卫星作为中继站来实现地球上两点或多点之间的通信。
这种通信方式具有覆盖范围广、建设成本相对较低、不受地理环境限制等优点。
随着全球信息化的发展，卫星通信在事、民用、商业等多个领域发挥着越来越重要的作用。
1.2 编码技术的核心作用编码技术在卫星通信中的核心作用主要体现在以下几个方面：- 错误检测与纠正：通过特定的编码方式，可以在接收端检测并纠正一定数量的错误，提高通信的可靠性。
- 信号增强：编码可以增加信号的冗余度，使得信号在传输过程中更加稳定，减少因干扰和衰减导致的信号损失。
- 数据压缩：高效的编码技术可以对数据进行压缩，减少传输所需的带宽，提高频谱利用率。
二、卫星通信中常用的编码技术在卫星通信中，有多种编码技术被广泛应用，每种技术都有其独特的优势和应用场景。
2.1 卷积码卷积码是一种常用的前向纠错编码方式，它通过有限状态的移位寄存器来生成冗余比特。
卷积码具有结构简单、实现方便、性能优越等特点，在卫星通信中被广泛采用。
2.2 Turbo码Turbo码是一种迭代解码的前向纠错编码方式，它由多个卷积码子码器和迭代解码器组成。
Turbo码能够接近香农极限，提供非常高的错误纠正能力，适用于高数据速率的卫星通信系统。
2.3 LDPC码低密度奇偶校验（LDPC）码是一种具有稀疏奇偶校验矩阵的线性编码方式。
LDPC码具有接近香农极限的性能，且在实际应用中具有较低的复杂度和良好的错误纠正能力，是现代卫星通信系统中的热门选择。
2.4 极化码极化码是一种新型的线性编码方式，它通过极化变换将原始信道转换为多个更简单的信道。
信息论与编码技术第五章课后习题答案
信源符 符 号 概 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 第 六 次 第 七 次 二元码
号 xi 率 pi
分组 分组 分组 分组 分组 分组 分组
x1
1/2
0
0
x2
1/4
0
10
x3
1/8
0
110
x4
1/16
0
1110
x5
1/32
1
0
1
x6
1/64
1
0
1
x7
1/128
1
1
x8
1/128
（5）香农码和费诺码相同
(1/8)+0* (1/8)＝2/3
p0 ＝p(0| a0)*p(a0)+ p(0| a1)*p(a1)+ p(0| a2)*p(a2)+ p(0| a3)*p(a3)=1*(1/2)+ (1/2)* (1/4)+ (1/3)* (1/8)+0*
(1/8)＝2/3
p1 ＝p(1| a0)*p(a0)+ p(1| a1)*p(a1)+ p(1| a2)*p(a2)+ p(1| a3)*p(a3)=0*(1/2)+ (1/2)* (1/4)+ (2/3)* (1/8)+1*
8
∑ 解：（1） H ( X ) = − pi log pi = 1.984 （bit/信源符号） i
(2) 每个信源使用 3 个二进制符号，
出现 0 的次数为：
出现 1 的次数为：
所以：P(0)=
，P(1)=
(3) 因为 K = 3 ，所以 η = 0.661
(4) 相应的香农编码 信 源 符 号 符 号 概 率 累 加 概 率 -Logp(xi)
微波信号的传输与处理技术
微波信号的传输与处理技术随着科技的发展，我们生活中越来越多的物件开始渐渐涉及到无线网络，而所有的机器设备感知和交互所需要的网络都是通过微波信号进行传输与处理。
微波信号是一种高频电磁波，可以在短距离范围内进行高速传输并保持稳定。
本文将介绍微波信号的传输和处理技术。
一、微波信号的传输对于微波信号的传输而言，我们首先需要将信号以一定的方法传输至特定的接收设备中，这个过程涉及到一些技术的细节。
1.微波天线微波天线是一种能够收发微波信号的装置，在微波信号的传输过程中，微波天线起到了相当重要的作用。
如同手机必须配备天线才能接收网络信号一样，微波天线也可以增强信号的稳定性和传输速度。
微波天线的种类有很多，包括方形天线、圆形天线和梯形天线等，根据所需的传输距离和传输速度进行选择。
2.信号传输媒介微波信号的传输媒介包括了空气、电缆和光纤等。
微波信号通过空气传输的速度最快，但是信号传输过程中会受到风吹和其他因素影响，造成信号质量变差。
电缆能够保证传输的稳定性，但是在距离较远的情况下，信号会因为受到张力或弯曲而发生信号质量降低的情况。
光纤传输速度更快，信号传输的稳定性也更好，但是光纤价格昂贵，使用时需要考虑经济成本。
3.传输距离微波信号传输的距离是根据天线的收发距离来决定的。
传输距离过长会造成信号衰减，降低传输速度和质量，因此需根据不同的传输距离选择正确的天线和传输媒介。
二、微波信号的处理在微波信号的传输过程中，经常需要对这些信号进行处理，以达到预期的传输目标。
1.滤波器滤波器是处理微波信号的基本工具，它能够从传输信号中过滤掉一些噪声和干扰信号。
在信号的传输过程中，由于环境差异和设备的不同等原因，会导致噪声的出现，影响信号的传输速度和质量。
为了过滤这些噪声，我们需要使用滤波器对信号进行处理。
2.功率放大器功率放大器用于增强微波信号的强度。
当信号的传输距离较长或信号受到遮挡时，信号强度会降低。
为了保证信号传输的质量和速度，我们需要使用功率放大器来增强信号的强度，以保证信号能够稳定地到达接收设备。
《微波通信与卫星通信》课程作业部分答案
《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。
浅析编码调制技术在微波通信中的应用
块状编码调制是产生多维星座的一种技术 ， 既有 大的距 离 ， 也就是 良好的差错性能 ， 又有常规 的结 构 ， 它提 供了有效的平行 的称为分级解码的解调结构 。块状编码本身得 到许多元信号集
的卡 特 逊 积 的 一 个 子 集 。分 级 的 结 构 使 解 调 算 法有 可 能 基 于 将
高的处 理速度 ， 这种结构 可能表 明有附带的益处 。
２２ ． 网 格 编 码 调 制
将冗余 比特插入所传输的信 号星座的多状态数字 中 ，特别是集 中在那些距离最近 的符 号点 ，这样就得到更好的功率／ 频谱利用
率 。这种技术称为编码调制技术 。
１ 编 码调 制 类 型
网格编码调制是利用编码率 为 ｎ（ ＋ ） ／ｎ １ 的格栅码卷积码及码
在 多级编码调制 中 ， 第一级采用冗余 度较高的卷积码 ， 第二 级采用冗余度较低 的卷积码 ， 或只加奇偶 校验 ， 其余各 级甚 至不 编码 ， 因而 ＭＬ Ｍ 方式 的冗余 度 比 Ｔ Ｍ低 ， 编码增益 与 ４ — Ｃ Ｃ 但 Ｄ
Ｔ Ｍ相 当 ， Ｃ 编译码器所需 电路规模都 比 ４ — Ｃ Ｄ Ｔ Ｍ小 ， 因而得到了
几里德 距离 ” 对 较低 的级完 成编码 。 以 ， 如， 所 总的差错性 能被
改善 了。
作 者 简介 ： 王
或 ， ，９ ６年 出 生 ，０ ４年 毕 业 于 北 京 广 女 １７ ２０
播 学院， 工程 师 ，３０ １ 山西 省 太 原 市 ０００ ，
・
３ ・ ９
字 与调制信号间的映射关 系以实现编码与调制相结合的方法 。 在 信息接收端 ， 已调波解 调后 ， 对 进行பைடு நூலகம் 映射变换 ， 原成 还
无线通信中的信号处理与编码技术研究
无线通信中的信号处理与编码技术研究近年来，无线通信技术的快速发展为人们的日常生活带来了诸多便利，而其中的信号处理与编码技术作为无线通信系统中的关键环节，也受到了越来越多的关注和研究。
本文将探讨无线通信中的信号处理技术和编码技术的研究现状以及其应用前景。
一、信号处理技术在无线通信中的应用在无线通信中，信号处理技术广泛应用于信号检测、信道估计、自适应调制、多天线技术等方面。
首先，信号检测是无线通信系统中的基本任务之一，其目的是通过对接收信号进行处理，从而实现对发送信号的恢复。
常用的信号检测方法包括最大似然估计、卡尔曼滤波器和神经网络等。
这些方法能够对干扰、噪声等因素进行抑制，提高信号的检测性能。
其次，信道估计是无线通信系统中重要的技术之一。
由于无线信道的特殊性，信号在传输过程中会受到多径效应、多普勒频移等影响，导致信道参数发生变化。
因此，利用信道估计技术可以准确地估计信道参数，从而实现对信号的可靠传输。
常用的信道估计方法包括最小二乘法、最大似然估计和卡尔曼滤波等。
此外，自适应调制是一种根据信道状态动态地选择最佳调制方式的技术。
在普通的无线通信系统中，往往采用固定的调制方式，无法适应信道状态的变化，导致传输性能下降。
而自适应调制技术通过根据信道的变化，灵活地调整调制方式，从而在不同信道条件下提供较高的传输速率和可靠性。
最后，多天线技术是一种利用多个天线进行通信的技术。
通过使用多天线，可以提高通信系统的容量和可靠性，并且可以有效地抑制干扰和提高信号质量。
常用的多天线技术包括空时块码、空时编码和波束成形等。
二、信号处理技术的研究现状目前，信号处理技术在无线通信领域的研究已经取得了很大的进展，并且在实际应用中取得了广泛的应用。
在信号检测方面，研究人员提出了大量的算法和方法，例如基于发射方向的最大似然估计算法、基于学习的神经网络方法等。
这些方法能够有效地解决信号检测中的问题，并提高系统的性能。
在信道估计方面，研究人员提出了各种各样的算法和模型。
微波与卫星通信概述
一条微波中继信道是由终端站、中间 站和再生中继站、分路站及电波空间组成， 如图1-3（a）所示。
终端站：是指一条微波电路的首、尾
两地，一般都设在省会以上的大城市。终 端站只对一个方向收信和发信，收信和发 信共用一副天线。
它的作用是将数字复用设备送来的基
带信号或由电视台送来的视频及伴音信号， 调制到微波频率上并发射出去。或者反之， 将收到的微波信号解调出基带信号送往复 用设备，或将解调出的视频信号及伴音信 号送往电视台。
·GSM1800频段 1710~1785MHz (移动台发、基 站收) 1805~1880MHz（基站发、移动台收）
②中国联通数字CDMA系统频率安排如下： 825~835MHz (移动台发、基 站收) 870~880MHz（基站发、移动台收） 其中载频间隔为1.25MHz。
③ 中国3G系统频段使用安排如下：
应一些地方的小容量的信息交换而设置的， 设备简单，投资小，这样可满足一些中小 城市与省会以上城市进行信息交流，这种 站型一般很少设置。
③中间站：是微波通信线路数量最多
的站型，一般都有几个到几十个。中继站 的作用是将信号进行再生、放大处理后， 再转发给下一个中继站，以确保传输信号 的质量。
所以，中继站又叫再生站。由于中继
① GSM系统将900MHz和1800MHz频 段按FDMA方式划分成多个载波频道，具 体频道分配如下：
·GSM900频段 890~915MHz (移动台发、基 站收) （25M带宽） 935~960MHz（基站发、移动台收） （25M带宽）
其中相邻频道间隔为200kHz，每个频道采用时分多 址接入方式共分为8个时隙，即为8个物理信道，可见每 个物理信道占用带宽为（200kHz/8）=25kHz。GSM系统 采用等频道间隔配置方式，共25M/200K=124个频道， 124*8=992个物理信道。
量子通信中的信号处理与编码技术
量子通信中的信号处理与编码技术在当今科技飞速发展的时代，量子通信作为一项具有革命性的技术，正逐渐从理论走向实际应用。
量子通信凭借其独特的安全性和高效性，为信息传递带来了前所未有的可能性。
而在量子通信中，信号处理与编码技术则是实现可靠、高效通信的关键所在。
量子通信的基本原理基于量子力学的奇妙特性，如量子纠缠和量子态的不可克隆性。
这些特性使得量子通信在理论上能够实现绝对安全的信息传输。
然而，要将这些理论优势转化为实际可行的通信系统，就离不开精妙的信号处理和编码技术。
在信号处理方面，首先要面对的挑战就是如何有效地检测和测量量子态。
由于量子态的脆弱性和易受干扰性，对量子信号的检测需要极高的灵敏度和精度。
目前，常用的检测方法包括单光子探测器和超导量子干涉仪等。
这些探测器能够捕捉到极其微弱的量子信号，但同时也对环境噪声和干扰非常敏感。
为了提高检测的准确性，信号处理算法起着至关重要的作用。
例如，通过滤波算法去除噪声，以及采用纠错算法来纠正由于干扰导致的测量误差。
编码技术在量子通信中同样具有举足轻重的地位。
量子编码的目的是在有限的量子资源下，尽可能提高信息传输的效率和可靠性。
其中，量子纠错码是一种重要的编码方式。
它通过引入冗余信息来检测和纠正量子态在传输过程中发生的错误。
与传统的纠错码不同，量子纠错码需要考虑量子力学的特殊规律，例如量子比特的叠加态和纠缠态。
常见的量子纠错码有表面码、CSS 码等。
这些编码方式在提高量子通信的可靠性方面发挥了重要作用，但同时也增加了编码和解码的复杂性，对计算资源和硬件实现提出了更高的要求。
除了量子纠错码，量子密钥分发中的编码技术也值得关注。
在量子密钥分发中，信息通常以光子的偏振态或相位等物理量进行编码。
例如，BB84 协议就是一种广泛应用的量子密钥分发协议，它通过随机选择两种不同的基来编码信息，从而在通信双方之间建立安全的密钥。
为了提高密钥生成的效率和安全性，还发展出了诸如诱骗态协议等改进方案。
无线通信系统与技术第5章微波与卫星通信系统PPT课件
•基带转接方式：将接收到的微波信号首先 通过混频器下变频至中频，经过解凋、采 样判决后，得到基带数字信号，然后将恢 复的基带码流重新调制，经混频器上变频 至微波发射频率，将信号放大后再通过天 线发射出去。
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图5-4 再生转接式中继站框图
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5.1.2 微波传播特性
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2．卫星通信的特点
① 通信距离远，建站成本与通信距离无关。 ② 以广播方式工作，便于实现多址联接。 ③ 通信容量大，能传送的业务类型多。 ④ 可以自发自收进行监测。
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• 卫星通信具有以上的特点，在具体实施中 也给技术上带来了一些难点。 ① 需要先进的空间技术和电子技术。 ② 要解决信号传播时延带来的影响。
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③ 沿线附近卫星地面站的位置、同步卫星 轨道指向和工作频率，有关飞机场、雷达站 等设施的位置、工作频率和通讯设施，它们 涉及与线路相互干扰的问题； ④ 沿线的地形、地物、气候等情况，它们 对电波传播和接收信号的衰落特性均有影响。
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5.2 卫星通信系统
• 卫星通信是地球站之间利用通信卫星转发 信号的无线电通信，是现代通信的重要手段。
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• 用11/14GHz与4/6GHz相比，其具有以下 优点。 ① 由于不同于地面中继线路所用频段，因 此不存在与地面网干扰问题。
Page 47
② 若地球站及卫星的天线尺寸一定， 11/14GHz波束宽度比4/6GHz的一半还窄。 ③ 相同尺寸的卫星天线的增益，接收时是 4/6GHz的5.33倍，发射时是9.15倍，总的 改善为16.9dB。
1．地形地物对微波传播的影响
• 微波中继通信系统中的微波主要在靠近地 表的大气空间传播，因而地形地物对微波会 产生反射、折射、散射、绕射和吸收现象。
第05章数字微波中继通信与卫星通信解析
第一种方法：每个地球站对其他地球 站的通信分别使用不同频率的载波，即与 几个站通信就发几个载波。 第二种方法：每个地球站把发送到其 他地球站的电话信号分别复用到基带的某 一指定频段上，而后调制到一个载频上， 每个地球站只发射一个载波，这个载波包 含了其余地球站的全部信息，因而接收端 要接收整个频带的信息，再从中取出与本 站有关的信息。
（2
经分析可得如下结论：在信噪比相同
的情况下，多相调制的相数越多，误码率
越高。对不同的调制方式，当已调波相量
点数相同时， M-QAM、M-PSK、M-ASK
误码率依次增高。
5.2 卫 星 通 信
5.2.1 卫星通信概述
卫星通信是利用地球卫星作为中继站 转发微波信号，在两个或多个地球站之间 进行通信。
（3
发射系统由大功率放大器、激励器、发射 波合成器、上变频器及自动功率控制电路 等组成。 （4 由于卫星转发器的发射功率只有几瓦 至几十瓦，卫星天线的增益小，卫星转发 的信号经下行线路约4万公里的传输，衰减 达 200dB，因此信号到达地球站时已极微 弱，只有10～17瓦或10～18瓦左右。
5.2.3
1
国际电联对卫星通信应用的各个频段 有详尽建议。 6/4GHz 频段：上行 5.925~6.425GHz, 下行 3.7~4.2GHz。
2
卫星通信的技术体制涉及以下几方面 的问题：基带信号和多路信号的复用方式、 调制方式、多址连接方式及信道分配技术。
3．频分多址（FDMA）
FDMA方式是网内各地球站共用一个 转发器，将卫星转发器的可用带宽分割成 若干互不重叠的部分，分配给各个地球站 使用。 （1）频分多路/调频/频分多址 （FDM/FM/FDMA 这种方式有两种不同的构成方法：
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可见每个监督码元是本码组中某些信 息码的模2加之和，换句话说每个信息码元 将受到几个监督码元的多重监督。
从中我们可以得出这样的结论，(n,k) 分组码的监督位只能监督本码组中各信息 码元，而对本码组之前以及之后的码组不 够成监督关系。
(3) 监督码的形成与检测
例如已知一个（7，4）分组码的4个信 息码元（a6 a5 a4 a3）= (0110), 那么根据 式（5-1）可求出（a2 a1 a0）=（011）， 这样就构成(7,4)分组码的一个码组（a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0）= （0110 间的约束关系分：分组码、卷积码。
分组码：将每k个信息码元分为一组， 然后按一定的规律产生r个监督码元，那么 分组码的长度n = k+r, 通常用符号（n,k） 表示。在分组码中，监督码元仅监督本码 组中的信息码元。
卷积码：每组的监督码元不但与本组 码的信息码元有关，而且还与前面若干组 信息码元有关，即不是分组监督，而是每 个监督码元对它的前后码元都实行监督。
5.2.2 分组编码与交织技术
1．线性分组码
线性分组码是指将每k个信息码元分为 一组，然后按一定的规律产生r个监督码元， 那么分组码的长度n = k+r，其中分组码的 监督位与信息位之间呈现线性关系，即可 以用一组线性方程来描述。
分组码的结构如下： an-1，an-2，….，ar，ar-1，ar-2，….， a0
检错重发也称为自动请求重发 （ARQ），它是指在接收端检测到接收信 息出现差错之后，通过反馈信道要求发送 端重发原信息，直到接收端得到正确信息 为止，从而达到纠错的目的。
(3) 使用FEC和ARQ技术的混合方式
在此种方式中，当接收端检测到所接 收的信息存在差错时，只对其中少量的错 误自动进行纠正，而超过纠正能力的差错 仍通过反向信道发回信息要求重发此分组。
第五章 编码与信号处理技术
主要讲述的内容： ① 信源编码与信道编码技术； ② 信号处理技术：数字话音内插 （DSI）技术和回波控制技术。
5.1
信源编码技术
5.2
信道编码技术
5.3
信号处理技术
5.1 信源编码技术
所谓信源编码指首先将话音、图象等 模拟信号转换成为数字信号，然后再根据 传输信息的性质，采用适当的编码方法。 为了降低系统的传输速率，提高通信系统 效率，就要对话音或图象信号进行频带压 缩传输。
在数字系统中所采用的话音信号的基 本编码方式包括三大类：波形编码、参数 编码和混合编码。
在表5-1中给出一些微波与卫星系统中 所采用的语音编码情况。
5.2 信道编码技术
信道编码是指在数据发送之前，在信 息码中每隔一定的比特增加一些冗余比特 以此作为监测码元或检验码元，这样当出 现误码时，可供接收端进行纠错或检出错 误信息，以克服传输中由干扰、衰落、噪 声等因素造成的影响。
a 2 a 6 a 5 a 4 a1 a 6 a5 a3 a a a a 6 4 3 0
(5-1)
其中 代表模2加。 例如第一个方程 (1 0 0) =(1 1 1)+ (1 1 0)+ (1 0 1) (1 1 1) (1 1 0) + (1 0 1) 100
● 由于系统中的信号传输环境非常恶 劣，时常会遇到雨、雾等不利气候条件的 影响，因此要求信源编码的算法本身具有 较好的抗误码性能，以保证话音传输质量；
● 不同的压缩编码方式所采用的基本 算法不同，程序实现的复杂程度也不相同， 应选用复杂程度适中的算法和程序，便于 电路的集成化。
5.1.2 微波与卫星通信采用的信 源编码方式及特点
可见可以用其中的7种组合分别表示7 位码中出现一位差错的位置，而其余的一 种组合（一般为000）代表这7位码全部正 确。这样便确立了（7，4）分组码的信息 位与其监督位之间的监督关系。
(2) (7,4)线性分组码的监督关系
a6，a5，a4， a3，a2，a1，a0
由表5-2可知信息码与监督码之间的关 系为
图中前面k位(an-1，an-2，….，ar)为 信息位， 后面附加r个监督位（ar-1，ar-2，….， a0）。 (n,k)
(1) (7,4)分组码
（7，4）分组码的码长为7个码元，其 中有4个码元作为信息码分别为a6 a5 a4 a3， 而监督码元占用了三个码元a2 a1 a0。
我们知道三个码元共有23=8种不同的 排列组合。如表5-2所示（S1 S2 S3称为校正 子，在后面介绍）。
5.2.1 信道编码的目的
1．差错控制
所谓差错控制是指当信道差错率达到 一定程度时，必须采取的用以减少差错的 措施。
(1) 前向差错控制（FEC）
前向差错控制又称为自动纠错，它是 指检测端检测到所接收的信息出现误码情 况下，可按一定的算法，自动确定发生误 码的位置，并自动予以纠正。
(2) 检错重发（自动请求重发—ARQ）
2．常用的信道编码方式
从不同的角度出发，纠错编码可有不 同的分类方法。
(1) 按码组的功能分：检错码、纠错 码。 (2) 按码组中监督码元与信息码元之 间的关系分：线性码、非线性码。
线性码：可以用一组线性代数方程联 系起来，几乎所有得到实际应用的都是线 性码 非线性码：正在研究开发，实现起来 困难
5.1.1 微波与卫星通信系统对信 源编码的要求
数字微波通信系统：采用最基本的语 音编码方式为脉冲编码调制，即以奈奎斯 特抽样定理为基准，将频带宽度为 （300~3400Hz）的语音信号变换成为 64kb/s的数字信号，这就是标准的PCM编 码方式。
数字卫星通信系统：由于通信卫星所 处的环境特殊，因此在卫星系统的传输中， 会受到如多径衰落、多普勒效应等因素的 影响。
具体要求如下： ● 在有限的频带内，尽量提高频谱利 用率，一般数字微波通信系统的编码速率 为64 kb/s，数字卫星通信中的编码速率可 在16～64 kb/s范畴，而在卫星移动通信的 编码速率在1.2～9.6kb/s之间；
● 在一定编码速率下，尽可能提高话 音质量；
● 应对编解过程所用时间进行严格控 制，因而采用编解码时延较短的方案，并 要求限制在几十毫秒之内；