现代通信理论与新技术(一)

现代通信理论与新技术（一）

目录

第一章绪论 (2)

1.1 卫星通信简介 (3)

1.2 光纤通信简介 (3)

1.3 移动通信简介 (4)

第二章光纤传输网技术 (6)

2.1 基本概念 (6)

2.2 光纤通信的基本原理 (7)

2.3 SDH光传输网 (11)

2.4 大容量光传输技术 (13)

2.4.1 波分复用 (13)

2.4.2 光时分复用（OTDM）技术 (14)

2.4.3 光码分复用（OCDM）技术 (15)

2.4.4 光交换技术 (15)

第三章数字微波通信技术 (16)

3.1 基本概念 (16)

第一章绪论

按消息传送的方向与时间划分（单工通信、半双工通信和全双工通信）

有线信道：通信损害是噪声

无线信道：通信损害主要是干扰

多路复用：频分多路复用（FDM）和时分多路复用（TDM），另外还有统计时分多路复用（STDM)和波分多路复用（WDM)技术。

STDM根据用户实际需要动态地分配线路资源，因此也叫动态时分多路复用或异步时分多路复用。

分类：WDM系统按工作波长的波段不同可以分为两类：一类是在整个长波长波段内信道间隔较大的复用，称为粗波分复用（CWDM）；另一类是在1550nm波段的密集波分复用（DWDM）。

构成形式：WDM系统基本构成主要有两种形式：即双纤单向传输和单纤双向传输。

噪声：信道中不需要的电信号的统称

*加性噪声：人为噪声、自然噪声（包括雷电、磁暴、宇宙射线、太阳黑子）、

热噪声

随机噪声：单频噪声脉冲噪声起伏噪声

1.1卫星通信简介

同步轨道是卫星处于地球赤道上空35860km处的圆形轨道，卫星在这个轨道上绕地球一周的时间恰好为24个小时，卫星与地球处于相对静止状态，两者同步运行，这种卫星也称为地球同步卫星。

低轨道：200-2000KM

中轨道：2000-20000KM

卫星通信的缺点：有星蚀和日凌中断现象。

1.2光纤通信简介

光缆出厂长度为1～5 km。

再生站：弥补光波在传输过程中的损耗，

光纤通信的优点：（1）传输频带宽，通信容量大。

（2）损耗低，中继距离远。

（3）抗干扰能力强，无串话。

（4）保密性强。

（5）线径细，重量轻。

1.3移动通信简介

分类：按应用环境分类：陆地、海上、空中移动通信。

按服务对象分类：民用、军用、专用移动通信。

•按技术设备和服务对象综合分类

(1) 公众移动电话系统(2) 无绳电话系统

(3) 无线寻呼系统(4) 专用移动通信系统

(5) 无中心个人移动通信系统

利用无线电波进行信息传输

（1）位置不受束缚。

（2）易受路径损耗，阴影衰落和多径干扰的影响

（3）易受多普勒（Doppler）频移的影响

❖复杂的干扰环境

（1）外部干扰（天电干扰、工业干扰和信道噪声）

（2）系统本身和不同系统之间的干扰

❖频谱资源与业务量的需求的矛盾

无线移动通信发展面临的基本问题：信源压缩、信息传输

TD-SCDMA移动通信系统演进-HSPA技术包括高速下行分组接入(High Speed Downlink Packet Access，HSDPA)技术和高速上行分组接入(High Speed Uplink Packet Access，HSUPA) 技术

TD-LTE系统：采用了先进的OFDM和MIMO技术。

5G：总数据速率或区域容量：至少是4G的1000倍

边缘速率或5%速率：至少是4G的100倍，即用户体验速率为0.1-1Gbps，足以满足高清

视频流的传输服务要求

峰值速率：网络能提供的最大数据速率为数十Gbps

频谱效率：提高5-15倍

能量效率：提高100倍

提高蜂窝网络总容量：

减小单小区覆盖区域，提高频谱复用度(宏蜂窝、小蜂窝、微蜂窝、中继站、飞蜂窝异构网络分层重叠部署)

充分利用空间资源，增加物理传输信道规模(如大规模MIMO技术、空间调制技术、协同MIMO技术、分布式天线系统、干扰管理机制等)

利用各种途径寻求可用频谱资源(如认知无线电、毫米波通信、可见光通信等)

进一步提高频谱效率(如高阶调制、自适应调制编码)

公认5G的核心技术至少应包括：

高密度异构网络(ultra-densification HetNets)

大规模MIMO (massive multiple-input multiple-output)

同时同频全双工通信(all-duplex communication)

毫米波、可见光传输(mmWave transmission, VLT)

此外，还包括传输波形设计、网络架构虚拟化、频谱效率和能量效率提升技术等

大规模MIMO：既能实现小区内空间复用(intra-cell spatial multiplexing)，也能实现小区间干扰抑制(inter-cell interference mitigation)

第二章光纤传输网技术

2.1 基本概念

以光波为载体，以光导纤维为传输媒介的一种通信方式。

1970光纤通信元年。

即波长在0.8μm～1.8μm之间，属于近红外波段

（1）0.85μm称为短波长波段

（2）1.31μm和1.55μm称为长波长波段

光纤通信的缺点

光纤质地脆、机械强度低

要求比较好的切断、连接技术

分路、耦合比较麻烦

光发射机的作用就是进行电/光转换，并把转换成的光脉冲信号码流输入到光纤中进行传输。光源器件一般是发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）。

光接收机的作用就是进行光/电转换。把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。光收器件一般是PIN光电二极管和APD雪崩光电二极管。