数字传输技术 第5章

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1、第5章无线传输技术5.1引言5.2无线传输理论5.3微波中继传输的基本概念5.4卫星传输的基本概念5.1引言无线电通信就是不用导线，而利用电磁波振荡在空中传递信号，天线就是波源。电磁波中的电磁场随着时间而变化，从而把辐射的能量传播至远方。5.2无线传输理论5.2.1无线电波传播特性1.电波传输所涉及的地球大气层大气层又叫大气圈，地球就被这一层很厚的大气层包围着。大气层的空气密度随高度而减小，越高空气越稀薄。大气层的厚度大约在1000千米以上，但没有明显的界限。整个大气层随高度不同表现出不同的特点，分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层，再上面就是

2、星际空间了。除此之外，还有两个特殊的层，即臭氧层和电离层。臭氧层距地面20至30千米，实际介于对流层和平流层之间。电离层很厚，大约距地球表面80千米以上。电离层对电磁波影响很大，我们可以利用电磁短波能被电离层反射回地面的特点，来实现电磁波的远距离通讯。2.无线电波的传播方式和特性第2章已介绍了无线电波有4种主要传播方式，即地波传播，天波传播、空间波传播和散射波传播。尽管电磁波的波长不同，其传播方式和特点也不同，但电磁波在传播过程中有以下共同特性：（1）电磁波在均匀介质中沿直线传播。（2）能量的扩散与吸收。5.2.2无线信道噪声与衰落我们将信道中不需

3、要的电信号统称为噪声。传输系统中没有传输信号时也有噪声，噪声永远存在于系统中。1.噪声的分类图5-1噪声分类图2.噪声指标的分配信道的传输质量不仅取决于信号功率的大小，而且与信道中所存在的噪声功率的大小有关。在无线通信系统中是用载噪比来描述他们之间的关系。载噪比是指信号载波功率与噪声功率之比。通常用符号C/N来表示。载噪比越低，误码率就越高，信道的传输质量就越。噪声干扰按其性质可以分为固定恶化干扰、恒定恶化干扰和变化恶化干扰，对噪声干扰的这种分类法是与数字无线信道传播特点相适应的。3.常见噪声类型（1）白噪声白噪声是指在较宽的频率范围内，各等带宽的

4、频带所含的噪声能量相等的噪声。白噪声的功率谱密度在整个频域内均匀分布，所有频率具有相同能量。（2）高斯噪声高斯噪声是指它的概率密度函数服从高斯分布。（3）高斯白噪声如果一个噪声，它的幅度分布服从高斯分布，而它的功率谱密度又是均匀分布的，则称它为高斯白噪声。（4）窄带高斯噪声当高斯噪声通过以wc为中心角频率的窄带系统时，就可形成窄带高斯噪声。4.衰落原因与分类（1）慢衰落在无线信道传播环境中，电波在传播路径上遇到起伏的山丘、建筑物、树林等障碍物阻挡，形成电波的阴影区，就会造成信号场强中值的缓慢变化，引起衰落，通常把这种现象称为阴影效应，由此引起的衰落

5、又称为阴影慢衰落。慢衰落产生的原因：一是路径损耗，这是慢衰落的主要原因；二是障碍物阻挡电磁波产生的阴影区，因此慢衰落也被称为阴影衰落；三是天气变化、障碍物和移动台的相对速度、电磁波的工作频率等有关。（2）快衰落移动台附近的散射体（地形，地物和移动体等）引起的多径传播信号在接收点相叠加，造成接收信号快速起伏的现象叫快衰落。快衰落细分为：①时间选择性衰落（快速移动在频域上产生多普勒效应而引起频率扩散）②空间选择性衰落（不同的地点、不同的传输路径衰落特性不一样）③频率选择性衰落（不同的频率衰落特性不一样，引起时延扩散）。④多普勒效应。多普勒效应指相对运动

6、体之间有电波传输时，其传输频率随瞬时相对距离的缩短和增大而相应增高和降低的现象。5.抗衰落技术无线电波传播中的衰落现象及其随机性给中继传输带来不利的影响，因此，人们在研究电波传播统计规律的基础上，提出各种对抗电波衰落的技术。抗衰落技术一般用分集接收技术来实现。分集接收就是采用两种或两种以上的不同的方法接收同一信号，以减少衰减带来的影响，是一种有效的抗衰落的措施。分集接收主要有空间分集和频率分集。（1）空间分集空间分集指在接收端架几副高度不同的天线，利用电磁波到达各接收天线的不同行程来减少衰减。这种方法通常应用在大通路的微波干线上。（2）频率分集频率

7、分集是用两个以上的频率同时传送一个信号，在接收端对不同频率的信号进行合成，利用电磁波在不同频率下的不同行程来减少或消除影响。（3）自适应均衡技术均衡就是接收端的均衡器产生与信道特性相反的特性，用来抵消信道的时变多径传播特性引起的干扰。均衡可分为时域均衡和频域均衡两种。5.2.3无线电波传播损耗无线电波的传输频段见表5.2-11.常用的无线电波传播损耗（1）自由空间传播损耗通常把电磁波在真空中的传播称之为“自由空间传播”。也就是说，把大气看成为近似真空的均匀介质，电磁波沿直线传播，不发生反射、折射、绕射和散射等现象，这时在大气中的传播就等效于自由空间

8、传播，其能量会因向空间扩散而损耗。如示意图5-6所示：图5-6自由空间传播损耗由电磁场理论可知，若无方向性（也称全向天线）