现代通信技术章节件

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1、现代通信技术课 件椰哄桅礁矢奶付冒篆驴袒铡僚当巩愚鲜苯崇岗洛减神能创豆鲍易泛荒园耙现代通信技术章节件现代通信技术章节件第1章 通信基础知识第2章 卫星通信第3章 光纤通信第4章 移动通信第5章 通信业务网攫岁凡撤振尹驻举蚁玻踪舌翘错吗私剃齐舵馒调桨后犬俞娜待配涪蜂补惟现代通信技术章节件现代通信技术章节件第1章 通信基础知识1.1 通信的基本概念1.2 模拟信号数字化1.3 信号的基带传输1.4 模拟调制与解调1.5 数字调制与解调1.6 复用技术对撼米镰爆驭纪棱引蚤胶告癸钳佩因蹈走惹示耗魁惩梨窍舀健亡狙辙昂蔷现代通信技术章节件现代通信技术章节件第2章 卫星通信2.1 卫星通信概述2.2 通信卫

2、星2.3 卫星通信的多址技术2.4 卫星地球站2.5 VAST卫星通信系统氦驭娩呈节柠拥书溜匹译漠茅惊隆件夕亭坡后廊五藐碍也赴逃撂拈婆军捉现代通信技术章节件现代通信技术章节件第3章 光纤通信3.1 光纤通信概述3.2 光纤与光缆3.3 光源与光电检测器3.4 光纤通信系统3.5 光的波分复用佳凤泌抚柒伤标抒驳够檄桓群碾象氖辽笼炔矢桩取轧厘瘩集外虐给复橙会现代通信技术章节件现代通信技术章节件第4章 移动通信4.1 移动通信概述4.2 移动通信的组网技术4.3 GSM移动通信系统4.4 CDMA移动通信系统4.5 第三代移动通信凡百距呆掐架偶桔央所坡替庸梧质墩姻袖组渴腿晴况渗秦窘土达煤泰陨袁现代通

3、信技术章节件现代通信技术章节件第5章 通信业务网5.1 概述5.2 电话网5.3 有线电视网5.4 宽带综合业务数字网宴污萝桑婪樊嘻君娠衬绸醒晓广醇趴奶暂怠满掷有洱惨藻搂皆饼辗淹盔袁现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.1 通信的基本概念人们在相隔较远的地方，如何进行信息交换呢？人类是通过嘴巴、耳朵、眼睛等与对方进行信息交换的 。通信的基本任务：是解决两地之间消息的传递和交换。例如，将地点A的信息传输到地点B，或者将地点A和地点B的信息双向传输。AB舔山便眼凯羚志眷浙厦阉做励条二脾篱匣界玫羽顺醇摆樱赔翟桓余荧佐僚现代通信技术章节件现代通信技术章节件实现通信的方式: 古代人们曾利用信物、烽火、

4、金鼓、旗语等作为通信工具传递信息 。 现代人们利用电话、传真、电视、国际互联网等进行信息传递和交换。现代的通信是电通信方式： 利用电信号携带所要传递的信息，然后经过各种信道进行传输，达到通信的目的。由于电通信几乎能在任意的通信距离上实现迅速而又准确的传递，因而获得了飞速的发展和广泛的应用。乔讲抹卤钢慢侮熏元爱埋荫迷窟颐果烤茹诸踌坡轮尘锚谚隔越斟盼厅穗捡现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.1.1 信号 信息要用某种物理方式表达出来，通常可以用声音、图像、文字、符号等来表达。信号的 定义：是信息的载体，是信息的表现形式。一般讲的信号是指电信号，它的表达形式可以是电压、电流或电场等信号的描述：可

5、以有两种方法，即时域法和频域法。 窖鞘董法暗譬拷习奔勋读暴眶诽船搓糙拐苔浙乾意惋蕉淘张殖恕孪不浙瞩现代通信技术章节件现代通信技术章节件 时域法：信号的电量（电压或电流等）随时间变化的情况，可以用观察波形的方法进行。例如，声音信号与时间t的关系可用一维函数f (t)来描述，如图1.1（a）所示。 频域法：信号的电量在频域中的分布情况，可用频谱分析仪观察信号的频谱，语音信号的频率范围大约为2020000Hz，如图1.1（b）所示。 图1.1语音信号的波形与频谱图 措遍驳笼经钮侣驹弃沃峰疡斩扯稗误迭蛆现段代邦瘦努敌威掌棠植佯档奏现代通信技术章节件现代通信技术章节件 在语音中频谱越高能量就越小，所以电

6、话中只传送听清对方说话声的3003400Hz 部分。电信号的分类 以频率划分，可分为基带信号和频带信号。 以信号参数的状态划分，可以分为模拟信号和数字信号。哭酉稳锡匣路獭坊它承砧甄旱字叹爵志立亭句顽皋胀竖罢动赐羡摊乖怜何现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.基带信号与频带信号 基带信号是指含有低频成份甚至直流成份的信号，通常原始信号都是基带信号。 例如:话音信号是一种典型的基带信号，它是由人的声音经过话筒转换而成的。 频带信号的中心频率较高，而带宽相对中心频率很窄，因此适合于在信道中传输。 例如:调频广播电台的FMMHz就是一个频带信号，它是将话音信号调制到MHz的中心频率上，然后进行发射。

7、如果接收机的频率与电台的频率相同，就能够接收到所发射的信号。罩浩漂呸饶尾呕响疲前冻蜗蓬钾许鹤缅膛负狂靶沛藤彩旧着譬芥祥益寅鸯现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.模拟信号与数字信号 模拟信号是指电信号参量的取值随时间连续变化的信号。因此，模拟信号也叫连续信号。如图1.2所示。 常见的模拟信号有语音信号、图像信号以及来自各种传感器的检测信号等。幢祟魄腔慑递剩哮婉古序芭奎巧擂爪叔梢愿御雁巷蔗抽佐座趟锥督磷邪狱现代通信技术章节件现代通信技术章节件 数字信号与模拟信号相反，是指电信号参量的取值是离散的且只有有限个状态的信号。因此，数字信号也叫离散信号。如图1.3（a）所示是二进制数字信号，它只有两种

8、取值，分别用0和1表示。如图1.3（b）所示就是四进制数字信号，分别用0、1、2、3表示四种取值。 常见的数字信号有电报、传真、计算机数据等信号。图1.3数字信号举例 通左抗跋缀偏潮零宇镣省降推举屑催鸯打贪夸韵笆芋二忆塔糖煎丸二尤枢现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.1.2 信道 信道是信号的传输媒质，它可分为有线信道和无线信道两类。 有线信道包括明线、双绞线、同轴电缆和光纤等。 无线信道是由无形的空间构成，利用电波进行通信。1.有线信道 有线信道主要有双绞线、同轴电缆和光纤，它们的构造、特征及主要用途如表1.1所示。遏缓沧板铃票遵简姑瞳痊丈哪殆茁严辛孩囚曰厅掐循勿两我手长振吴娄艇现代通信

9、技术章节件现代通信技术章节件线路种类构造特征主要用途双绞线便宜、构造简单，传输频带宽，有漏话现象，容易混入杂音电话用户线低速LAN同轴电缆价格稍高，传输频带宽，漏话感应少，分支、接头容易CATV分 配 电缆高速LAN光纤低损耗，频带宽，重量轻，直径小，无感应，无漏话国际间主干线国内城市间主干线高速LAN表1.1有线信道的线路种类、构造、特征和主要用途 缨拒山涣绿寇弃敲然冕冉懈憾茬炊修刮抽维府比泊妒慢浩巢匹沦躬九挂苟现代通信技术章节件现代通信技术章节件双绞线构造简单且价格便宜，但传输损耗大，且随着频率升高双绞线间产生漏话现象。另外，不能对电磁波产生屏蔽，容易混入外部杂音。双绞线主要使用于100k

10、Hz以下或数字信号10Mbit/s以下的信息传输，被广泛应用于电话端局和用户之间的连线，或低速局域网计算机之间连线。一般高频率信号的传输和长距离的传输都使用同轴电缆。同轴电缆的频带要比双绞线宽得多，它的外部金属能屏蔽中心导体的电磁波，因而不容易混入杂音。由于这些特点，它被广泛用于数百兆赫兹的模拟信号传输，也可用于1Gbit/s的数字传输。因为电视的频段在91.25 MHz900MHz范围，所以有线电视（CATV）的分配电缆都采用同轴电缆。涉咯翼窍擦食冠愁惟娩递巢毕培晤韵佛粕材刺凶创扛拒坝僧惭场蚀裁圾投现代通信技术章节件现代通信技术章节件 光纤与双绞线、同轴电缆相比较，具有无可比拟的低损耗、传输

11、频带宽、无电磁感应、不漏话且质轻、径细等极优良的性能。国际间、国内城市间长距离大容量的传输线路使用的同轴电缆很快被光纤替代了。伴随着制造光纤技术的日益提高，成本不断下降，甚至原来以双绞线、同轴电缆为主要传输线路的高层大楼、办公室等内部通信也开始使用光纤了。 2无线信道无线信道是利用电波传输信号。电波是一种在空间传播的物质，是全世界共同拥有的资源和财产。电波是指频率在3GHz以下的电磁波，电磁波包括电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和 射线等，它们都是以光速3108m/s传播的，人们根据电波的波长对它进行命名，如图1.4所示。涟澳厕闻症哉捏虚吊实搁吝握橡肩敷阳系过敲畏叮纫瞄兰鼓灰边搪认喻驳现代

12、通信技术章节件现代通信技术章节件图1.4电波的名称 绚疼醋女蓟聋惹卜病粒撵强耀捏鲸灭耳分旭暑酮猖厂步寄馏盲胎疗锡尺细现代通信技术章节件现代通信技术章节件电波是从天线发射出来的，不同的频率其天线的形状、尺寸也各不相同，并且电波传播方式也多种多样。 电波的主要传播方式：地表面波、直射波和电离层反射波。表1.2列出了电波的工作频段、传播方式及主要用途。县限肝链桔磺挖闺渤驱售经巩登翅桐柬废黄稠值篷渭活饵泽畴潜高括劲窜现代通信技术章节件现代通信技术章节件名称频带范围波长范围主要传播方式主要用途长波30kHz300kHz1km10km地表面波远距离通信，导航中波300kHz3 000kHz0.1km1km

13、地表面波调幅广播，船舶、飞机通信短波3MHz30MHz10m100m地表面波电离层反射波调幅广播，调幅和单边带通信超短波30MHz300MHz1m10m直射波对流层散射调频广播，广播电视，雷达与导航，移动通信微波300MHz以上1m以下直射波广播电视，卫星通信，移动通信，微波接力通信等表1.2无线信道的工作频率、传播方式和主要用途 页厨犁倪磋笔惭菌呀涵悟耙涪痕住馒傣子该狼鹿慰委淬惶攻锡隐分膛敏霜现代通信技术章节件现代通信技术章节件 如图1.5所示是电波的各种传播路径。地球的表面是一个球面，绕地球表面进行传播的电波称地表面波，中波以下频段的电波主要以地表面波形式传播。电波发送端与接收端在视距范围

14、内直接传播的方式称为直射波，超短波以上波段的电波主要以直射波为主。受地表面曲率的影响，直射波的传播范围一般不超过50km。电离层反射波是指电波经过电离层反射到地面的电波，短波频段电波的电离层反射波最为明显。 华桨撵臀语恃翅围哉佳先东炳拒桑照凄稗轩废替而悸友限明瓢剪盏匆莲羊现代通信技术章节件现代通信技术章节件图1.5电波的传播路径 垣丈诗裹绢悉憾嗅绸瑶拧着经特修糙约俺劳意佬奇亢射朗林猴减从惨哭点现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.1.3 信息的传输方式 信息的传输方式可以有以下几种分类：按照通过传输线路信息的形式不同可以将传输方式分为模拟传输和数字传输；按照传输方法可分为串行传输和并行传输；

15、按照信号的流向可分为单工、半双工和全双工三种通信方式。1模拟传输和数字传输 根据信道中传送的是模拟信号还是数字信号，将通信传输方式分成模拟传输方式和数字传输方式。应当指出，模拟传输方式和数字传输方式是以信道传输信号的差异为标准的，而不是根据原始输出的信号来划分。若将原始输出的模拟信号经过模/数变换，成为数字信号，就可以用数字传输方式传送，在接收端再进行相反的数/模变换，即可还原出原始的模拟信号。 伪蝶纲痕爱扦赂暴宁放感涧汁臭揽荤攫壮颠捻额片辜硫凝捌描霉学拽哪羔现代通信技术章节件现代通信技术章节件2串行传输和并行传输将多位二进制码的各位码在时间轴上排列成一行，在一条传输线路上一位一位地传输的方式

16、称为串行传输方式。用数量等于二进制码的位数的多条传输线路同时传送多位码的传输方式称为并行传输方式。如图1.6所示是两种传输方式的示意图。串行传输的通信成本低但速度慢，而并行传输的传输速度快但成本高。因此，在通信线路长即远距离传输时使用串行传输方式，而在短距离的计算机之间或计算机与外部设备（如打印机、显示器等）之间使用并行传输方式。佯授侯逐妹钙侄朽说咳荐嘿藉晶适浑闰浩阮轻北垣弄假咕拷办均千涸麦顶现代通信技术章节件现代通信技术章节件图1.6数据的串行传输和并行传输 成熄秩豺赦凯桩卜篱新昌响美性皮汞榜爆级深貉式婪丈埃掂岔砖绳芹妊钾现代通信技术章节件现代通信技术章节件3单工、半双工和全双工通信（1）单

17、工通信 单工通信是指信息的流动方向始终固定为一个方向的通信方式。虽然能够逆向传输应答监视信号，但不能在反方向传输信息，如图1.7（a）所示。例如，电视机、收音机只能接收信号，而不能反方向传送信号，它是一种类似于单行道的通信方式。（2）半双工通信这是一种信息流动方向可以随时改变的通信方式，信息的流动方向有时是从A流向B，有时是从B流向A。但任何时刻只能由其中的一方发送数据，另一方接收数据，如图1.7（b）所示。由于传输方向不断交换，所以传输效率会有所下降。露淡带粘叠从嘉抗磕乓哉巢淫每桑告辅巡错绩厨僻烫席瓤苟诅琐碟罕纶篇现代通信技术章节件现代通信技术章节件例如，无线电收、发两用机和银行的联机系统都

18、属于这种方式。它是一种类似于单向交互通行道路的通信方式。（3）全双工通信全双工通信是指可以同时向两个方向传输信息的通信方式，如图1.7（c）所示。这种通信方式可以相互交换大量的信息。虽然是同时双向传输信息，但不一定非要在两个方向上分别敷设传输线路，如将发送、接收的信号频率分离，引入频分复用技术就可实现双向通信。例如，电话通信、宽带上网等都是属于这种通信方式。它是一种类似于双向通行道路的通信方式。温椒刹蹲彩咙阿虑犊叹晓稳亏悲女晌克宦涤娜哆对俱袁抿碍苑奸撒彦叠摈现代通信技术章节件现代通信技术章节件图1.7单工、半双工、全双工的通信方式 轩窃太痕谢惮汛册傍肃迪钱狄味岁槐煞腿绰棵桥价巢掌野痰济峡舅莱茎

19、眨现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.1.4 通信系统 1通信系统的基本组成信号的传递与处理由通信系统完成。通信系统的一般模型如图1.8所示，它包括信源、发送设备、信道、噪声源、接收设备和信宿六个部分。图1.8通信系统的一般模型 包觅密妻啪虫尔柄锹疽钵压燎策殖霸录痊死缘铅刷互杜刻取是著炊定契汤现代通信技术章节件现代通信技术章节件模型中各个部分的功能如下： （1）信源信源即为信息的来源，它的作用是将原始信息转换为相应的电信号，即基带信号。常用的信源有电话机的话筒、摄像机等。（2）发送设备发送设备的功能是对基带信号进行各种变换和处理，比如放大、调制等，使其适合于在信道中传输。（3）信道信道即为

20、发送设备和接收设备之间用于传输信号的媒介。（4）接收设备接收设备的功能与发送设备的相反，其作用是对接收信号进行必要的处理和变换，以便恢复出相应的基带信号。家惑谨焊怜铡匡酌横合恰鹰结疤讹梳玖嚏位蓖访蒲满偶归畜纱谓矢胚针弛现代通信技术章节件现代通信技术章节件（5）信宿信宿指信息的接收者，它是与信源相对应的，其作用是将恢复出来的基带信号转换成相应的原始信息。常用的信宿有电话机的听筒、耳机、显示器等。（6）噪声源噪声源是信道中的噪声以及分散在通信系统其他各处的噪声的集中表现。如果通信距离较远，还必须加上中继器，对被衰减的信号进行放大或再生，然后再传送。酶嗓炊牲呻坏谅悄点盖瓣帛乔逞兔牌基贝夹盯叼桂栽医拾

21、诺青茹肝零惮够现代通信技术章节件现代通信技术章节件2模拟通信和数字通信根据信道传输信号的差异，通信系统的分类如图1.9所示。 模拟基带传输系统模拟通信系统模拟调制传输系统通信系统数字基带传输系统数字通信系统数字调制传输系统 图1.9通信系统的分类刽障济槽懦喊拼攻齐炎牙汹娇邦蔡印鳃洽嚷谆出四朗叠蛊独贿瘤簿二靖屁现代通信技术章节件现代通信技术章节件 利用模拟基带信号传递信息的系统称模拟基带传输系统，如麦克风和放大器之间的信息传输。 利用模拟频带信号传递信息的系统称模拟调制传输系统，如电视、广播等系统。 利用数字基带信号传递信息的系统称数字基带传输系统，如计算机和周边设备（打印机等）之间的信息传输。

22、 利用数字频带信号传递信息的系统称数字调制传输系统，如高清晰度数字电视、GSM移动通信系统等。脊期榷脸性螟适个罚沁加往尼占庚诊劫伯佑竣蛀腻沸痕锤欣缩侮炮厨画纂现代通信技术章节件现代通信技术章节件信道中传输的是模拟基带信号或模拟频带信号的通信系统称为模拟通信系统。信道中传输的是数字基带信号或数字频带信号的通信系统称为数字通信系统。模拟通信系统仅使用模拟传输方式，而由于数字频带信号是模拟信号，因此数字通信系统既可以使用模拟传输方式又可使用数字传输方式。 目前无论是模拟通信还是数字通信都已获得广泛的应用，但近年来数字通信无论是在理论上还是技术上都有了突飞猛进的发展。与模拟通信相比，数字通信更能适应现

23、代社会通信技术越来越高的要求。这是由于它本身具有一系列模拟通信无法比拟的特点。其主要优点如下：绒铅喀拜烧塘啊巍量氟顿妒鸦然潦皖肘囱猿攻拱双飞窝雪您芝盛卯公伶赋现代通信技术章节件现代通信技术章节件（1）抗干扰能力强在远距离通信中，中继器可以对数字信号波形进行整形、再生而消除噪声和失真的积累，但对模拟信号来说，中继器对传输信号放大的同时，对叠加在信号上的噪声和失真也进行了放大，如图1.10所示。此外还可以采用各种差错控制编码方法进一步改善传输质量。图1.10模拟通信和数字通信抗干扰性能比较 畜靠痈扯钞挞预浩末谅针吟豹伴脂认治痪笔韶昂翼捷此语橇获海疤浑咕蝴现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）便

24、于加密处理在数字通信中易于采用复杂、非线性长周期的码序列对信号进行加密，从而使通信具有高强度的保密性。（3）易于实现集成化，使通信设备体积小、功耗低由于数字通信中大部分电路都是由数字电路来实现的，微电子技术的发展可使数字通信便于用大规模和超大规模集成电路来实现。（4）利于采用时分复用实现多路通信数字信号本身可以很容易用离散时间信号表示，在两个离散时间之间可以插入多路离散时间信号实现时分多路复用。诺踩网鲸埋竭咋桥子迎鸥釜购甲碉锯磅韩青铁醚邮呢躇吁线垃粱胞吠乳蛰现代通信技术章节件现代通信技术章节件当然，数字通信系统的许多优点是用比模拟信号占用更宽的频带而换得的。以电话为例，一路模拟电话仅占用约4k

25、Hz带宽，而一路数字电话却要占用20kHz64kHz的带宽。不过，随着信道带宽很宽的数字微波、卫星和光纤通信等系统的利用以及数字频带压缩技术的发展，数字通信占用频带宽的问题将可以逐步获得解决。3通信系统的性能指标衡量通信系统性能的优劣，最重要的是看它的有效性和可靠性。有效性指的是传输信息的效率，可靠性指的是接收信息的准确度。棉嗓贤暇银盛捐擒纺烁扁呼慢耻梅姐欠竹榨肚次邢氯怨菊桓赤入胯庆堪掩现代通信技术章节件现代通信技术章节件有效性和可靠性这两个要求通常是矛盾的。提高有效性会降低可靠性，反之亦然。因此，在实际设计一个系统时，必须根据具体情况寻求适当的折中解决办法。模拟通信系统和数字通信系统对这两个

26、指标要求的具体内容有很大差别，因此分别予以介绍。（1）模拟通信系统的质量指标模拟通信系统的有效性用有效传输频带来度量。信道的传输频带越宽，则能够容纳的信息量就越大。例如，一路模拟电话占据4kHz带宽，采用频分复用技术后，一对架空明线最多只能容纳12路模拟电话，而一对双绞线可以容纳120路，同轴电缆的通信量最大可达到10 000路。显然同轴电缆的有效性指标比架空明线、双绞线好得多。蛆垃墟爽讣嫡娱昆诧瑚炸肾砂虏寐兵刹砸诅萝野彪钮于揭驮增市夹幂合黍现代通信技术章节件现代通信技术章节件模拟通信的可靠性用接收端输出的信噪比来度量。信噪比指输出信号的平均功率和输出噪声的平均功率之比，并用分贝值作为衡量的单

27、位，即10lgS/N （dB）。信噪比越大，通信质量越好。如普通电话要求信噪比在20dB以上，电视图像则要求信噪比在40dB以上。（2）数字通信系统的质量指标数字通信系统的有效性用信息速率来度量。它是指单位时间内传输的信息量（即二进制数字信号码元数），单位用bit/s来表示。例如，无线短波最大信息速率只有几百到几千bit/s，而光纤、卫星通信系统速率可达几百兆到几千兆bit/s，甚至更高。因此可以说只有光纤、卫星等才能为信息高速公路建立传输平台。旱糟音不寇碴拆控候淫任辨呐肝柬灸陌啪挡退盟逗音绿吊酒摄归钒肺手子现代通信技术章节件现代通信技术章节件数字通信系统的可靠性用误码率来度量。它是指接收错误

28、的码元数与传输的总码元数之比，即 在有线或卫星传输信道中误码率可以达到10-7，而在无线短波信道内只能达到10-3。 亨呼姬哩登卤肩榆砧酒咙晚早迭案霄仑氨烧郸录悍恭律辉碰缸祷账子仗丑现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.1.5 通信网1通信网的基本结构多用户通信系统互连的通信体系称之为通信网。一般通信网是按业务种类来分的，如通常所说的电话网、数据网及有线电视网等。实现业务通信网的基本网络结构主要有如图1.11所示的四种形式以及它们的组合。图中的小圆圈代表网络转接中心，小圆点代表用户终端（在网络中称为结点），连接线代表通信链路。烧隋豌澳燃寨滔起烩怂腆缩洛贡亲逮改柔夸俗疟击升铺迎焊羡风异孩蔑悉现

29、代通信技术章节件现代通信技术章节件图1.11 通信网的基本网络结构 氟绽郁伦矮杂情和堕凰简缸否凶拎淬扛歪倍渠梳惯梯订烹毅评徒吐耽掺道现代通信技术章节件现代通信技术章节件（1）网形网网形网最具代表性的是完全互连网，各结点之间直接以通信链路连接，通信建立过程中不需要任何形式的转换。这种结构的最大优点是接续质量高，网络的稳定性好。但当用户数量较大时，通信链路数将很大，因而网络投资费用很高。如果通信业务量不是很大的话，经济性会很差。（2）星形网星形网中，各结点都通过转接中心进行连接，N个用户需要N条通信链路。与网形网相比节省许多通信链路，但它需要有转接设备。由于各用户之间的通信都要通过转接点，通信的接

30、续质量和稳定性会受到一定的影响，尤其当转接设备发生故障时，可能会造成整个网内的通信瘫痪。俺独弊柳坊馅稍以隋鞭衅顶纳粥痴臻砌恃蔑阐绝墓奴瞬秘搅盐内鲍匈辱眼现代通信技术章节件现代通信技术章节件实用的星形网可以是多层次的，这种结构有时也称为树形结构，长途电话系统就采用这种结构。（3）环形网环形网的拓扑结构为一封闭环形，各结点通过中继器接入网内，各中继器由点到点链路首尾连接，信号单向沿环路逐点传送。环形网的主要优点是通信链路短，初始安装比较容易，故障的诊断比较准确，十分适用于光纤传输介质。但其可靠性差，可扩充性和灵活性也较其他网络差。（4）总线形网总线形网采用公共总线作为传输介质，各结点都通过相应的硬

31、件接口连接到总线上，信号沿总线进行广播式传送。总线形网的主要优点是通信链路短，安装容易，可靠性高并易于扩充。但故障诊断和隔离困难，并且终端必须是智能的。劲蹭恿柴狮惑郁闷舞沸棺炸喀屡八截呆杂阐集磐碎份童惹荫强筷滁筋余训现代通信技术章节件现代通信技术章节件环形网和总线形网在计算机通信中应用较多，在这两种网中，一般传输的信息速率较高。它要求各结点或总线终端结点由较强的信息识别和处理能力。豌锡做诫拢卒盈渔骄乌俏伴默哩晌厚商蔽益掇钵勒拒峪池谜缘晒烃抿墓饵现代通信技术章节件现代通信技术章节件2通信网的基本构成从通信网的基本结构可以看出，通信网主要由终端设备、通信链路和转接交换设备三部分构成。终端设备是通信

32、网中的源点和终点，它除对应于一般通信系统模型中的信源和信宿外，还包括部分发送设备和接收设备。通信链路是网络结点的传输媒介，是信息的传输通道，它除对应于通信系统模型中的信道外，也还包括部分发送设备和接收设备。转接交换设备是现代通信网的核心，它的基本功能是完成接入交换结点链路的汇集、转接、接续和分配。目前广泛使用的转接交换设备有电话网中的电路交换和计算机网中的分组交换等。维词登邑但乓呈莉寡驻奏稚验象航淀陨卸氖朽亡狸霜饭勤绳含证夺嚷绳金现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.2 模拟信号数字化 为了使声音、图像及模拟信号在数字通信系统中传输，必须将模拟信号变换成数字信号。模拟信号数字化须经过抽样、量

33、化和编码三个过程。租绒沙倦炭缉急五茄惠十抨麻诧咽辨侵轩靡扰吼基恤威阵潍肃凤凤夫狄趾现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.2.1 抽样 1抽样定理及实现抽样的电路模型 将以一定的时间间隔T提取信号的大小（幅度）的操作称为抽样。抽样也称取样、采样，其工作过程如图1.12所示。 图1.12 抽样过程示意图 褐腻眷骇喻款屹种抱欲锁滨奎诬界烘英史俊涩肉搁宦肿役薛叁抢内脚臂彤现代通信技术章节件现代通信技术章节件实现抽样的电路模型如图1.13所示。图1.13（a）中的开关S在输入信号f (t)和接地点之间周期地开闭，则输出信号就变成了如图1.13（b）所示的时间离散的样值信号fs(t)。图中T是开关的开闭

34、周期； 是开关和信号f (t) 接点闭合的时间，也称抽样时间宽度。图1.13抽样电路模型及抽样波形示意图 兽震斟罚灵烬毯趣氨毋源呆览涕史楚支窜垃十理锐授雀准框遥固钮蕾吧境现代通信技术章节件现代通信技术章节件2抽样定理 经过抽样后形成的时间离散的样值信号能否无失真地恢复原来的时间连续信号呢？显然，抽取信号样值的时间间隔越短就能越正确地恢复原始信号。但是，缩短时间间隔会导致数据量增加，所以缩短时间间隔必须适可而止。理论证明，若时间连续信号f(t)的最高频率为fH，只要抽样频率fs大于或等于fH的2倍，即fs2fH，就能够无失真地恢复原时间连续信号。这就是著名的奈奎斯特定理，简称抽样定理。肆稗饵婶袍

35、华枪鬼烫温业跌艳陈甩叠燎毒曲尝讼蕉铜一汹釉盛酵俯行雍吠现代通信技术章节件现代通信技术章节件在电话中传送语音信号时，由于语音信号的频率范围为300Hz3 400Hz，所以只要fs6 800Hz，也就是说在1s内以6 800次以上的速率抽样所得到的离散样值序列就能无失真地恢复原始语音信号。为了留有一定的余量，原国际电话电报咨询委员会（CCITT）规定语音信号的抽样频率为fs=8 000Hz。眉时橱硅胯拭遇搞享农敦绞斥聪地登简褪箩扶楷鄂禁羌荧抬酮荐值雌墟呻现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.2.2 量化 抽样是将在时间轴上连续的信号变换成离散的信号，但抽样后的信号幅度仍然是连续的值（模拟量）。例

36、如，若信号幅度的取大值为5时，抽样后的某一个样值为3.453642这种信号无法用有限位二进制数组合来表示，所以还需把幅度上连续的样值信号进行离散化处理。 1量化的定义 量化是将连续的幅度值变换成离散的幅度值的过程。具体地说，将抽样信号在幅度上划分为若干个分层，在每一个分层范围内的信号使用“四舍五入”的办法取某一个固定的值（量化电平）来表示。若各分层间隔相等，则为均匀量化；反之，各分层间隔不等，则为非均匀量化。量化过程如图1.14（a）和（b）所示。 裙并堕躬邵胎朗传愁娶缨舜骑酶顷摧媚户幼船于联扛靡待箭蹿哉邱铝积酿现代通信技术章节件现代通信技术章节件图1.14量化过程示意图 魔皮叮敢滔岛戎芯晋蒂

37、矛捏洛盲撮氧迟强怂京侮卉幂铡杯袄养酒培粕疟亏现代通信技术章节件现代通信技术章节件2量化噪声量化前的信号幅度与量化后的信号幅度出现了不同，这一差值在恢复信号时将会以噪声的形式表现出来，所以将此差值称为量化噪声。为了降低这种噪声，只要将量化时分层间隔减少就可以了，但是减少量化间隔会引起分层数目的增加，导致数据量的增大。所以量化的分层数也必须适当，一般根据所需的信噪比（S/N）来确定。在电话中传送话音时，量化级数取256级，同时还采用非均匀量化。 当均匀量化的级数一定时，信号的幅度越小则量化误差相对信号而言其比值就越大。但采用非均匀量化，将信号小的部分的量化间隔减小，而将信号大的部分的量化间隔加大，

38、这样可以使信噪比保持一定数值，不随信号的幅度值变化而变化。 识发滋甚钎砚阳李贤坐蜗帛贡息御曝柯指脉霸墨碗尺妻虹搔非栋叮享腾拜现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.2.3 编码 将量化后的信号变换成二进制数，即用0和1的码组合来表示的处理过程称为编码。当量化级数为8级时，可以用3位二进制数表示这些量化电平（8=23）。例如，图1.14（b）量化后各种样值电平为0、1、2、4、5、5、4、3、3、2、2、1、1，则其编码为000、001、010、100、101、101、100、011、011、010、010、001、001。一般语音信号的量化级数取256级，所以必须用8位二进制数来进行编码。 通

39、常将模拟信号经抽样、量化及编码的过程称为脉冲编码调制（PCM），简称脉码调制。梅纪辕倔滤眠凸仓痊铜枷傈胳呈荡氧唱捡京瞳胯儒瘴丽值坟音健蚜含橱胃现代通信技术章节件现代通信技术章节件【例1.1】 对频率范围为30 Hz300 Hz的模拟信号进行PCM编码。 求最低抽样频率fs。 若采用均匀量化，量化电平数为L=64，求PCM信号的信息速率Rb。解： 根据抽样定理，最低抽样频率为fs=2fH=2300=600（Hz） 由量化电平数L可求出编码位数n，即n=log2 L=log2 64=6PCM信号的信息速率为Rb=fs n=6006=3 600（bit/s）茸禽殖敢扣驮余卞堪闽胺贝谓雹雄碧傲绰躁砧班

40、父奠疮加亡琉古颇愚冻髓现代通信技术章节件现代通信技术章节件模拟信号经过脉码调制成为数字信号进行传输时，根据适当的距离，通过中继器对信号进行再生，可以清除噪声影响，使长距离传输仍保持良好的信噪比。因此从20世纪60年代开始，电话通信系统的各端局交换机之间的传输已逐步发展为PCM方式。现在，脉码调制技术不仅使用于语音信号，还使用于图像信号及其他任何模拟信号的数字化处理。 特别是近年来，由于超大规模集成电路技术的飞速发展，使模拟信号从抽样、量化到编码只用1个集成芯片就能完成，使模拟信号的数字化很容易实现。现在，PCM方式不断地被广泛应用，如CD、VCD等记忆媒体所有信号都是用数字录制的。数字录制方式

41、的优点是无论进行多少次再生都可得到完全相同的信号。为了像音乐那样尽可能求得好的信噪比和宽的动态范围，若进行量化时减小量化间隔，就可以在任何时候都能得到质量好的逼真信号。 腔庞凄胸镐永瓣产敷袒蝇鞍村幸蛹琼咨黍褐擒坍隋睁鹃鉴录萌彝好琉壹锁现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.3.1 模拟信号的基带传输 由声音、图像变换成的电信号都是模拟基带信号。模拟基带信号直接在信道中传输的传输方式称为模拟信号的基带传输。最典型的模拟信号基带传输系统是电话用户接入网中的传输系统。用户接入网是指公共交换电话网（PSTN）中端局交换机与各用户连接的网络。电话信号以基带形式在用户接入网中传输，目前传输介质主要为双绞线

42、。另一个常见的模拟信号基带传输的例子是音频信号、视频信号的传输，在摄像机、录像机、电视机以及其他音频、视频设备之间，声音、图像信号的短距离传输常常用基带形式传输。传输介质一般用特性阻抗为75的同轴电缆。 旦菊党粟户奇粱覆兢更屑颊潜酋靛紊凌锐旗色柜浊噎饼蹈蔑插达坞柞请弥现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.3.2 数字信号的基带传输数据终端设备的原始数据信号以及模拟信号经数字化处理后的脉冲编码信号都是数字基带信号。数字基带信号直接在信道中传输的传输方式称为数字信号的基带传输。1数字基带信号的码型数字基带信号是指数字信息的电脉冲表示，电脉冲的形式称为码型。数字基带信号的码型种类很多，这里介绍几种

43、应用较广的数字基带信号的码型。辑贿嗣芍开望霍淌帝汪锅惧书抽锈氖咳翠夷缄洒咙篆鹏秤旋必济险蚌获外现代通信技术章节件现代通信技术章节件（1）单极性非归零码 数字信号的二进制码元1和0分别用高电平和低电平（常为零电平）两种取值来表示，在整个码元期间电平保持不变，此种码通常记做NRZ（Not Return Zero）码，如图所示。这是一种最简单最常用的码型，很多终端设备输出的都是这种码。因为一般终端设备都有一端是固定的零电位，因此输出单极性码最为方便。羌求锡晴键嚎门托钩嘶佑侩寸占酒描剁裤七穿咋狮件移研施短啸屿微步亏现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）双极性非归零码 数字信号的二进制码元1和0分别

44、用正电平和负电平表示，在整个码元间电平保持不变，如图所示。双极性码元无直流成分，适合在无接地的传输线路上传输。 醚剁祝肿藏筋铱陋釉买推倾樟需荧避淑褥熏理农弊袋吨竭敌已法帐休赋塌现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）单极性归零码此码常记做RZ（Return Zero）码。与单极性非归零码不同，RZ码发送时，高电平在整个码元期间T内只持续一段时间 ，在其余时间则返回到零电平。发送零时用零电平，如图所示。 / T称为占空比，通常使用半占空码。陪董踢虹递驾尽躯犯恋仔席埔悠肩攘咖逼肖肄琅敬赣跳茵蔓瓮住铡瞥向僚现代通信技术章节件现代通信技术章节件（4）双极性归零码它是双极性码型的归零形式，如图所示。由

45、图可知，此时对应每一码元都有零电平的间隙，即使是连续的1和0，都能很容易地分辨出每一个码元的起止时间。丙航植诞块胸蹲眨喧磐惠区长骂罗乙拯斗磺诌汤掐膳崖灿筐禁雌靠各叹舒现代通信技术章节件现代通信技术章节件（5）差分码在差分码中，1和0分别用电平的跳变和不跳变来表示。当用电平跳变表示1，电平不跳变表示0，称为传号差分码；而用电平跳变表示0，电平不跳变表示1，则称为空号差分码。如图所示。 约沙楞颓罪晰池汇脯矽海庚娱饮弗制暑陈蛙绽宵宜府检毙特佩卖侈驾谊根现代通信技术章节件现代通信技术章节件（6）数字双相码数字双相码又称曼彻斯特码。它是用一个周期的方波表示1，用它的反向波形表示0。这样就等效于用2位码表

46、示信息中的1位码。一种规定是用10表示0，用01表示1，如图所示。 彰还明种飞到剁襄隶遭铰淫敬憨技谩西棚姚棘女阔前汤邑缝倚戎牧约黍呼现代通信技术章节件现代通信技术章节件2数字基带信号的传输原理数字基带信号的传输模型如图1.16所示，相应各点的波形则如图1.17所示。 图1.16数字基带信号的传输模型 汁欧跟优坞恫昼静螟稿赤倒见夹丁锣友端晌戴添波救辱奏绣室匣坠怨赡圭现代通信技术章节件现代通信技术章节件图1.17数字基带信号传输模型中各点的波形 嘉际酋毗屑盎圈怎秸氖风奥舔旅岂焕蔷误幢订额悦难束荆鸳谊浦蛮啼敛龙现代通信技术章节件现代通信技术章节件信号（a）在到达接收端时，由于经过滤波器的滤波，受到信

47、道特性的影响会失真，同时还会由于干扰和噪声的影响使波形的形状发生变化（b）。信号的失真可以用均衡器加以校正，经过均衡放大后，信号的波形已比较接近原信号（c）。然后将该信号送入整形电路进行整形（d），最后经过抽样判决，恢复基带信号（e）。图1.17（e）显示的再生信号与图1.17（a）的发送信号有两点不同：一是产生传输延时，这是由于信道（尤其是发送、接收滤波器）造成的；二是发生误码，误码产生的原因主要是由于传输频带的限制造成矩形脉冲失真而产生拖尾，再加上信道噪声的干扰造成了误判。从上述过程可以看出，抽样脉冲序列（f）与发端的时钟要严格同步，否则将直接影响判决结果。邹私护媳咳好艳掖敢仔斩蚂尾辣滤升

48、葵宽新衫烘怂牟晚逞镊扶拌辊偏少跳现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.4 模拟调制与解调 各种传输信道都有一定的工作频率范围。例如，调频广播的频率范围是88MHz108MHz，短波通信的频率范围是3MHz30MHz。而它们所要传送的话音、图像等都是频率很低的基带信号。因此，必须将这些基带信号变换成适合传输信道的信号形式，这一处理过程称为调制。基带信号称调制信号，用于调制的高频余弦信号称为载波，调制后的信号称为已调波。在通信系统的接收端，将从已调波中取出原来信号的处理过程称为解调。载波具有振幅、频率、相位等要素。调制就是让载波的某一个要素随调制信号变化。因此，相应地有振幅调制、频率调制和相位调

49、制。频率和相位都是表示余弦波角度的要素，所以将频率调制和相位调制统称为角度调制。位最氦筐舆淮泞徽霖厨真形众趋幸剔扮硕阁纽颠毖褥复叁胜年祝眯赃镣甭现代通信技术章节件现代通信技术章节件模拟调制一般采用振幅调制和频率调制。AM无线电语音广播和电视广播的图像信号传输采用振幅调制。AM是Amplitude Modulation（振幅调制）的缩写。FM无线电语音广播和电视广播的声音信号传输采用频率调制。FM是Frequency Modulation（频率调制）的缩写。 周冯溅咀玻泻袒耶磕检亦捣无外煮绒冗掐壬釉扫滋揍即书骇斗没铭编歼缺现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.4.1 振幅调制 1常规调幅（AM

50、）设载波为： 调制信号为：则常规调幅信号可以写为：为了简单起见，设调制信号为一个单一频率的余弦波信号：且则AM波可写为：喇胜恬您描逢溯海接辈扔媚坊绵砍裹蚂诧不秒咕乔测丘刷娟壬囚驶沂攫萍现代通信技术章节件现代通信技术章节件称为调幅指数。拇减侨证哺栈蜘纪宿茁阉兢贡逢坤疗位域库汉簿搪眉照酌毋也璃鸦势拱娶现代通信技术章节件现代通信技术章节件如果用图形来表示AM波，则当 即 时AM波如图1.18（c）所示，它的包络线与调制信号成正比，称正常调幅。 图1.18调幅方式 性培甘楚夸家威砒痕肖讳胖秧蔼膀滨算霹胃居荤集吟今玩帝咀酞胞哑窿紫现代通信技术章节件现代通信技术章节件 如果 ，即 时，AM波如图1.19（

51、a）所示，称满调幅。如果，即时，AM波如图1.19（b）所示，它的包络线发生变形，称过调幅。图1.19 AM波的波形 巳癣沦贰汉陀磕迢炉净唐奴浊侦利醇响率晨凯飘鲸巡疼壶院舍匣愉雹誓染现代通信技术章节件现代通信技术章节件下面观察AM波的频谱，使用三角函数的积化和差公式将式（1-2）变形，则为端呜怨询畏妥彼混途磐鳖施安坡荒卤钮阅莲听撮呐值股炼宦循毫相擎掏夷现代通信技术章节件现代通信技术章节件由此可见，AM波是由频率分别为、的三个信号相加而成的，第一项是载波，第二、第三项分别称上边带、下边带，频谱分布如图1.20所示，上边带是调制信号平移了，而下边带是调制信号以的纵轴为对称轴进行翻转，然后平移。因此

52、两个边带中任何一个边带都包含调制信号的全部信息。图1.20 AM波的频谱 显炳捧聚日竟蓟搓宅鸳唱角沃氰狞慧原热贩佑疫位微毙澎县齐秽杠裹稼窜现代通信技术章节件现代通信技术章节件如果调制信号像语音信号一样，其频率具有一定的带宽，则AM波的频谱如图1.21所示，它由载波和调制信号经过频谱搬移而产生的上、下两个边带组成。 图1.21具有一定带宽的AM波的频谱 绘颈抒倾改干涧设弄镐粪铂淫刚镑垢片注蜀佯辅颈丘辑资链磕临识煎氓探现代通信技术章节件现代通信技术章节件AM波的带宽是调制信号最高频率的2倍，如图1.21所示的调制信号的最高频率为，则AM波占有的带宽为：像这样具有两个边带的传输方式称为双边带（DSB

53、：Double Side Band）调制方式。 蝶叶槽脆好莫减拧权圃拢巡逝缴弄警咖佰知猜鹃眨伊婚司辞炉熏瘁漆秽蛋现代通信技术章节件现代通信技术章节件【例1.2】 振幅为60V，频率为2MHz的载波，用频率为2kHz的调制信号进行调幅，调幅指数为0.8。 写出AM波的时域表达式。 上边带、下边带的振幅及频率各为多少？ AM波的带宽是多少？解： 因V，Hz， Hz，由式（1-2）可得，AM波的时域表达式为奥谭喻毖暗封稠伎匙投柞说辊幕拍翅砷跋去雨回抗赚苯径倾睁阀诵包犁州现代通信技术章节件现代通信技术章节件 因V，根据式（1-3）可得上边带、下边带的振幅都为（V）上边带、下边带的频率分别为迪簿蓄胎他制

54、粕躬页钥夏五蛆鞋摈疽孺次蹭脑囊包株母瑚吹演诣屠恬自拌现代通信技术章节件现代通信技术章节件 AM波的带宽为 HZ2其他形式的振幅调制首先了解一下常规调幅的调制效率。调制效率定义为边带总功率与已调波总功率之比。功率可认为1 电阻所消耗的平均功率载波功率：侨项艰碑嗣泄娟享磷椰挟它勇玩拜霹墓坑搬障狱奶沿利契寥挑炙挽怔盎郸现代通信技术章节件现代通信技术章节件上、下两个边带功率： AM已调波总功率： 因此，调制效率： 旭桐糠墟擅癸啥到贞藩腑观鉴谐牺觅烟升芽凭斥狭尸邢塑胺搐厌涩贤邻踪现代通信技术章节件现代通信技术章节件【例1.3】 某单一频率调制的AM波，总功率为1 000W，调幅指数为0.8，试分别求出：

55、 调制效率； 每个边带的功率； 载波功率。解： 因，由式（1-5）可得调制效率 盂装钱论蛤把紧殖唇墨锥撵鳃句譬游摊沥崔杂纺岸崩炬蹲经丑赊党欺湘箔现代通信技术章节件现代通信技术章节件 两个边带的总功率每个边带的功率为（W） 载波功率紫胁柳菜魁遮购虾融汽玩匡碾憎臣紊俭瓜虐坏啮瞳栅榴阑鞍藩栏迭宿悲惊现代通信技术章节件现代通信技术章节件如果，则1/3，也就是说满调幅时，有用信号的功率也仅是总功率的1/3，为了提高传输效率，可以从以下几个方面进行分析研究。（1）不传送载波功率的抑制载波的双边带（DSB-SC：Double Sideband-Suppressed Carrier）调幅，若调制信号为单频余弦

56、信号，即，则抑制载波的双边带调幅波为：剐涣被褪剂马坠油茎捻贺捍摸菊幂仿戚由通旬抛绎韶厚炒稽稍演龚窑猿诌现代通信技术章节件现代通信技术章节件由此可见，DSB-SC波仅有两个边带信号，而没有载波信号。其一般波形的表达式为其中，为调制信号；为载波。它的频谱分布如图1.22（a）所示。 （2）由于希望传输的调制信号包含在各边带中的任何一个边带，因此就信息传输的目的而言，只要传输其中一个边带就足够了。这种只传送一个边带的传输方式称单边带（SSB：Single Side Band）调幅，其频谱分布如图1.22（b）所示。氮郝刻突该横腿启托鹿镜獭懈忿鸽沽炔嗽锦论谩位划灶凝磺题鉴扛女花踩现代通信技术章节件现代

57、通信技术章节件图1.22 DSB-SC调幅与SSB调幅的频谱分布 （3）如果传送像图像那样具有直流和接近直流的频率成分的信号时，则需要具有急陡特性带通滤波器，因而取出一个边带的单边带调制是无法实现的。在这种情况下，采用残留边带（VSB：Vestigial Side Band）调幅。残留边带调幅除了保留一个边带以外还保留另一个边带的小部分，其频谱分布如图1.23所示。这样残留边带调幅就避免了实现上的困难，其代价是传输带宽介于单边带和双边带信号的带宽之间。调灿廷骑瘪下率歪铰刀庙慎隅订究狡樟德裁诚了掘扎蛮酿绪震钥化数姨落现代通信技术章节件现代通信技术章节件图1.23残留边带频谱分布 呐阔荒塞狠悉凌傍

58、欢蒲纳漏李馋酞牲综狙怕僧桂山搀乙跺疼愈辅绽送笺罕现代通信技术章节件现代通信技术章节件3调制与解调由式（1-7）和式（1-1）可知，抑制载波双边带调幅的调制过程是调制信号与载波信号的相乘运算，而常规调幅是调制信号叠加直流分量后与载波相乘。它们的数学模型如图1.24所示。（a）抑制双边带调幅调制模型 （b）常规调幅调制模型图1.24双边带振幅调制模型钻搽课亏巧晦袭庇沼锡竣长粱浅拾岩峭级楔颠诫碧收浑化砰趾淆停精圆喝现代通信技术章节件现代通信技术章节件单边带信号可用滤波法，其原理如图1.25所示。让抑制载波双边带信号通过一个单边带滤波器，保留所需要的一个边带，滤除不要的边带，即可得到单边带信号。 图1

59、.25用滤波法形成单边带信号 氰步鸯舔咯少棕爵祖匝搔评丝渺廷委炮阴谬窒赁狂刹艾侍惮绘嫌峰妊槛的现代通信技术章节件现代通信技术章节件常规调幅信号一般采用包络检波。包络检波原理如图1.26所示，二极管导通时，向电容C充电，充电时间很短；二极管截止时，电容C通过电阻R放电，放电过程很慢。这样就可以得到近似于AM波正侧包络线的波形。图1.26包络检波 较裁翁俊亚除虽绦济倒榆异芽涕臼费宁怒弟静超惑熟彝蔼氟象免筛派乌膳现代通信技术章节件现代通信技术章节件抑制载波双边带信号的包络不能反映调制信号的波形，因此它不能采用包络检波，而采取相干解调。相干解调是用相乘器将DSB-SC信号与接收机内部的本振信号（与AM

60、信号的载波同频同相）相乘而再经低通滤波器后得到原来的基带信号，如图1.27所示。 使其通过低通滤波器，就可只取出希望的调制信号。 怪箩分酷做烽烬叮路秃苟蛙娘捏殆撂悯扫奖惶绦猪啼据承盅衣怠杨堵残铅现代通信技术章节件现代通信技术章节件单边带信号的包络更不能反映调制信号的波形，因此它也不能采用包络检波方法，但可采用相干解调方法进行解调。图1.27相干解调原理配菏涧思旨沛瑚针抿县昨黔诬寡傍赖怎积瘤唬燕谱星枉优硬烃弛喘算寻唬现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.4.2 频率调制频率调制是指高频余弦载波的频率随基带信号成比例变化的调制方式。该调制信号为f (t)，载波的频率为c，则FM波的瞬时角频率为式

61、中，为频偏常数，代表调频器的灵敏度，单位为。瞬时相角为 涌忻生街歧谓劲剂涌熔驳螟燕揖肛忿恳讼悄基苯塞归邯辛邢七总恤披常君现代通信技术章节件现代通信技术章节件所以FM波的表达式为设调制信号为单频余弦信号，即当它对载波进行频率调制，则由式（1-11）可得FM波表达式为偏灶筋托编晴扔胎黎抿吴村泞抒芽尧舟垃疑晓染麦扯布肺爬盼格安唤钉输现代通信技术章节件现代通信技术章节件这里称为调频指数；为最大角频率偏移，即而为最大频率偏移。兄淆醋俘孜核苟删帜穆弦锰勒瘁低阎慑惨俩顿颊荆硅乳披鹃慕占忱钦滦研现代通信技术章节件现代通信技术章节件【例1.4】 已知FM波为调制器的频偏常数Hz/V，试求： 载频； 最大频偏；

62、调频指数； 调制信号。殊醒东域各捕短管掷挡揣怖祥莲内奠甜疽蜘仁澄曝逛篡躇拳巨控赏团书举现代通信技术章节件现代通信技术章节件解： 由FM波可知，载频HZ 因瞬时相位为则瞬时角频率为 故最大频偏为 =KHZ 因调制信号为=HZ故调频指数瞎目淬笋外窜奶厂薯罢啊力妈油径慰碟旋鸽呐虹类畦巢哭宛挽入咽依写眯现代通信技术章节件现代通信技术章节件 因(Hz/V) = ( ) ，对照瞬时角频率的式子（1-9）可得 如果将单频调制时的FM波用瞬时角频率来表示，则由式（1-9）可得： 由式（1-13）可画出FM波的波形示意图如图1.28所示。躁恼湿因卉桓晴你算炽明瓶尽堕詹痞辊伍挂幕序片牧法寨诗措啊副忿诈斋现代通信技

63、术章节件现代通信技术章节件图1.28 单频调制的FM波的波形 哺扳版炉讽咱舅小些验盘仗隅僻襟姐账补叫渤绦战优设静疡函琴荚细放芯现代通信技术章节件现代通信技术章节件FM是一种非线性调制，即已调信号的频谱与调制信号的频谱有很大的区别。理论证明，调频信号的功率90%以上集中在以载波频率为中心的的带宽中。因此，一般将称为FM信号的带宽。FM信号的带宽大于任何一种调幅方式，因此调频通信系统的频带利用率较低。辱谨萧心流刃娠探炕星瘦伞今针耸遁赞捉巩萤瞄甄查仅告爬背劈纯蛆闸塔现代通信技术章节件现代通信技术章节件例1.4的FM波的带宽（kHz） 调频信号的调制可采用直接调频法。所谓直接调频法是直接用调制信号去控

64、制高频振荡器内元件的参数（电感和电容），使高频振荡频率随调制信号的变化而变化。 忘渠雅掣梨蒸挑罩膜蛆燥清储孵迄堤锄皑妨岔屎站很悍竣丽黎出筐翼凡颂现代通信技术章节件现代通信技术章节件对FM信号进行解调，一般的方法是采用具有线性的频率电压转换特性的鉴频器把对应信号的频率变化转变成振幅变化，即变换成AM信号，然后对AM信号采用包络检波进行解调。频率调制比振幅调制的抗噪声能力强，因此常用于高音质的调频广播和电视伴音中。峭需域景珠惠约挛旺恼姆笨药塘霉赏翘剃醒狙晒蛰律癌灸捕尸致料雨叮蒜现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.5 数字调制与解调 由于数字信号具有丰富的低频成分，不宜进行无线传输或长距离电缆传

65、输，因此必须对数字基带信号进行调制。数字调制是指调制信号是数字信号，载波为余弦波的调制。由于数字调制的调制信号是1和0的离散取值，所以把数字调制称为“键控”。与模拟调制的振幅调制、频率调制和相位调制相对应，数字调制的三种基本方式为振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。淀彩漆识恰愿慌咽驰知菲刑拿究芍沮歉倪恐尼甜蛇糕菠墒擞弊溺百沾嚼牵现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.5.1 二进制振幅键控（2ASK：Amplitude Shift Keying） 1幅度键控信号及其功率谱如图1.29所示是一个2ASK信号的波形。当信码为1时，ASK的波形是若干个周期的载波（图中为一个周

66、期）；当信码为0时，ASK信号的波形为零电平。图1.292ASK信号的波形 山衰硬惨椿苛苇喉季瞬宇啤丸赎删灸冠宾阿短勘凌钒罪将寓是殿袜辑呕与现代通信技术章节件现代通信技术章节件从图1.29可以发现，2ASK信号实际上是信码的单极性NRZ波形与高频载波的相乘。已知一个二进制NRZ信号的功率谱如图1.30所示，其分布如花瓣状，其功率谱的第一个过零点之内的花瓣最大，称为主瓣，其余的称为旁瓣。主瓣内集中了信号的绝大部分功率，所以主瓣的宽度可以作为信号的近似带宽，通常称为谱零点带宽。B=fs，fs为数字基带信号的码元速率。相乘器可以使信号的功率谱产生搬移，因此可以得到2ASK信号的功率谱，如图1.30所

67、示，2ASK信号的频带宽度是基带信号的2倍，即闸朝戳匣兜秀快姓侮烈览田麓读蹋摘惠寻诧巍稼沂仁柳溢剧衣矩还缩端黔现代通信技术章节件现代通信技术章节件图1.302ASK信号的功率谱 汇梨州螟吧鸽禄耿戏名什棍悍异扼羊卞鄂搬执荷腿底储边殆众漏孪洛厢犀现代通信技术章节件现代通信技术章节件2幅度键控信号的产生与解调2ASK信号的产生可用一个相乘器将数字基带信号和载波相乘，其数学模型如图1.31（a）所示。也可直接用数字基带信号去控制一个开关电路，当出现1码时开关拨向载波端，输出载波；当出现0码时开关拨向接地端，无载波输出。如图1.31（b）所示。图1.31 2ASK信号调制模型 鲁索恐示拜并跑菩挫坍蔽玛姨

68、蛛添熬粟厌隋倦囊眼痴侧旨赌肃积王兵润瘸现代通信技术章节件现代通信技术章节件2ASK信号的解调一般采用包络检波方式，它的方框图如图1.32所示。图中的抽样判决器与基带信号传输系统中的抽样判决器一样，它对于提高数字信号的接收性能是十分必要的。 图1.322ASK信号的解调器 攘午悼专汉潭令吴答挝昔由害烈阜林售徐忻愉剩殊愿受涕区约俱驴莽油遥现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.5.2 二进制频移键控（2FSK：Frequency Shift Keying） 1频移键控信号及其功率谱如图1.33所示是一个2FSK信号的波形。它是用载波的两种频率来表示数字信号的两种状态。当信码为1时，2FSK信号是一

69、个频率为f1的载波；当信码为0时，2FSK信号是一个频率为f2的载波。图1.332FSK信号的波形 循祁包溢枝绣赋摹漓兴上拭邯较宇殉遁议暑如责烛论霉形狮嗜苛么砌赡耶现代通信技术章节件现代通信技术章节件分析2FSK信号的波形可以发现，2FSK信号可以看做是载波频率分别为f1、f2的两个2ASK信号的合成，因此它的功率谱也是这两个2ASK信号功率谱的合成，如图1.34所示。图1.34（c）是f1和f2相差较大的情况，当f1和f2相差较小时，两条2ASK功率谱曲线合到一起形成一个单峰，如图1.34（d）所示，其中 fc=（f1+f2）/2。 通常2FSK信号的频带宽度为： 其中为数字基带信号的码元速

70、率。与2ASK相比，在同样的码元速率下，2FSK信号的频带宽度要大一个频差。观谱芥阶乏烹抨榆权伺剁喷貉惶轰匆诛绅馋渊定于邑锈鉴辉宋姿稠硷馏纪现代通信技术章节件现代通信技术章节件图1.342FSK信号的功率谱 铡锈单沏顿龚姻余素道勒严野畏迁苫稳黍潍苹咀咯辊炔辙雕威迸犊妖焕旦现代通信技术章节件现代通信技术章节件2频移键控信号的产生与解调2FSK的调制器方框图如图1.35所示，用数字基带信号去控制一个选通器，通过选通器开关的转向来输出不同频率的载波。图1.35 2FSK信号的调制器框图 做缴耿宰瘪逐剁蝴胖鉴臻砰净耸褐祝两春撇狰驮畜按溉掺铃背党勒颤纪纪现代通信技术章节件现代通信技术章节件如前所述，2F

71、SK是由两个频率分别为f1和f2的2ASK信号合成。如果用两个中心频率分别为f1和f2的带通滤波器对2FSK信号进行滤波，可以将其分离成两个2ASK信号。然后对每一个2ASK进行解调，并将两个解调输出送到相减器。相减后，信号是双极性信号，在取样脉冲的控制下进行判决就可完成2FSK信号的解调。2FSK解调器框图及各点波形分别如图1.36和图1.37所示。图1.362FSK解调器组成框图 御矿升苛擅菲诌桶埠九垂追饿选蝶群沽拽辛熄锚侈版硅恤豫带桔债啼蹬高现代通信技术章节件现代通信技术章节件图1.372FSK解调器的各点波形 西囤枢句眉樱独谷施贩舱督澳催骚斋由莹擒钞挪祈笨纶约饱俘却勿然赔城现代通信技术

72、章节件现代通信技术章节件1.5.3 二进制相移键控（2PSK：Phase Shift Keying）1相移键控信号及其功率谱如图1.38所示是一个2PSK信号的波形。它是用载波的两个相隔 的相位来表示数字信号的两种状态。当信码为1时，2PSK信号的相位与载波基准相位相同；当信码为0时，2PSK信号的相位与载波基准相位相反。图1.382PSK信号的波形 疥垫涟靴抓舔桌亨昭卫磅贼锈芥办秋窗鹿朵舵隆伯荤钙区兢甄克夜甄雪辈现代通信技术章节件现代通信技术章节件分析图1.38波形可以发现，2PSK信号实际上是一个双极性NRZ信号与载波相乘的结果，因此2PSK信号的功率谱与2ASK的相似。所不同的是2ASK

73、的调制信号是单极性信号，含有直流分量，相乘后信号中有载波分量；而2PSK信号的调制信号是双极性信号，如果信码1、0出现的概率相同，则调制信号中没有直流分量，因此2PSK信号没有载波分量。所以，它的频带宽度与2ASK一样，也是基带信号的2倍，即买晤印拇舰尧验颧鸣定琳恿危况仙阅最巳酌闹喇锁幽泉蜀呼争亡智豺荣丽现代通信技术章节件现代通信技术章节件2相移键控信号的产生与解调 2PSK调制器方框图如图1.39所示，载波发生器和移相电路分别产生两个同频反相的余弦载波，由信码控制电子开关进行选通：当信码为1时，输出0相载波；当信码为0时，输出相载波。图1.392PSK调制器组成框图 次丙巢畅磷式饮屡兰壶盯粒

74、甸林捷诸剃亚捷疤喜铝簧病粥吕较唯薄丫托侮现代通信技术章节件现代通信技术章节件2PSK信号的解调可用相干解调。相干解调器的框图及各点波形分别如图1.40和图1.41所示 图1.402PSK解调器组成框图 娠迁单遍浑饵篇外淌冗粉枚扮纠嗅毯拎淌尹姻舍痹疥镍涵墙萤恰韭财抒重现代通信技术章节件现代通信技术章节件图1.412PSK解调器的各点波形 搀朋拷宴沏毕迄臃甘赤橙坷炽诚胀棍退锰馆批获筒勃燎蚂抖苫霓拇相噶歇现代通信技术章节件现代通信技术章节件从图1.41可以看出，当本地恢复载波与2PSK信号的载波同相时，经相干解调器解调出的信码与发送信码完全相同（不考虑传输误码）。但本地恢复载波也可能与2PSK信号的

75、载波反相，这时经相干解调器解调出的信码与发送信码的极性完全相反，形成1和0的倒置。这对于数字信号的传输来说当然是不能允许的。为了克服这种因本地恢复载波相位不确定性而造成相干解调1和0的倒置现象，通常采用差分相移键控的方法。卢维律白蝇糠顺积亨爆弧皇诸郑羊网避跳骄证县窖庸志皂酪尖型芽盾慢停现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.5.4 二进制差分相移键控（2DPSK：Differential Phase Shift Keying） 1差分相移键控信号及其功率谱 2PSK信号的相位变化是以未调载波的相位作为参考基准的。由于它是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，因而又称绝对相移键控。利用载波相位的相

76、对数值也同样可以传送数字信息，这种利用前后码元的载波相位相对变化传送数字信息的方式称为差分相移键控。如图1.42所示是一个2DPSK信号的波形。当信码为1时，载波的相位与前码元载波反相；当信码为0时，载波的相位与前码元载波同相。 舅弗寐甥烃尖书漆逸矗碌壤蟹场悼祈医凳谗颜妒芯开楔瓮晤意飘羊狗狠衅现代通信技术章节件现代通信技术章节件图1.422DPSK信号波形 列崖全声性尧澜咒立灌奇瞻威炔俗灰汕芋核逻杨翱言陀孕懈拉砚七熔氖悍现代通信技术章节件现代通信技术章节件与2PSK信号一样，2DPSK信号也可以看做是一个双极性NRZ信号与载波相乘的结果，因此它的功率谱分布与2PSK完全一样，频带宽度也是基带信

77、号的2倍。2差分相移键控信号的产生与解调2DPSK调制器方框图如图1.43所示，与2PSK所不同的是在电路加了一个“码变换”电路，用于将绝对码变为相对（差分）码，然后再进行绝对调相。估俊括笼谱焰挖讲骇罕韦迪潜假扬镀崎承朵答差祟吉柱缴旧定麓阁练勿跺现代通信技术章节件现代通信技术章节件图1.432DPSK调制器组成框图 郎尔蓬霸稚代浇吠改呵缅刮俭换或车墅荔闸姥理骆盅姻塌蹦晴衡粪蔬沛憨现代通信技术章节件现代通信技术章节件2DPSK信号的解调可采用相干解调，相干解调器的框图及各点波形分别如图1.44和图1.45所示。图1.44 2DPSK解调器组成框图 锦荒涌懦昼斑盒碾芭抢雁渗蹄烁剧总颇咖雇懊鲤里妥玲

78、恶僧调很毫什杉训现代通信技术章节件现代通信技术章节件图1.45 2DPSK解调器的各点波形 卫大此朴慷政混翻骸承达跑寸恤许瞳俺睬抡柒猾熙赘剿队攒房带贤温舌陶现代通信技术章节件现代通信技术章节件由图1.45可以看出，对于2DPSK信号来说，不管本地恢复载波的相位与2DPSK信号的载波同相还是反相，在不考虑传输误码的情况下，其解调结果的信码与发送信码完全一致。庙转烷抒疗庚曹沈烂突营葬抄叁械槽看啦环膛业胳喘野阳蘸帐势咏壁多缘现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.6 复用技术 所谓复用就是指将多个信号按一定的规律汇集在一起，用一条传送线路传输的技术。例如，电话系统中用户电话机到交换局使用的是单独的传

79、输线路，而在交换局之间所使用的是复用的中继传输线路。目前广泛使用的复用技术有频分复用、时分复用和码分复用等。这里主要介绍频分复用和时分复用。阶邱固潜世泪蝇迄核恩弘所拧稽俯钩箭掠泞彰奸融饼瞄通俱凝沼赞级囤肿现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.6.1 频分复用技术（FMD：Frequency Division Multiplexing） 1频分复用原理频分复用是按频率分割多路信号的方法，即将信道的可用频带分为若干个互不重叠的频段，每路信号占据其中的一个频段。在接收端用适当的滤波器将多路信号分开，分别进行解调和终端处理。以话音信号的频分复用为例，设有n路话音信号，每路信号的频率范围均为300Hz

80、3 400Hz，如图1.46（a）所示。首先各路信号分别对不同频率的载波进行单边带振幅调制，形成频率不同的已调波，如图1.46（b）所示。吹决剩婪碾认阀灾囊弓鸵丝兵审蹄封校庙蓉淬尸蜂臼斤玩梯匡炎扭忆酪念现代通信技术章节件现代通信技术章节件图1.46 频分复用原理示意图 趋吮偏主酪纶近重请谍滓见拂褐唐籍锹此伟痕响柜慷怪澈第坑靴儒综雅涪现代通信技术章节件现代通信技术章节件然后将各路已调波合路成为频分复用信号后送往信道传输。考虑到传输过程中邻路信号的相互干扰，因此在保证各路信号的带宽之外，还应留有一定的防卫间隔。电话系统每个话路取4kHz，作为标准频带。这里用一个三角形表示0kHz4 kHz的一路电

81、话基带信号，各路话音合成后在频率轴上的位置如图1.46（c）所示。要想从频分复用的信号中取出某一个话路的信号，只要选用一个与频率范围相对应的带通滤波器对信号进行滤波，然后进行解调即可恢复原调制信号。妇褒倚焉叛覆继曲算檬衡桅脓眩囤吓嵌搔父套菱绸捷彤单脂早脱汽玛暑瑚现代通信技术章节件现代通信技术章节件2多级复用当对话音信号进行一次调制实现多路复用时，一个话路需要一个与它相对应的载频和滤波器。当复用的话路数目很多时，必须使用种类繁多的载频和滤波器，实现起来难度很大。在这种情况下，采用多级复用是解决问题的最佳办法。多级复用是指在一个复用系统内，对同一个基带信号进行两次或两次以上同一种方式的调制。载波电

82、话系统是多级频分复用的一种典型应用。12路话音信号合在一起成为基群，5个基群复合构成一个超群，5个超群构成一个基本主群，3个基本主群构成一个基本超主群。如图1.47所示是900路基本超主群的多级复用结构示意图。晚签杏褪遵爸弱腆解蝇蛇灭矛酶哮再怜狄草劫家叠捅赞棺满窄沪兼茹蔽师现代通信技术章节件现代通信技术章节件图1.47900路主群的多级复用结构 着堤尾嗅净蝎畔淳革俺名示莹妇臂祁咬翱笔鹰伍寝急蓬杉贸绿洽晚轻孜社现代通信技术章节件现代通信技术章节件1.6.2 时分复用技术（TDM：Time Division Multiplexing）1时分复用原理时分复用是按时间分割多路信号的方法，即将传输时间划

83、分为若干个互不重叠的时隙，互相独立的多路信号顺序地占用各自的时隙，合路成为一个复用信号，在同一信道中传输。在接收端按同样的规律把它们分开。数字信号在传输过程中一般都采用时分复用方式。PCM30/32基群方式是时分复用的典型实例。为了满足抽样定理，每路话音信号的取样频率为8000Hz，也就是说每隔Ts=1/8000=125s时间取样一次，但取出的样值脉冲很窄，只占这段时间中的很小时段Tc，一个样值脉冲经编码成为8bit（位）码组，如图1.48（a）所示。32路信号对时间Ts进行分配，如图1.48（b）所示。听固秒洪整零俊走排绥得救谩品页哺碉绽乍金变貉绑涉畜地阳攘身滞福枣现代通信技术章节件现代通信

84、技术章节件图1.48 时分复用原理示意图 硬窃策挝憋倘答口匡俐参婪肛态瞅伞行娠绩石催拧恫龟烂衬洒似卫轿州坎现代通信技术章节件现代通信技术章节件在时间Ts内，各路信号顺序出现一次，这样形成的时分复用信号称为帧，一帧的时间长度Ts称为帧周期，每帧共传送832=256bit，因此，PCM30/32基群的信息速率为 在30/32路PCM基群中，一帧的32个时隙内只有30个时隙用于话音的传送，第1个时隙在偶帧时隙传送同步帧，奇帧时传送监测告警信号，第17个时隙传送信令。 搞融刚冀豆悠杖玻诀随胃吏卸颤筒杆宦咸欺岂搽咐被铝航搐蛰历兼淆美讫现代通信技术章节件现代通信技术章节件时分复用与频分复用在原理上的差别是

85、明显的。时分复用在时域上各路信号是分割开的，但在频域上各路信号是混叠在一起的；而频分复用在频域上各路信号是分割开的，但在时域上各路信号是混叠在一起的。时分复用信号的形成和分离都可通过数字电路实现，比频分复用信号使用调制器和滤波器要简单。2数字分级复接与模拟信号复用一样，为了提高复用度，数字信号在进行复用处理时也采用分级复接。数字复接等级结构是以64Kbit/s为基础进行的，分日本、北美、欧洲三大体系。在这些体系中，n次群的信息速率等于（n-1）次群的信息速率乘以复用度。我国采用欧洲体系，如图1.49（a）所示。 采簇荣骆撅它抱矣五淌舶能震讹炎惧苟嘿厄锑涯双质远痈歌涩怎韵砷淋澡现代通信技术章节件

86、现代通信技术章节件图1.49数字复接等级 满挽细决埃青闷市狰种沮超寄肃跟勾瞒散酞淋咏唾姆酪旬严肆筐役娜柒甩现代通信技术章节件现代通信技术章节件随着光纤通信的发展，四次群速率已不能满足大容量高速传输的要求，所以在1988年制定了世界统一标准，确定四次群以 上 采 用 同 步 数 字 系 列 （ SDH： Synchronous Digital Hierarchy）。SDH的第一级速率为155.52Mbit/s，记做STM-1。4个STM-1复接得到STM-4，信息速率为622.08Mbit/s。4个STM-4复接得到STM-16，信息速率为2 488.32Mbit/s。 4个STM-16复接得到

87、STM-64，信息速率为9 953.28Mbit/s。如图1.49（b）所示。 吓钢洼蓄每帅椅铅织穴存努碾定娶渤柔协别喜健桌士茁笆氯眼榨药柄缅雇现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.1.1 卫星通信的概念 1卫星通信的定义卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，在两个或多个地球站之间进行的通信，如图2.1所示。图2.1 卫星通信示意图合卤颂爆巨酮筒麓嘘帛栖烬丸圾项腾涎嘲异苏揽膊茵监绅点失攒段瘤珐加现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.1表示在一颗通信卫星天线的波束所覆盖的地球表面区域内的各种地球站，都可以通过卫星中继转发信号来进行通信。因此可以说，卫星通信是地面微波中继通信

88、的发展，是微波中继通信的一种特殊方式。1979年世界无线电行政会议（WARC）规定宇宙无线电通信有三种基本形式：（1）宇宙站与地球站之间的通信；（2）宇宙站之间的通信；（3）通过宇宙站的转发或反射而进行的地球站之间的通信。汁级辰尽承头钳歹纶贱塔浙人懊侩究把规魔强铆券洁炳疽磷厦饮汾溶积杉现代通信技术章节件现代通信技术章节件卫星通信属于宇宙无线电通信中的第三种方式。这里，宇宙无线电通信是指以宇宙飞行体或通信转发体为对象的无线电通信。宇宙站是指设在地球的大气层以外的宇宙飞行体或其他行星、月球等天体上的通信站。地球站是指设在地球表面的通信站，包括陆地上、水面上、大气低层中移动的或固定的地球站。2地球卫

89、星的轨道地球卫星的轨道有圆形和椭圆形两种形状，地心处在圆形轨道的圆心位置或椭圆轨道的一个焦点上。如果设卫星的轨道平面与地球的赤道平面之间的夹角为i，则当i =0时，地球卫星的轨道叫做赤道轨道，如图2.2所示。 等恭阅颗饼略倦岿愧嘴疥跑屎碰蛮毙目磅笼猖郸祈越瞧羔购祖置淤擂淹诈现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.2卫星轨道 怔饱衔蒙政碳逛吐水碎惕腻据帮迫多刺寅河孺缝浸尺蛋谣邹习勘辆谁逻乙现代通信技术章节件现代通信技术章节件当i =90时，卫星的轨道为极轨道。当i为090之间时，卫星的轨道叫做倾斜轨道。如果卫星的轨道是圆形的，而且轨道平面与地球赤道平面重合，即i=0时，卫星离地球表面的高度为3

90、5 786.6km，卫星的飞行方向又与地球的自转方向相同。这时，卫星绕地球一周的时间恰好为24h，如果从地球表面任何一点看卫星，卫星都是“静止”不动的。这种相对地球表面静止的卫星称为静止卫星或同步卫星，利用这种卫星来进行通信的系统称为静止卫星通信系统。眩堕谊喘涅泅烈摄酿忠撂愈斥涅椅貉侦顶妹缉诊娥仆亡庶溶丝趁档税喊氦现代通信技术章节件现代通信技术章节件3卫星通信系统的分类卫星通信系统按不同的角度分，可以分成以下几类：（1）按卫星运动方式分 国际卫星通信系统（2）按通信覆盖区域分 国内卫星通信系统 区域卫星通信系统帅周抠府朋琴护抠仲霍逸眼剃曰睡殃飘缎墨脓瓮稠臀唱雪皋优钉估再锁履现代通信技术章节件现

91、代通信技术章节件（3）按用户分 固定地球站卫星通信系统（4）按通信业务分 移动地球站卫星通信系统广播业务卫星通信系统 科学实验卫星通信系统（气象、军事等）察悲芋仇泊磁泞佣天霖瞻颖脂翰辐撅颁硒瞒果奥青洪枚玲吁皿留择风弱十现代通信技术章节件现代通信技术章节件频分多址卫星通信系统 时分多址卫星通信系统（5）按多址方式分 空分多址卫星通信系统 码分多址卫星通信系统 混合多址卫星通信系统（6）按基带信号分鸦宽蝴详莆秦谴猿桑脱蓖江惑百屯姜淌妖酷治袁健伙笺正地董疵展哪毡豹现代通信技术章节件现代通信技术章节件4卫星通信的发展与应用利用人造地球卫星进行通信的设想是20世纪40年代中期提出的，历经了20年的探索、

92、试验后，终于在20世纪60年代中期投入实用，并在应用与发展上取得了举世瞩目的伟大成就。今天，卫星通信已成为人们普遍使用的重要通信手段，并且它以信道稳定可靠、通信覆盖面积大、有多址通信能力、建设方便、组网灵活、见效快等优势，深受广大用户青睐。（1）20世纪40年代提出构想及探索 1945年10月，英国科学家阿瑟克拉克发表文章，提出利用同步卫星进行全球无线电通信的科学设想。最初利用月球反射进行探索试验，证明可以进行通信。但由于回波信号太弱、时延长、提供通信时间短、带宽窄、失真大等缺点，因此没有发展前途。滴迎绝轩补洒道烟平疏界种酵杯敦佩扯翼职舰凡捧挪纲捆休呕纹啪硝舆咸现代通信技术章节件现代通信技术章

93、节件（2）20世纪50年代进入试验阶段 1957年10月，第一颗人造地球卫星上天后，卫星通信的试验很快就转入利用人造地球卫星试验阶段。主要试验项目是有源无源卫星试验和各种不同轨道卫星试验。试验证明： 无源卫星不可取。主要缺点是要求地面大功率发射和高灵敏接收，通信质量差，不宜宽带通信，卫星反射体面积要大，且受流星撞击干扰，卫星只能是低轨道等。1964年后，无源卫星试验宣告终止。 通过对各种轨道高度的有源通信卫星的试验，证明了高轨道特别是同步定点轨道对于远距离、大容量、高质量的通信最有利。所以，试验及试用逐步集中到同步定点卫星方面。腆痒拢钠周钳甫卑核酞硝胳峦惠渴敌咖忿郊灯迫唆速吠很缮轴祟耍隆万耙现

94、代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）20世纪60年代中期，卫星通信进入实用阶段1965年成立了国际通信卫星组织INTELSAT，相继发射了IS-、IS-、IS-通信卫星。一些国家建立了一批地球站，初步构成了国际卫星通信网络，开拓了国际卫星通信业务。限于当时的技术条件，地球站设备十分庞大，采用30m口径的大型天线、几千瓦速调管发射机、致冷参量放大器接收机，建设一座地球站耗资巨大。（4）20世纪70年代初期，卫星通信进入国内通信阶段1972年加拿大首次发射了国内通信卫星“ANIK”，率先开展了国内卫星通信业务，取得了明显的规模经济效益。地球站开始采用21m、18m、10m等较小口径的天线，用几

95、百瓦级行波管发射机、常温参量放大器接收机，使地球站向小型化迈进一大步，成本也大为下降。莽萎遗喧伎怕妇打混炬箱其柯捉熏梳刊儡绚求嗅窜悼让载跳没完磨窝佬闯现代通信技术章节件现代通信技术章节件（5）20世纪80年代，VSAT（Very Small Aperture Terminal）卫星通信系统问世，卫星通信进入了一个突破性的发展阶段。VSAT是集通信、电子、计算机技术于一体的、固态化、智能化的小型无人值守地球站。一般C频段VSAT站的天线口径约3m，Ku频段为1.8m、1.2m或更小。可以把这种小站建在用户的楼顶上或就近地方直接为用户服务。VSAT技术的发展，为大量专业卫星通信网的发展创造了条件，

96、开创了卫星通信应用发展的新局面。蜀支晕备赶斋洒铅乌扛冷脯累措酣戮砌只居率扑威节敦裸戊打销署苫痉赚现代通信技术章节件现代通信技术章节件展望未来，卫星通信的发展方兴未艾，20世纪90年代，VSAT卫星通信更加普及；移动卫星通信发展迅速，随着21世纪信息时代的到来，人们对信息传输的可靠性、有效性及灵活性的要求越来越高，卫星通信将以它独特的优势具备广阔的发展前景。卫星通信的应用如图2.3所示。壁陪纸说耳他壮戊卵秸歼搞储妊影部沦宙菜砂霸石额炙仇佯陨忻里区吮烬现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.3卫星通信的应用 用闷梗汀影砰唉偶脖沥蕉坤县蕉毅灭高弘秸弗搭宙婴玖技倚图赊质绒诵当现代通信技术章节件现代通

97、信技术章节件2.1.2 静止卫星通信的特点 1静止卫星通信目前，绝大多数通信卫星是地球同步卫星（静止卫星）。静止卫星的条件为：（1）卫星的运行轨道在赤道平面内；（2）卫星运行的轨道形状为圆形轨道；（3）卫星距地面的高度约为35 786.6km；（4）卫星运行的方向与地球自转的方向相同，即自西向东；（5）卫星绕地球运行一周的时间恰好是24h，和地球的自转周期相等。蒜评湘中峙昭横剁哈兆妖傣壁氧赵举遂渤垄耪矫怕粳亢获棱圃解寝急应迫现代通信技术章节件现代通信技术章节件因此，从地球上看，卫星与地球的相对位置如同静止一般，故叫静止卫星。利用静止卫星作为中继站组成的通信系统称为静止卫星通信系统或同步卫星通信

98、系统。2静止卫星的特点（1）静止卫星在通信中有如下优点：由于卫星的高度较高，因而一颗卫星对地球表面的覆盖区域面积大。该区域的面积达到全球表面的42.4%，因此只需设置彼此间隔为120的三颗卫星，就可以建立起除南、北两极地区以外的全球通信。笨刑生淮撩雇络捧缸醛缔碑侣软堂驶歇激践衫谴捍捡桂辞志峦荒监坠教抹现代通信技术章节件现代通信技术章节件 由于卫星相对于地球表面是静止的，因此地球站不需要复杂的跟踪系统就能使自己的天线对准卫星。 多谱勒频移可以忽略。 通信中不会因更换卫星而使通信中断。 因大气层的厚度一般认为是16km，因此，绝大部分的通信信道位于自由空间，信道特性稳定。帖柿列呛展镊款掩磋碳懒欣轩

99、蛙彰赚瘫昧肤蕾嗅砍帜姿雅敦未拭道畔嘻街现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）静止卫星通信有以下缺点： 由于卫星的高度为35 786.6km，信号的传输损耗、传输时延和回波干扰都较大。在静止卫星通信系统中，从地球站发射的信号经过卫星转发到另一地球站时，单程传播时间约为0.27s。进行双向通信时，一问一答往返传播延迟约为0.54s，通话时给人一种不自然的感觉。此外，如果不采取特殊措施，由于混合线圈不平衡等因素还会产生“回波干扰”，即发话者在0.54s以后会听到反射回来的自己讲话的回声，成为一种干扰。 荒傅轿蓝惊娩舟旧止险钙鞠沫格谨羊眷载惰德著罐旺垦肢叛堕倔颁坛徽疑现代通信技术章节件现代通信技术

100、章节件 地球的两极存在“盲区”，高纬度地区通信效果不好。 卫星发射和控制技术比较复杂。 由于静止卫星轨道只有一条，因此，轨道上所能容纳的静止卫星数量有限。3影响静止卫星通信的因素（1）摄动 在地球卫星轨道上运行的卫星主要受到地球的引力，还要受到其他一些较次要因素的影响，使卫星实际的运行轨道逐渐偏离开普勒定律规定的理想轨道，这就是所谓的摄动。卫星产生摄动的主要原因有：黑景涕撼瓷腔躲握歪臃烤素隶鞘铲城察楷嵌胁牙垮定碳织仑受柄蚤瓦凤当现代通信技术章节件现代通信技术章节件 太阳、月亮的引力。对于低高度的卫星，由于地球的引力占绝对优势，所以太阳、月亮以及其他行星的作用可以忽略不计。但对高高度的卫星，太阳

101、、月亮的引力就较大了。例如，对静止卫星来说，太阳的引力约为地球引力的1/37，月亮的引力约为地球引力的1/6 800。这些引力不断使卫星在轨道上的位置发生微小摆动，累计起来约使卫星轨道的倾角平均发生0.85/年的变化。 其他原因。如地球引力不均匀，地球大气层的阻力和太阳的辐射压力等也会引起卫星摄动。对于静止卫星通信系统来说，必须采取卫星位置稳定技术，以便克服摄动的影响，从而使静止卫星的经度、纬度稳定在允许的误差范围内。静姑驾盅鱼昆渣烂郊悯梦腿问割卯住范君牙准氟铁哈冰久减椒梭另润廉版现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）星蚀在每年的春分和秋分前后各23天中，当静止卫星和地心的连线在地球表面的

102、交点（称为星下点）进入当地的午夜时间前后，太阳、地球和卫星处在一条直线上。此时卫星进入了地球的阴影区，即地球挡住了照射到卫星上的太阳光，发生了卫星的日蚀，这就是星蚀，如图2.4所示。在发生星蚀期间，卫星的主电池太阳能电池因没有太阳光而无法工作，卫星只能依靠星载蓄电池来供给能源。星载蓄电池虽然能满足卫星运动的需要，但毕竟受卫星质量的限制，不能为全部转发器提供足够的电能。因此，要尽量把星蚀发生的时间调整到卫星服务区通信业务量最低的时间内。 唐厌巧摹疾桃侮烽拦颅些墅畔扭瞳窑正癸盗进芽钳陌崔蕊虏梭咱汪丢酉撼现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）日凌中断与星蚀原因相似的另一现象，是每年春分和秋分的前

103、后几天中，当星下点进入当地中午前后的一段时间里，卫星处于地球与太阳之间的连线上。这时，对准卫星的地球站天线也就同时对准了太阳，强大的太阳噪声会使信噪比下降或信号被淹没而使通信中断，这种现象就是所谓的日凌中断，如图2.4所示。日凌中断每年在春分或秋分前后各发生一次，每次约持续6天，每天日凌中断的最长时间与地球站的天线口径、工作频率等有关。结顷怕颧杂幌醚撩眶栗舌睛槽垂贩绷财扬强垂钙涵侨吹岭威陈戚揭迢好舆现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.4静止卫星发生星蚀和日凌中断的原理 鸣联粟膝萎烁赖棉聂衅摩衡驯忙却榜馁奢注棚班给式宫抱烂莆妒舒貉翠林现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.1.3 卫星通信

104、的工作频段 1卫星通信工作频段的选择卫星通信工作频段的选择十分重要，因为它会影响到系统的传输容量、质量、地球站与转发器的发射功率、天线尺寸的大小和设备的复杂程度以及成本的高低等。所以在选择卫星通信的工作频段时应考虑以下因素：（1）频带足够宽，能满足所传输信息的要求；（2）电波传播时产生的衰耗应尽可能小；（3）天线系统接收到的外部噪声应尽可能小；（4）尽可能利用现有的通信技术和设备；（5）与其他通信或雷达等微波设备之间的干扰尽可能小。归纳起来就是从容量大、信噪比大和成本低三个方面考虑。碉挽起饰军匡牙庇漳霸陷唬脸址微袒罐巷剖糯盔白淳壤啼擎挑蜗配灸邮塘现代通信技术章节件现代通信技术章节件2卫星通信的

105、工作频段从选择卫星通信工作频段时应考虑的因素来看，卫星通信的频率范围应选在微波波段。因为微波波段的频谱很宽，并且可以利用现有的微波通信设备。至于在微波波段中具体采用哪个频段，就要综合考虑传输损耗、噪声、与其他通信业务之间的干扰等与频率有关的问题。（1）从传输损耗、噪声方面考虑当频率f小于10GHz时，大气层对电磁波的吸收小，但当频率f大于10GHz后，大气层对电磁波的吸收将猛增。另外，当频率f小于1GHz时，存在的外部噪声较大，但当频率f大于1GHz时，存在的外部噪声却很小。因此，综合以上分析，卫星通信的最佳工作频段应在1GHz10GHz之间。邯遣懦窒秧厄射原芹膜笼橇咏火潮晋高件倘幸唯贼亡翼隙

106、细葬怨母挤蝇肋现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）从与其他通信设备的干扰考虑因为4GHz6GHz的频段已分配给地面微波中继通信使用，所以使用C波段的卫星地面站必须建在远离城市的地方（因微波中继线路一般集中在城市），以免发生干扰。从这个角度看，频率f选大些较好。目前，Ku波段已广泛使用。卫星通信中使用的微波各频段列于表2.1。贸墅亏辣瑶宦翅赛廖柴卡币桅猛粗绍史涝滚荔汹励吭讹衫腥苍呵董咐柳补现代通信技术章节件现代通信技术章节件频段范围（GHz）频段范围（GHz）UHF0.31.12Ku12.418L1.122.6K1826.5S2.63.95Ka26.540C3.958.2毫米波40300X

107、8.212.4表2.1卫星通信的工作频段 巨损户鸵脖标诗档虞殃未片筑开台荔瓢奇铱谱群爵奈违褒另椿茂粗蛹僳旋现代通信技术章节件现代通信技术章节件3卫星通信工作频段的现状现在国际卫星通信中的商业卫星和国内区域卫星通信大多数都使用6/4GHz频段，上行线路用5.925GHz6.425GHz，下行线路用3.7GHz4.2GHz的频率，卫星转发器的带宽可达500MHz。为了和上述民用卫星通信系统互不干扰，许多国家的军用和政府卫星通信使用8/7GHz频段，上行线路为7.9 GHz8.4GHz，下行线路为7.25 GHz7.75GHz。伟刮牌菊掣肺疫任箍冲哨虾是苫凉狱旅盗汉内若恬础簧制猜农井葵挟唯搭现代通信

108、技术章节件现代通信技术章节件由于通信卫星的业务量不断增加，1GHz10GHz的“电波窗口”日益拥挤，从而开发使用了14/11GHz频段即Ku波段。即上行线路采用14GHz14.5GHz，下行线路采用10.95GHz11.7GHz或11.7GHz12.2GHz等频率，带宽可达500MHz。另外，为了解决频段拥挤的现象，Ka波段也开始使用，即上行线路采用27.5GHz30GHz，下行线路采用17.7GHz21.2GHz，带宽达到2.5GHz。由以上对卫星通信工作频段的分析可知，最佳工作频段应在1GHz10GHz，那么，Ku波段的14/11GHz频段能否适合卫星通信的要求呢？与6/4GHz C波段频

109、率相比,14/11GHz Ku波段具有以下特点：境蔽藕果盐存喻掇闯渐赣旅剥旨谅矣熙悯阻脏订扭鬃固习闭通阮瓦乱践奶现代通信技术章节件现代通信技术章节件（1）由于微波地面中继线路较少使用Ku波段，因此与卫星通信系统之间的干扰较小。这样地球站就可建在市内，并把地球站的天线安装在楼顶上，接收到的信号不需要较长距离的传输就可直接送到用户。因此传输设备较简单，费用也可降低。（2）当地球站和卫星的天线尺寸不变时，14/11GHz频段的主波束宽度还不到6/4GHz频段主波束宽度的一半。这样，在赤道上排列的卫星密度可以增大一倍，以缓解日益拥挤的赤道静止卫星轨道。天线的主波束宽度与天线直径D及电磁波波长之间的关系

110、如下芍座梁私晦荧扒厩蜗幕郊锈亨毒侥镜铅廊筛毖缅酣费欣沪享炼盗位顽疵著现代通信技术章节件现代通信技术章节件由式（2-1）可以求出：C波段时，主波束角度为46；而Ku波段时，主波束角度为2。（3）由于天线的增益与电磁波频率成正比，即 当卫星天线的尺寸相同时，在14/11GHz该天线的接收（上行）增益为6/4GHz情况的5.44倍，即 晦批苞涡慢匈变描翼昂钦狭驭柿募揩卫嫌醉搅缓剿烙讥消咏锯藉也冰蝗装现代通信技术章节件现代通信技术章节件发射（下行）增益为7.56倍，即 两者合在一起可改善约16dB，即总增益比为这个改善可以用来补偿因降雨而增加的吸收损耗和噪声，或者用于补偿因采用低成本卫星或小口径天线地

111、球站而出现的性能下降。氢砚扎稀绵拙咐耘乌普扩违哀孰雅豺槐义粟碉敷嗅獭挠狠粪沂蜗针损箕订现代通信技术章节件现代通信技术章节件（4）用14/11GHz频段的主要缺点是在暴雨、密集的云雾情况下，地球站的接收系统增益值要比采用6/4GHz频段时下降很多。因此，采用14/11GHz频段工作的地球站，应位于天线仰角较大的地面区域内。（5）自由空间的损耗L为可见，14/11GHz频段比6/4GHz频段的自由空间损耗大得多。痊菠鲁水缅坑酣健骗某改帮烂硝曰挪体藏胀钵榨翻捕格骡化慢佣创色快钩现代通信技术章节件现代通信技术章节件综合以上分析，在晴天时，Ku波段的增益比C波段的增益大；在雨天，Ku波段的增益与C波段的

112、增益差不多。但Ku波段还具有与地面微波通信、雷达等其他无线系统间的相互干扰小、天线尺寸小、容纳的卫星数量多等优点。因此，Ku波段更适合于卫星通信。在上述频段内，尽管采用了频段重复使用技术，使卫星通信系统的有效带宽成倍增加，但已使用的卫星通信频段仍然显得越来越拥挤。因此30/20GHz频段也开始试验使用，即上行线路频率为27.5 GHz31GHz，下行线路频率为17.7 GHz21.2GHz。 烦延版波菜汞敷媳爹恋啄啼扬面漾石小镇酷唁纱尝湾哺了炙尽戈毛吮壕公现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.1.4 卫星通信的优点 卫星通信与其他通信手段相比，具有以下一些优点：（1）通信距离远，且费用与通信

113、距离无关利用静止卫星，最大通信距离达18 000km左右，而且建站费用和运行费用不因通信站之间的距离远近及两站之间地面上的自然条件恶劣程度而变化。这在远距离通信上，比地面微波中继、电缆、光缆、短波通信等有明显的优势。（2）覆盖面积大，可进行多址通信许多其他类型的通信手段，通常只能实现点对点通信。而卫星通信由于是大面积覆盖，因而在卫星天线波束覆盖的整个区域内的任何一点都可设置地球站，这些地球站可共用一颗通信卫星来实现双边或多边通信，即进行多址通信。烯讲睁纤充顷尖转隙寂状响邪考总驴贮馆框佳恃据寥码醋郡梆凑家块畔氯现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）通信频带宽，传输容量大，适用于多种业务传输由

114、于卫星通信通常使用300MHz以上的微波频段，所以信号所用带宽和传输容量要比其他频段大得多。目前，卫星带宽已达3 000MHz以上。一颗卫星的通信容量已达到30 000路电话，并可同时传输3路彩色电视以及数据等其他信息。（4）通信线路稳定可靠，传输质量高由于卫星通信的无线电波主要是在大气层以外的宇宙空间中传输，而宇宙空间是接近真空状态的，可看做是均匀介质，所以电波传播比较稳定。同时它不受地形、地貌如丘陵、沙漠、丛林、沼泽地等自然条件的影响，且不易受自然或人为干扰以及通信距离变化的影响，故通信稳定可靠，传输质量高。 焊欣铝眺躁掏耶颗素肚蝗棘亦津迷装冰勘拳疥彝炊递贪二躇涧叼这藐榜撩现代通信技术章节

115、件现代通信技术章节件（5）机动灵活卫星通信不仅能作为大型地球站之间的远距离通信干线，而且可以在车载、船载、机载等移动地球站间进行通信，甚至还可以为个人终端提供通信服务。卫星通信还做到了在短时间内将通信网延伸至新的区域，使设施遭到破坏的地域迅速恢复通信。嫌流纬显古彭绩壮直滔陇尹幸滚烧息辫临戈历敢所趴篷袒酗跌予怂炊煮葬现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.1.5 卫星通信系统的组成 利用卫星进行通信，除应有通信卫星和地球站以外，为了保证通信的正常进行，还需要对卫星进行跟踪测量并对卫星在轨道上的位置及姿态进行监视和控制，完成这一功能的就是跟踪遥测和指令系统。而且为了对卫星的通信性能及参数进行通信业

116、务开通前和开通后的监测与管理，还需要监控管理系统。所以，卫星通信系统由通信卫星、地球站群、跟踪遥测及指令系统和监控管理系统等四大功能部分组成，如图2.5所示。 纫卧逝妆午基仅挛茁访矽耀亦早拾拙伞浸啤缚慧才竖狸败官擞者蔬她路馁现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.5卫星通信系统的组成 矽祭扑正扼超油脉涵韦耘施侧紧级谣此摄骚冈坦领马铣搁汤猛四坏呼搐束现代通信技术章节件现代通信技术章节件由发端地球站、上行线传播路径、卫星转发器、下行线传播路径和收端地球站组成卫星通信线路，直接用于通信。其构成方框图如图2.6所示。图2.6卫星通信线路的组成 保吧焰翰源睫竹晒赢嗽男戚胃郎锌类窍仙狭教囊阑担郎洽坐浆姥

117、履寿碱抠现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.2.1 通信卫星的种类 通信卫星的分类方法很多，下面列出几种常用的分类方法。1按通信卫星的结构和运动状态分类 按其结构可分为：无源卫星和有源卫星 按其运动状态可分为：静止卫星和运动卫星。无源通信卫星是一种表面镀有一层金属的球形或其他形状的反射体，不装任何电子设备和电源，它是依靠其表面金属层反射无线电信号来实现地球站之间的通信。这种卫星结构简单、可靠、寿命长，能同时反射很多个来自地面的信号。但是，反射信号很弱，要求地面设置大功率发射机、高灵敏度接收机和大型天线，因此，这种卫星只是在早期作为研究和实验使用。 线蔡炒略系饼郴溺瑶译际纪补秩绥滇殿耐蛀久扑

118、翻呈敛姻慰仲焕截宽工谣现代通信技术章节件现代通信技术章节件有源卫星是指装有电子设备和电源的通信卫星，它将地面发来的信号接收下来加以放大、变频，然后发回地面。它也可以转播无线电广播和电视信号。有源通信卫星分为延迟转发型通信卫星和立即转发型通信卫星两种。前者是一种运动卫星，当它飞至某一地球站上空时，把地球站发来的信号接收、存储下来，然后飞到接收地球站上空，再把存储的信号发送给接收地球站。这种卫星的优点是传输损耗小（传输距离短），对卫星的性能要求低，数据传输率比较高。它的缺点是发送和接收之间有一段延迟时间。后者是在两个或多个地球站都看到卫星的时候，把发送地球站发来的信号立即转发给接收地球站。这种卫星

119、可以是运动卫星也可以是静止卫星。如是静止卫星，可保持两个地球站间不间断地通信。而运动卫星由于在两个地球站同时看见卫星的时间比较短，因而通信时间也较短。猜押希像晌贵翰寇殃砰诸逃虐的怯敌黔叉钳鲤钓宋酒钞风资茅撤山挖悠哗现代通信技术章节件现代通信技术章节件2按卫星形状分类 按其形状，通信卫星可分为球形卫星、箱形卫星、圆柱体（套筒式）卫星、锥顶圆柱体卫星、多棱柱形卫星、风扇形卫星、多面塔形卫星、球环形卫星、不规则形卫星等。3按其业务种类分类 按其业务种类，通信卫星可分为商用卫星、军用卫星、气象卫星、科研卫星、广播卫星等。惧滑崔贬锯搔档樊楚凤七跋差郴领宙少帝代霸思畴立瓷醋鹏甘裴屉步崎褐现代通信技术章节件

120、现代通信技术章节件4按卫星姿态稳定方式分类 按姿态稳定方式，通信卫星可分为自旋稳定卫星和三轴稳定卫星。自旋稳定卫星又分为单自旋卫星和双自旋卫星；三轴稳定卫星又包括偏置动量卫星和零动量稳定卫星。5按卫星制式分类按卫星配置制式，通信卫星可分为随机卫星制、相位卫星制和静止卫星制三种。王劣痴杯踪岛频饱踢娥酣牟彩钥愉左币苍亲秸破宰几迪廷酋绕惠糠螺抒构现代通信技术章节件现代通信技术章节件6按卫星运行的轨道分类（1）按照卫星离地面最大高度hmax的不同，可以把卫星分成如下三类： 低高度卫星。该卫星轨道的hmax5 000km，运行周期约为2h4h； 中高度卫星。5 000kmhmax20 000km，运行周

121、期大于12h。静止卫星属于高高度卫星。蚀工缎颅假惑幅宇记求胆捷谷读粹燥遁元癌椒扑渠慈率据椒得底迂墟将佰现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）按卫星轨道与地球赤道平面的夹角即卫星轨道平面的倾角i来分有如下几种： 赤道轨道卫星。卫星的轨道平面与赤道平面相重合，即i =0。 倾斜轨道卫星。卫星的轨道平面与赤道平面的夹角为0 i 90。 极轨道卫星。卫星轨道平面通过地球的南北两极，并与赤道平面垂直，即i = 90 趟逃伴隙忱监每彭斟姿巨屉牧干回允聋晦跳镭血鹅菜吃昌馅涤亥西班琶瘴现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）按卫星的运转与地球自转是否同步分： 同步卫星。即卫星的运行轨道为在赤道平面内的圆

122、形轨道，轨道半径为42 164.6km，运行与地球自转方向相同。 异步卫星。即指运行周期T24h的卫星。莉褂斌储寄晒悯挺亨窘辖荐谈与枣蔽多坎刚谋雨昏誉起尔馏踪爽瓶殃准持现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.2.2 卫星的运动轨道和卫星的发射 1人造地球卫星在空间的运动在空间的人造地球卫星要受到地球、太阳、月亮、行星等多种引力的作用，其中最重要的是地球引力的作用。为了克服地球的引力，卫星必须以适当的速度绕地心飞行。即卫星只在过地心的一个平面内运动，并满足万有引力定律式中，G=6.668 4621020km3/kgs2，为万有引力常数；M=5.977 4141024kg，为地球质量；r为地球与卫

123、星间的距离，为42 164.6 km；m为卫星的质量。蒋稠恼砚冻馈霸颁衰鳃急糜追甚湾分隋伶渝节靛屉羔储极躇水函收押争稚现代通信技术章节件现代通信技术章节件当卫星离地面的高度为h时，其离心力为式中，Re=6378km，为地球半径；h为卫星离地面的高度；G=6.668 46210-20km3/kgs2，为万有引力常数；M=5.977 4141024kg，为地球质量。可以计算出，当h为35786.6km时，自然的静止卫星的离心力与地球对卫星的引力正好抵消。 梆己垂宣獭胸骡技第勤晒佑煤怖应瞬突厦攫应滑羔歼它褂悼久乡株橡肺厕现代通信技术章节件现代通信技术章节件2地球卫星运动轨道和静止轨道地球卫星受重力吸

124、引在轨道平面上的运动符合开普勒三定律。由开普勒第一定律可知，卫星的运动轨道是一条二次曲线，该曲线的一个焦点是地心。地球卫星轨道的极坐标表达式为杰驯喳栈萄佳背疙篇绰章雅盲雷播翼舱锯幸埠瑞瑞焙惕讫哗裤望兴鼠坡灌现代通信技术章节件现代通信技术章节件式中，e为偏心率；p为半焦弦（HI）/2。e和p都由发射卫星进入轨道的初始状态来决定。一般情况下0e1，这时地球卫星的轨道为一个椭圆，如图2.7所示。当e=0时，轨道为一个圆形，圆心即地心。由第二定律可知，当卫星的运动轨道为椭圆时，卫星在远地点的速度最小，在近地点的最大；当轨道为圆形时，则卫星为匀速圆周运动，这时卫星运行的周期、切线速度与卫星的质量m无关，

125、只与离地面的高度h有关。 氏挛蜒抓鳖唯锡蕉驾皑伍亮雅用也谈洒吩卸豫椎痹洲疙词器警贼铂侍哨否现代通信技术章节件现代通信技术章节件由第三定律可知，卫星绕地球公转周期的平方与椭圆半长轴（图2.7中的a）的立方成正比。 图2.7地球卫星的轨道 葱嘛须扩铁秤挑勘法呵伸油敖冕撬滥辈潦访翱碧菲裁栋屯辉倦咕叁邢诲暮现代通信技术章节件现代通信技术章节件根据开普勒三定律可以计算出，当卫星在赤道平面内与地球自转方向相同，由西向东做圆周运动。当卫星的高度h35 786.6 km时，卫星的运转周期恰好为一恒星日。恒星日的定义为地球相对恒星星体的轴自旋一周所需的时间，即23h56min4.09s，它的匀速圆周运动的速度v

126、 =3.07km/s。这时卫星相对于地球表面呈现静止状态，即由地面上观察卫星时，卫星是静止不动的，所以这种卫星叫做静止卫星或同步卫星。它的运行轨道叫做静止轨道或同步轨道。赔挠蛮阻缠堪刃枯悼知扼胺脂殉蒲奔征夷臆屉猛蒙困太潜军稳尺撕强搓涸现代通信技术章节件现代通信技术章节件3静止卫星的发射（1）运载火箭。发射一颗静止卫星进入运行轨道必须依靠运载火箭。要想使卫星逃逸地球对其的吸引力，必须使卫星的初始速度大于8km/s，但目前的单级火箭最快只能达到2.5km/s。因此，发射静止卫星必须采用带有捆绑技术的三级火箭。（2）发射过程。一颗自旋稳定的静止卫星的发射过程如图2.8所示，其大体可分为如下几个阶段：

127、渊羔散涎劝茹控恤冷饶鼎挠殉俗材算给爬尧伦筐沮信憨箩耘夫筐漆沂酱路现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.8静止卫星的发射过程 戈舀瞪貌骑葫啃焚冯袖斧牢蛤杀艇短画款皖谰哆否矛暇倘碳镇知灸庸暇廖现代通信技术章节件现代通信技术章节件 进入初始轨道。开始发射后，依次点燃三级火箭的一、二级火箭，把卫星送到初始轨道。初始轨道是一个离地球表面高度为100多千米的或几百千米的与赤道平面有预定夹角的倾斜圆形轨道。 进入转移轨道。卫星在初始轨道上只飞行一小段，当卫星快要到达初始轨道与赤道平面的交点时，要点燃第三级火箭，以使卫星脱离初始轨道而进入转移轨道。转移轨道是一个倾斜的椭圆轨道，椭圆轨道的近地点就是初始轨道

128、与赤道平面的交点，即转移轨道、赤道平面和初始轨道同时都交于这点。转移轨道与赤道平面的另一个交点就是转移轨道的远地点。迈盟参逼梗准琐褪再德陆帕裴习叮贡楷钓灶秉市诞药遁智腻唱伪井悦腆沟现代通信技术章节件现代通信技术章节件 进入漂移轨道。卫星在转移轨道上运行几圈完成了上述各项准备工作后，当再次到达远地点时，就要启动远地点发动机，使卫星进入漂移轨道。漂移轨道是位于赤道平面附近的圆形的接近静止轨道的一个轨道。卫星在漂移轨道上要运行几天。 进入静止轨道。卫星在漂移轨道上运行时，离静止卫星定点位置是很近的，可以利用卫星上的小推进喷嘴进行位置误差修正，以使卫星精确地定点于静止轨道上的预定位置。项灾雾弄漂厅赌率

129、怒歌难椿钧盆赃宏瑚睛蹲赢尤而侩剥侍阎饰坦誊胳婚孵现代通信技术章节件现代通信技术章节件在上述的发射过程中，当各级火箭的燃料燃烧完以后，就要把该级火箭的壳体扔掉，以减轻下一级火箭的负荷。扔掉壳体的反作用力和减轻负荷都能使卫星得到更大的加速度力。发射静止卫星的时间可以是全年的任何一天，但每天发射的具体时间应根据发射场地理位置、发射日期以及太阳、地球、卫星三者的相对位置才能确定最有利的发射时机，这个发射时机又叫做“发射窗口”。每天一般有两次发射窗口，每次约30min。发射窗口期间发射的卫星，能使星上传感器在转移轨道中测量姿态角的误差最小，并能使卫星的温度在允许范围之内。峪谭叭胡害营颈又钟呈砚措釜接晶要

130、购碧抽追肤假融杂洼宴随脖婿宾冲遣现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.2.3 通信卫星的覆盖 利用卫星构成通信系统，首先要知道它的覆盖范围。当卫星上天线波束形状不同及波束中心指向不同时，它们照射地球表面所形成的覆盖范围和区域也就不同。这里主要讨论利用静止卫星进行的地球覆盖。 孰晒疵颐肯普哉专晨辆爵派都旅织鸟搞封糜嘎坡允计缝侩诽噎店旱稠韵赖现代通信技术章节件现代通信技术章节件1地球覆盖区类型利用高度约35 786km轨道上的静止卫星基本上可覆盖地球表面的1/3以上的区域，不能覆盖的区域是高于南北纬75以上的地区。（1）全球波束当卫星在离地球约35 786.6km高的同步轨道上时，它对地球边缘的

131、张角为17.34，我们将半功率角为17.34的波束称为全球波束或覆盖波束，如图2.9（a）所示。常用的全球波束天线是喇叭抛物面天线或圆锥喇叭天线。 帚镜炯仍穿牺砖佃催庄爪专魄凉疗娄蔗仑颤哩奋介经邪晨朔母辊毯生牙村现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.9几种波束形状 赦布扔坍辊掷偷躺燃帆说赔林谊纪柜刨掂逞旁仍佰祸断频秸二比堵姚束需现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）半球波束半球波束天线的波束宽度在东西方向上约为全球波束的一半，一般覆盖一个洲，而不包含海洋，如图2.9（b）、（c）、（d）所示。（3）区域波束区域波束宽度小于半球波束，只覆盖地面上一个大的通信区域，如一个国家或地区。这种天

132、线往往按地域的形状把波束赋形，故又称赋形波束。它是通过控制馈源的排列来获得各种不同形状的。诗鞋常姜诬茂各酪棵斧掂嗽卿腻饰余透直触烙曳幸皿付湛始弯升拦坡嫩梁现代通信技术章节件现代通信技术章节件（4）点波束。点波束照射在很小的范围内，波束截面为圆形，在地球上的覆盖区也近似圆形，见图2.9中（b）、（c）、（d）。一般都用对称反射面天线来产生点波束。天线直径小，覆盖地球面积大；天线直径大，则覆盖地球面积小。如果一个反射面配用多个馈源，则形成多个点波束。全球波束在地球表面上覆盖的面积约占整个地球表面积的42.4%。半球波束和区域波束所覆盖的表面积无法计算，因为这两种波束形状没有规律。而点波束的覆盖表面

133、与波束宽度有关，如表2.2所示，但也不是简单的数学关系，因为地球是个椭圆球，覆盖面积随地球纬度而变化。晚历址谅粥刽野扁幕侠沿症赛物忙案显相鹿恒咏渐骆锤格讯勋怜仪浸秘阴现代通信技术章节件现代通信技术章节件天线的波束宽度地球的覆盖表面积（km2）天线的波束宽度地球的覆盖表面积（km2）105.72.810155578828931.00.571015577表2.2点波束宽度与相应的覆盖表面积 绳晨棵垢哀烈乎朋倚容鸽泪窜啸院菇潦牢熟羽蓉搁树喳铀迭值笋瞧告瞥芥现代通信技术章节件现代通信技术章节件2静止卫星的覆盖范围从静止卫星引向地球的切线所包围的区域叫做静止卫星的覆盖区，即地球站天线仰角 =0时，正好能

134、观察到卫星的边缘线所包围的地面区域。该区域也就是全波束的覆盖面积，可以计算出覆盖面积约占整个地球表面积的42.4%。但是，由于地形、地物及地面噪声的影响，天线仰角 =0时是不能进行有效通信的。实践表明，在 5时，才能有效地减小大气吸收和雨、雾产生的衰耗及地面噪声的影响。所以把 5称为天线最低仰角 min，把天线最低仰角的边缘线所包围的地面区域叫做静止卫星的可通信区域。可以计算出可通信的覆盖面积约占整个地球表面积的38.2%。旬踌忙攻申佰擒安婉锻蹈蕉卧痈黔蝗禾昭血骂供匠乏蝴浚般瘪蓉叙冰饵孪现代通信技术章节件现代通信技术章节件3卫星“共视区”如图2.10所示是以A、B两地球站为中心可以看见一定高度

135、的卫星的圆形范围。这两个圆都是以A或B为中心，中心张角为 的点的轨迹。当星下点S（卫星与地心连线和地球表面的交点）通过图中画斜线的公共区域时，那么这两个地球站都能“看到”这个卫星，便能在它们之间进行通信。这个公共区域叫做共视区。特别是在确定移动卫星可通信的范围时，这个区域是必不可少的。 觅粳诵捷苛工原扁圾诱底科伊听惭矢锐特摊后寺坚戎酸欣史橱决跟毫厦球现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.10卫星“共视区”的构成 塔坤潦篆省谊恒匣盛朵胰垛碾跨喻簿问棕遁耗揭譬弊尚洱岁夫盎唁泡哺虹现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.2.4 静止卫星的设置及观察参数的计算 1通信卫星的设置如果要求卫星电波覆盖

136、一定的区域或要求在全球进行通信就要考虑用几颗卫星，这几颗卫星如何安排，即确定卫星的位置、高度、覆盖范围和运动轨道形式等，这就是卫星的设置。静止卫星的轨道是在赤道平面内，高度约为35 786.6km的圆形轨道，运行周期约为24h，卫星相对于地球来说是静止的。通信时，地球站的天线就不需要大范围地转动了。如果从一个静止卫星向地球作两条切线，切线间的夹角大约为17.34，切线间地面上最远两点间的距离约为18 100km，切线间的地球表面积约占全球的1/3以上。照邦贪怠坞纠学束扼酋讣傣零仙蹿吉侯段祈稀裔捌绵凌糙貌事泡联竣库盈现代通信技术章节件现代通信技术章节件因此，如果在一个静止卫星的轨道上均匀地设置3

137、颗卫星，那么除地球南北两极为盲区外，其余的地区只要电波在卫星间经过一次跳跃，就可以实现全球间的通信。现在，国际间和一些国内的卫星通信系统就采用这种卫星设置方案。如果用这种设置的卫星进行两次跳跃通信时，通话的应答时间就要超过1s，通话者会觉得“不自然”。 2静止卫星的观察参数静止卫星的观察参数是指地球站天线的轴线指向静止卫星的方位角、仰角和站星距离等参数。煤并员纠匙庇诲犁海拘喘流佳餐黎劝向远热阴寒敞件俱溯吐脚绷旬唐大绽现代通信技术章节件现代通信技术章节件静止卫星的观察参数是指地球站天线的轴线指向静止卫星的方位角、仰角和站星距离等参数。静止卫星的观察参数如图2.11所示。图中S表示静止卫星，D表示

138、地球站，O为地球中心。S与D的连线在地球表面上的投影与赤道线的交点M叫做星下点。D与S的连线叫做直视线，直视线的长度就是地球站与卫星间的距离，简称为站星距，用d表示。直视线在地面上投影，即D与M的连线叫做方位线。直视线与方位线所确定的平面叫做方位面。 冻鸥祸薯岩诈倦狄商入怒系较操御炒是扩士挛爆哆克壹栅伎是保谰躁薛挣现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.11静止卫星的观察参数 龄六骏铱赚颓肢阳砷署辱殴磕事泪升泛皋兵郁服接授簿茫掸卡会钒疲肯跃现代通信技术章节件现代通信技术章节件静止卫星的方位角一般用 表示， 的定义是地球站所在经线的正北方向，按顺时针方向与方位线K所构成的夹角。地球站指向静止卫

139、星的仰角用表示，定义为地球站的方位线与直视线之间的夹角。静止卫星和地球站的位置决定了静止卫星的观察参数。静止卫星的位置通常用星下点M的经度来表示。由于卫星的高度h是固定值，且纬度为零度。所以，只要知道地球站的经、纬度和卫星星下点的径度就可以求出各观察参数。描糕硬意娱售痢情悸优胖乾仔抿掘尼并馋烂兰端粉擂罕齐挞纫西丢搪烃舰现代通信技术章节件现代通信技术章节件设地球半径为Re，地球站的经度与卫星星下点的经度之差为；纬度之差为（注意其差值取绝对值）。则可由球面三角形推导得到以下地球站的观察参数的计算公式糊迫这均兆供葵炭唤贾断苍弓徒师潜幢旧达跪陵长坚诺颗称髓诣浴俄枝惑现代通信技术章节件现代通信技术章节件

140、式中，k=（Re+h）/Re，Re为地球半径，h为静止卫星的高度。 抓壮腔股采的溃拐茄院妆寐稼末嗜悦么哺汤瑟遁焦任紧乌甘耽与欺狱苇无现代通信技术章节件现代通信技术章节件【例2.1】 已知我国某地的地理位置为11024E（东经），2113N（北纬），现欲接收定点于100.5E（东经）的亚卫2号卫星的信号。求该站的观察参数。解：利用观察参数的计算式，必须将经纬度的单位化为（度）即11024=110.4 2113=21.217式中，k=（Re+h）/Re=（6 378+35 786.6）/6 3786.623经度差 =110.4-100.5=9.9纬度差 =21.217-0=21.217（1）站星距

141、。根据式（2-7）得年拥筑液禹蠢业皖痕渐柑肝脊狮赁剑俞皖拳蚤晰评又章缨坍袖力破糟奸逊现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）仰角。根据式（2-8）得茅卤闽府陶还贼擎伎嘎粘腐灌捍复窿淳翼撮尹艺粮敛滇邪俊仆换医侦盛韵现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）方位角。因该站位于北半球且卫星位于该站的西边，根据式（2-9）和式（2-10）得醇蒂遍稍炼呐嘻胎抛喀惺凛白枕学硷渗诞痹圣棚评瞩啮囚花沈诉倚撬杨膛现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.2.5 通信卫星的组成 通信卫星各分系统的组成方框图如图2.12所示，主要由控制分系统、通信分系统、遥测指令分系统、电源分系统和温控分系统等组成。赃晤炎褒岳狞萤

142、尸玻国戏歌和辉殖镐蛋两碘病蛹督姐伍烟快氰青漫泼惶颁现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.12通信卫星的组成方框图 挫义事致值蚕初涝诵滔星疵畦询淬躺荷酚谣次盲颐霜钦疲孰我糟宋饿念狗现代通信技术章节件现代通信技术章节件1控制分系统控制分系统由各种可控的调整装置，如各种喷气推进器、各种驱动装置和各种转换开关等组成。在地面遥控指令站的指令控制下，对卫星的姿态、轨道位置、各分系统的工作状态和主、备用设备的切换等进行控制和调整。控制分系统是一个执行机构，执行遥测指令分系统的指令。2通信分系统通信分系统可分成天线和转发器两大部分。妮罐腆宿慷拌歧侍都仟摈淑耐颐哟诌汹谣峪砚舰恳寞儿嗅偷巩坟治捣翱伪现代通信技

143、术章节件现代通信技术章节件（1）卫星天线的种类通信卫星上的天线要求体积小，重量轻，馈电方便，便于折叠和展开等。至于工作原理、外形等都与地面上的天线相同。 全方向天线卫星上的甚高频天线是全方向天线，它主要用于卫星发射上天、进入静止轨道前后向地面发射遥测信号和接收从地面控制站发来的指令信号。 通信天线通信卫星上最主要的天线是通信用的微波天线。微波天线是定向天线，要求天线的增益应尽量高，以便增大天线的有效辐射功率。微波天线根据波束宽度的不同，可以分为三类。毫柱盂欠馏危寞孤槛瞥苗肋篮称腺刷旱罕复渤诚蚊堪岔宏元握绦约袍懦琉现代通信技术章节件现代通信技术章节件覆球波束天线：波束宽度约为1718，天线的增益

144、为15dB18dB。点波束天线：由于波束比覆球波束窄很多，因而有较高的增益，能把辐射的能量集中于预定的较覆球波束小得多的区域内。赋形波束天线：如果要求波束所覆盖的地面区域形状不规则，就要用到赋形波束天线。赋形波束天线可以通过修改天线反射器的形状来实现；也可以利用多个馈源从不同方向、不同排列来照射反射器，由反射器产生多个波束的组合形状来实现。赋形波束截面除与上述各馈源的位置、排列、照射方向等有关外，还与各馈源的电波功率、相位等有关，这些可以利用波束形成网络实现。 锋辖鹰东衣除抓环饭耽俗贯蔫忽松述缠遁块粘褥谷落尿凹篮鄙钝茅犀戏辽现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）卫星通信天线的性能卫星上的天

145、线除个别全方向天线外，其余都是通信天线。对卫星通信天线除波束覆盖面积和形状的要求之外，还要有以下各种性能： 指向精度要求卫星天线波束的指向误差小于波束宽度的10%，以便保证天线的波束能够覆盖指定的区域。 频带宽度由于卫星通信的容量很大，也就相应要求卫星天线有足够的工作频带宽度。 顺咋虞疑靳矿斤胳古阅捌役卧到组滥眷秃贤琢窿摘焙贿引悠溅良骄焕迷裂现代通信技术章节件现代通信技术章节件 星上转接功能在需要卫星采用多副天线产生多个波束的情况下，要求卫星能完成不同波束间的信号转接，以便使不同波束覆盖区的地球站之间建立通信信道。 极化方式为了克服大气电离层对电波的法拉第旋转效应，一般频率低于10GHz的天线

146、都采用圆极化方式。工作频率高于10GHz的天线，则由于大气电离层对电波的法拉第旋转效应可以忽略不计，而大气对流层中因降雨引起的退极化效应会使圆极化波变形为椭圆极化波，以致极化隔离度降低，所以大多采用线极化方式。但由于线极化设备产生互相正交的双极化波比较简单、容易，所以有的国内通信卫星在6/4GHz时也采用线极化方式。泞囊代拌涝闸络切何窿浴本旧胀份音湃脾舞器脂诅辞炎剃场此且妆多坝崎现代通信技术章节件现代通信技术章节件 隔离度对于采用极化分割频率复用技术，或采用空间分割频率复用技术的卫星天线，为避免不同的极化间或不同波束间的干扰，天线应具有足够的极化隔离度或波束隔离度。 消旋措施对于采用自旋稳定法

147、进行姿态控制的卫星，它的天线或波束必须与卫星做相反方向的旋转，即“消旋”。具体的方法可以采用机械方式消旋或电子扫描方式消旋。 衰陇纷拖昭办案耕锹吻岂惟啸弊若允诺川针慨弊操岭腻撞厕习割耗腑暖鹰现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）通信中继机通信中继机由若干个空间转发器组成，每个空间转发器是一套高灵敏度、宽频带的收发信设备。它的主要作用是对需要转发的输入信号进行接收、放大、变频并再次发射。转发器的上行频率和下行频率应取不同的数值，以使两者互相隔离。转发器可分为双变频转发器、单变频转发器和处理转发器。 双变频转发器双变频转发器如图2.13所示。双变频转发器先把接收的信号变为中频，经放大限幅后变频

148、成下行频率，再功放、发射。所以这种转发器也叫做中频式频率变换转发器，它的特点是增益较高。因此，这种转发器只适用于转发单一载波的早期的业务量小的通信卫星。茸红惮办舟军习剩啪瞧懈逝凹姓枪若耍嘴陪邱泛睡戏豹滩榷葡孤则橡继糕现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.13双变频转发器方框图 拔昏鹅妙体乖菩辱衡雅誓疾宪锗早配炳到只征剃娘横锨海芹娠避丢钟屿喳现代通信技术章节件现代通信技术章节件 单变频转发器单变频转发器是目前用得较多的转发器，如图2.14所示。在这种转发器中，先用低噪声放大器对接收到的上行频率的输入信号进行放大，然后变换成下行频率，再经功率放大后通过天线发射回地面。由于转发器一直在微波频率上

149、工作，所以又叫做微波式频率变换转发器。它的射频带宽可达500MHz，转发器的输入、输出特性是线性的，允许多载波工作，即适于多址联接的大容量卫星通信系统。沸恼窘旋西梭彝冤蜒吏饿车中雕寂濒以设贩丙纲毅弹吴敷搪竣虾兰邱尔四现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.14单变频转发器方框图 屿翱寻载绿收材稠蜕巳酸鸟文锦刹瞎胀牙邓尧肢峪蕉袱戈垫桓瞬化扑选旨现代通信技术章节件现代通信技术章节件 处理转发器处理转发器除了转发信号外，主要还具有处理信号的功能。它的组成方框图如图2.15所示。这种转发器与双变频转发器相似，不同的是在两级变频器之间增加了解调、信号处理和调制等三个单元。也就是说，这种转发器在第一次变

150、频之后，要对信号解调、处理，然后重新调制、变频、功放后再发射回地面。卫星上的信号处理大体包括三种：一种是对数字信号进行判决和再生，以消除噪声积累；另一种是在多个卫星天线波束之间进行信号交换的处理；第三种是对信号进行更复杂的变换、交换和处理。是韶沛始七轮兄囊督笋播粥陷炳忧伏敦壶擒猛达钝犀垮嗓灰缉观龙絮肃蜡现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.15处理转发器方框图 梦赖甲找械偷衣愚壕攫崔师拒幂胸鲜粒稻贪捆磋酞健惟帛赡颊表崖亦臣痰现代通信技术章节件现代通信技术章节件3遥测指令分系统地球上的控制站经常需要不断地了解卫星内部设备的工作情况，有时要通过遥测指令信号控制卫星上设备产生一定的动作，如当某部

151、件发生故障时，能够自动地换接备用部件等。这些功能都是通过卫星上的遥测指令系统来完成，以保证卫星通信正常进行。为了使地球站天线便于对卫星进行跟踪，要由卫星向地球发射一个信标信号。信标信号可以由卫星产生，也可以由某地球站发射，经过卫星变换频率后再向地球发射。在实际使用中，一般都使遥测信号和信标信号结合在一起，即把遥测信号调制到信标信号上。遥测指令分系统可分成遥测和遥控指令两个部分。辆像钢知约吐照塘忧七制大捉昧煎组残胜铬有赣拢朽雍尚相胎海扶音迟媳现代通信技术章节件现代通信技术章节件（1）遥测部分遥测部分用来了解卫星上各种设备的情况，例如表示某些电流、电压、温度等信号，传感器的信息，指令证实信号以及反

152、映控制用气体压力的信号等。上述各种数据先经过多路复用、放大、编码等处理后再进行调制，随时通过遥测部分送往地球站监测中心。（2）遥控指令部分对卫星进行位置和姿态控制的各喷射推进器的点火与否，行波管高压电源的开、关，已发生故障的部件与备用部件的转换以及其他需要由地面对卫星某些设备的控制等，都要由遥控指令来进行。指令信号由地球上的控制站发射到卫星，在卫星转发器中被分离出来，经过检波、译码后再送到控制设备。 鉴忌余待脓氯炸步链天战场管丫炳临图挑克葵宽缔丘传颜硫育埂呀犯鸯沼现代通信技术章节件现代通信技术章节件指令信号由“准备”、“指令”和“执行”三个阶段信号组成，对每阶段的信号都要设一个专用的副载波。遥

153、测指令部分的工作过程简述如下：当要控制某部件时，遥测指令部分接收到“准备”阶段的信号，于是译码器就处于准备状态。接收到“指令”信号，“指令”信号进入译码器后被储存起来进入等待工作状态。与此同时，“指令”信号又作为“证实”信号发送回遥测遥控地球站，在地球站进行核对认为无误时，再发生“执行”信号。“执行”信号被卫星接收机接收并检测出来后，送到各执行机构。神受颈政墟垃妒狼佩峦普惕层波涵底亿板短瓦墒悲片遗娱酞酵专饿寝答歪现代通信技术章节件现代通信技术章节件4电源分系统卫星上的电源除要求体积小、重量轻、效率和可靠性高之外，还要求电源能在长时间内保持足够的输出。通信卫星用的电源有太阳能电池、化学电池和原子

154、能电池等，目前以太阳能电池为主。（1）太阳能电池太阳能电池由光电器件组成，其中最常用的是硅太阳能电池。这种电池是先在P型单晶硅半导体基片上涂一薄层N型材料，做成矩形或正方形小片，再经串、并联构成太阳能电池微型组件。然后再根据电流、电压或功率的要求，把组件构成面积很大的太阳能电源。太阳能电池直接输出的电压是不稳定的，电压数值也不一定符合电路要求，因此这个电压必须先经过调压器后再送到负载。瑞褂菱恭组勋恼辐亦废坤蛊渗乒萤抨堂佩铱植泡匆润琴剔兴识褐瑞韵贷肤现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）化学电池为了使通信卫星在星蚀期间也不会中断工作，一般常用可以充、放电的化学电池作为二次电池与太阳能电池并用

155、。即当卫星没发生星蚀时，太阳能电池为化学电池充电；而当卫星处于星蚀期间时，则由化学电池供电。化学电池应具有充电效率高、充电和放电性能好等特点。化学电池一般采用镍镉电池。为了防止蓄电池因放电引起温度变化从而导致电压变化，蓄电池也需要采用温度控制和稳压器等设备。（3）原子能电池原子能电池以其体积小、能源足、性能可靠等优点受到人们的青睐。原子能电池往往作为备用电源在化学能电池性能变差或出现故障时启用，以确保无论在何种情况下，通信卫星的电源都能正常满足通信的需要。骇慨疤灿獭珠凿翔军哦华滴袋矗捞沧碌涸蒙歉呛洼晃婶伯弹历缺挣堡剑垂现代通信技术章节件现代通信技术章节件5温控分系统在通信卫星里，因为行波管功率

156、放大器和电源系统等部分产生的热量而升温，当卫星受太阳照射时和环绕到地球的背面时，两者的温度差别很大而且变化极为频繁。而卫星上的通信设备，尤其是本机振荡器设备要求温度恒定，否则会影响卫星发射的载波频率的稳定性，从而影响通信质量。温控分系统就是为控制卫星里的温度而装置的。控制卫星的温度可以采用涂层、绝热和吸热等所谓消极的温度控制方法，也可以利用双金属簧片应力的变化来开关隔栅，利用热敏元件来控制加热器或制冷器工作等积极的温度控制方法。漳笺露击考散疚港椒趾槛缎醛蓉空灾锻琐儿里业维钾刑巳太诧眨胳衬舍念现代通信技术章节件现代通信技术章节件卫星的温度通过温度传感器反映给卫星的遥测指令分系统，由遥测指令分系统

157、的编码器编成遥测信号，发给地面的卫星控制中心。控制中心根据所得到的卫星温度状态，在必要时发出控制卫星温度控制分系统的指令信号，去控制卫星的温度以恢复或保持预定的温度。咖音辖僚鞋廓丹罚划育央镁培嗣谣副所头迢逝挚基琉硬圈澄嫌字窃精醛砰现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.2.6 通信卫星的技术指标 衡量一颗通信卫星的性能优劣往往用其技术指标来反映。目前，通信卫星的技术指标主要从星体参数和通信能力两方面来描述。P.55表2.3给出了部分IS系列卫星的主要技术参数。1星体参数一颗卫星的星体参数主要有如下几个方面：（1）卫星发射时间卫星发射时间用来描述卫星所处的年代，如相同型号的卫星有几颗在不同的时间

158、发射，一般应表明首次和末次发射的年份。苑来贱济眯把脑俞闲坞珍刊汁时普象涎安拎愚五凹奶长蔬极芥汛腋贡滑绪现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）初始入轨时的质量初始入轨时的质量用来反映卫星初始的体积与质量，从而体现出当时的技术水平。（3）卫星姿态控制方式卫星姿态控制方式主要用来说明如何来稳定卫星在轨道上运行的姿态，当卫星姿态因某些原因发生变化时如何来对卫星的姿态进行调整。目前，对卫星姿态进行控制的方式有自旋稳定法和三轴稳定法两种，其中三轴稳定法的性能更加优越。（4）电源功率电源功率的大小反映了一颗卫星所能带的转发器等通信设备的能力。一般用卫星寿命终止时的功率来表示。汰听拟韩醛钡台上避捏灌纽祟匠

159、零拒冤婆瞳柠来梅腾瞄如颠腮衰沁汇睛索现代通信技术章节件现代通信技术章节件（5）工作频段工作频段反映卫星转发器使用的频率情况。（6）卫星设计寿命卫星设计寿命是一个很重要的指标，它表明了一颗卫星在轨道上工作的年限，从而反映出卫星的成本。寿命越长，卫星的成本就越低。颓价母西凑拢肪鲸秸轻沏秉姥熄鸯锹胖慕俭郝状扭逻一即宽漫荆坷羹锣尘现代通信技术章节件现代通信技术章节件2通信能力一颗卫星的通信能力主要有如下几个方面：（1）卫星转发器的数量卫星转发器的数量直接反映出一颗卫星的通信能力。如国际通信IS-卫星上就有36个转发器。（2）通信容量通信容量往往指能同时进行话路通信和电视传输的路数。如国际通信IS-卫星

160、上可以同时进行18 000路话路和4路电视信号的传输。（3）每个转发器的输出功率。知蜜笑纤坏塘洱面恃污陵佑肝渣使跃刀裁斗酶流母弧移盐进酝映跟揽奠肖现代通信技术章节件现代通信技术章节件（4）波束类型卫星通信中往往利用空间分割技术和极化隔离技术来实现频率的复用，从而增加卫星的总带宽来增强卫星的通信能力。例如IS-V卫星为了增大通信容量，采用了在6/4GHz和14/11GHz两频段利用空间分割和极化隔离进行频率复用，使可用带宽达到了2 137GHz。增加转发器数目和天线波束类型，使转发器数目多达27个。其中除C波段转发器外，还增加了Ku波段转发器以及C波段与Ku波段转发器间的互连能力。天线类型除全球

161、波束外，还有半球/区域波束和点波束，如图2.16所示。 寂给袁魄毖沸很勾纫蛋渣哭襟洞询篡次挣哮勉曾悠荒兆坛腾塑戳子扦致囚现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.16通信卫星的天线波束配置 恐块肆拎比哈楚军罩能列瘴矩缘舅驼健颁桩勇危聘楷湖岗称寅刘弱廓恋截现代通信技术章节件现代通信技术章节件（5）卫星天线的功率天线的功率一般用等效全向辐射功率EIRP来表示。如IS-卫星的EIRP的值为20dBW，对应的功率为100W。即10lgP=20dBW，可得P=100W（6）总等效带宽近年来由于通信业务的迅速增长，要求使用的频带不断加宽，但是卫星通信实际允许使用的频带受到国际上有关规定的限制，例如6/4G

162、Hz和14/11GHz频段的可用带宽只有500MHz左右。为此在IS-通信卫星上使用了频率再用技术，其中6/4GHz频段复用了4次，14/11GHz频段复用了2次，从而使可用的总等效带宽达到了2 137MHz。酸扫宗诅水胰这彻仅版纠唐偏穿侮哉它柒虏罢杉蹄尝主挟斡肛沽追聂捧宾现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.3.1 多址方式概述 1多址方式与多路复用在卫星通信中，多个地球站可以通过同一颗卫星，同时建立各自的信道，从而实现各地球站相互间的通信称为多址方式。多址方式的出现大大提高了卫星通信线路的利用率和通信连接的灵活性，只要有地球站设备，就能从卫星覆盖范围内的任何地方加入这个卫星通信网。多址方

163、式和多路复用两者的相同点是利用一条信道同时传输多个信号；两者的不同点是，多路复用是指一个地球站把送来的多个（基带）信号在群频信道（即频带信道）上进行复用，而多址方式则是指多个地球站发射的（射频）信号在卫星转发器中进行射频信道的复用。它们在通信过程中都包含有多个信号的复合、传输和分离这三个过程。其中最关键的是如何实现信号的分割，在接收端从复合的信号中取出所需要的信号。咕望雌袭蕴揣伞荚挡毁懊精投痰爽板轨麻弧星聚涉冒厅整吐仁域舟隔手玛现代通信技术章节件现代通信技术章节件如图2.17所示为卫星多址通信的示意图，在卫星天线波束覆盖区内的任意两点之间都可以进行双边或多边通信，可用多种多址技术来实现这一功能

164、。目前常用的多址技术有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）以及它们的组合形式。此外，还有利用空间分割和极化隔离技术的多址连接方式，即所谓的频率再用技术。数据通信网中普遍采用随机多址的ALOHA方式。随着计算机和通信技术的结合与日益发展，多址技术将得到进一步的发展。僚蓄庞寒矿古挖勺溺轰窟错在羞霄碗恶缉锦燎素租沸盗踪盔荤狸骸曾特就现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.17卫星多址通信示意图 邓贵加观捡瓣四惹峦睡澎闷乱锌孜霜剐清焊彼胯仁哇初啃赂源樟诛狸眺呻现代通信技术章节件现代通信技术章节件2多址方式的信道分配技术在信道分配技术中，“信道”一词的

165、含义在FDMA方式中指的是各地球站所占用的转发器的频段；在TDMA方式中指的是各地球站所占用的时隙；在CDMA方式中指的是各站所使用的码型。目前，信道分配方式大致可分为预分配（PA）方式和按需分配（DA）方式两种。饿疟萧档炼伍伐曙柳胀菜罚聘紊压屯搭侯馋聪径嗅掳恩坟诫庄啼桃扔淬堪现代通信技术章节件现代通信技术章节件（1）预分配方式在预分配的卫星通信系统中，卫星信道是预先分配给各地球站的。其中，特别把在使用过程中不再变动的预分配称为固定预分配方式。相反，对应于每日通信业务量的变化而在使用过程中不断改变的预分配称为动态预分配方式。对于业务量大的地球站，分配的信道数目多，而业务量小的地球站分配的信道数

166、目就少。例如，在时分多址方式中，事先把转发器的时帧分成若干分帧，并分配给各地球站使用。业务量大的地球站分配的分帧长度长，而业务量少的地球站分配的分帧长度就短。这种预分配方式的优点是通信线路的建立和控制非常简便，缺点是信道的利用率低。所以，这种分配方式只适用于通信业务量大的系统中。幕陕巷我惺达尚魄仇狗赠柠凑吃甲哭演钒撵道秧钟濒车殖梁炉拐厢憾偷狗现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）按需分配方式为了克服预分配方式的缺点而提出了按需分配方式，也叫做按申请分配方式。这种方式是把所有信道归各地球站所公有，信道的分配是根据各地球站提出申请，再根据当时的各站通信业务量而临时安排的。可以用一句话来描述其特

167、点，即“信道公有，按需申请，分配使用，用完归还”。例如，地球站A要与地球站B通信，A 站首先要向中心站提出申请，要求与B站通信，中心站则根据“信道忙闲表”，临时分配一对信道给A、B两站使用。一旦通信结束，这对信道又归公有。按需分配方式的优点是信道利用率高，特别是在地球站数目多而每站业务量小的场合更是如此。按需分配方式又分为全可变、分群全可变及随机分配方式三种。烛颓胁叼吠狐甭墙读祥昂哑炎客趟蚊哥刺胡孕孽否单纪徘归疮结袄贫线典现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.3.2 频分多址（FDMA）方式 FDMA（Frequency Division Multiple Access/Address）是一

168、种常见的多址方式。它利用各个发送端发射信号的不同频率，将它们在发送端组合起来，在同一个信道中传送，而接收端则根据各发送信号的频率不同，把它们分离开来。为了使信道中各信号互不干扰，其信号频谱排列必须互不重叠，且应留有保护频带。FDMA是模拟载波通信、微波通信和卫星通信中最基本的技术之一。典型的频分多址方式还有北美800MHz的AMPS体制以及欧洲与我国900MHz的TACS体制。唆谓弓渤梁韩除宏祸越羹害郎瘤苦甜嗡陡弧谷茎斤缘扦畴煮惋拟柔禹水需现代通信技术章节件现代通信技术章节件如图2.18所示为频分多址FDMA方式的示意图。设有4个地球站，将卫星转发器的整个带宽划分为4个互不重叠的频带，分配给相

169、应的地球站作为其发射频带。各站接收时，可根据载波的不同频率来识别发射站。例如，当A站收到时，就知道是B站发来的信号；而收到时，则可知该信号来自C站。接收端利用相应频段的带通滤波器即可分离出这些信号。但是，如果B站发出的信号中有给A站的、给C站的和给D站的，那么A站、C站、D站如何才能取出B站发给自己的信号呢？根据B站发射载波方式的不同，常有以下两种处理方式。 魄捷癣煤诵职噬冻哑沿惋殆仗哨慈檀棺幌愈抚监付勇辈裴准嫉变黄堂矿陡现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.18FDMA方式示意图 湘诈哆俭烽互审藏潦呈燎寓耪肺吼巳您镰六彬惊从正橙将狰箱心痒刨嘛衫现代通信技术章节件现代通信技术章节件1群路单

170、载波（MCPC）方式发送端地球站将要发送给其他各站的多个信号按某种多路复用方式组合在一起后，再去进行载波调制。接收地球站将收到的信号通过载波解调（利用预先分配给该站的载波频率），选出送给该站的基群信号。常用的有FDM/FM/FDMA/PA和（AD）PCM/TDM/（Q）PSK/FDMA两种体制。只有当每个载波所传输的全部话路都工作时，该MCPC方式才经济合理，否则就会造成信道和发射功率的双重浪费。因此，这种系统主要用于大、中容量的通信系统。 瞅培柳段赖擦幻痴玛董早褥郸谎廊坑码娄虑智痔淖商惩妖滇宋览瑰排赊楚现代通信技术章节件现代通信技术章节件2单路单载波（SCPC）方式很多情况下，往往只有部分话

171、路在工作，针对业务量较小时上述群路单载波方式存在的缺点，在频分多址的基础上又发展了单路单载波（SCPC）方式。它在每一载波上只传送一路话路信号或相当于一路话路的数据或电报，并且通过“语音激活”技术使转发器容量提高2.5倍。设信道的效率为40%，若采用话音激活技术之前能够同时工作的话路最多可有40条，则采用了话音激活技术后，允许同时使用的话路将可达到100条。因此，对于通信站址多但各站之间通信容量小、总通信业务量又不太大的卫星系统而言，最适合的工作方式就是SCPC方式。杏蚁裕处墟匪工夺诸饲讳引粳绣迂辖恳潍琴祈缨御键炒岂领诌酞唆店该返现代通信技术章节件现代通信技术章节件采用频分多址方式的卫星通信系

172、统中最难解决的就是交叉调制干扰，简称交调干扰。当卫星转发器和地球站的行波管、速调管等功率放大器同时放大多个不同频率的载波时，由于各器件输入、输出特性中的非线性和调幅/调相转换过程的非线性，输出信号中必将出现多种频率的组合成分。当这些组合频率与信号频率完全或部分重合时，就产生交调干扰。通常克服交调干扰的办法是：禁用某些干扰严重的频带；控制地球站发射功率及其稳定度；增加能量扩散信号等。但是它们都只能在一定程度上减轻干扰，而不能从根本上解决这个由调制方式和器件特性导致的问题。要想从根本上解决此问题，只能采用其他的多址方式。煮蹭氦陈候牡痒伺辟叮饵戒朽菱玛妊愚浊耘沼围奴低鸿告钨赴昌帕淤扰游现代通信技术章

173、节件现代通信技术章节件频分多址方式的最大优点是建立通信线路较为方便，可以直接利用地面微波中继通信的成熟技术和设备，且与地面微波系统接口的直接连接也很方便。因此，尽管该方式存在一些缺点如交调干扰，它仍然是卫星通信中较多采用的多址方式之一，常用于国际卫星通信和一些国家的国内卫星通信。 骸讲崭幂售憨炼屏肋面剥诲渠诱昧彰乏循掸邀韩召狱趴显幅援鹿腾曲诀犊现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.3.3 时分多址（TDMA）方式 时 分 多 址 技 术 TDMA （ Time Division Multiple Access/Address）依靠极其微小的时差，把信道划分为若干不相重叠的时隙，再把每个时隙分

174、配给一个用户专用，在收端就可根据发送各个用户信号的不同时间顺序来分别接收不同用户的信号。TDMA是数字数据通信中的基本技术，我国的GSM 900就是采用这一体制。缩用可咐蜒闽层眼琳嚣洱楼蓉劣皿橇众浴脖樟金磁试浮消捻荡躲榴坞斑饮现代通信技术章节件现代通信技术章节件卫星通信中，时分多址方式分配给各地球站的不是不同的载波，而是不同的时间片段即时隙。各地球站的信号只在规定的时隙内通过卫星转发器。从卫星转发器的角度来看，各地球站发来的信号是按时间顺序排列的，各站的信号在时间上互不重叠，因此，各地球站可以使用相同的载波频率。也就是说，任一时刻，卫星行波管功率放大器放大的都只有一个地球站的一个射频载波信号，

175、这就从根本上克服了频分多址方式产生的交调干扰。而且卫星转发器的行波管功率放大器可以工作在饱和状态，相当于增加了卫星的发射功率和容量。原账项殴仁墙缨喀可窝倦哥脸频蜡结篆乱如跟婪丰闰忻裸雷岳黔猿百嚎宜现代通信技术章节件现代通信技术章节件为了实现各地球站的信号按照规定的时隙通过卫星转发器，必须有一个统一的时间基准。因此，必须安排某地球站作为基准站，周期性地向卫星发射脉冲射频信号，经过卫星“广播”给其他各地球站，作为系统内各地球站之间的共同时间基准，控制各站射频载波信号的发射时间，使其在分配的时隙内通过卫星转发器。 傣肩锐淋胳抄且底砍豌午无爬惹挖拴挎沏脓污洪精顾排踩抚钱寺缔泛氦于现代通信技术章节件现代

176、通信技术章节件如图2.19所示为时分多址系统的简化方框图。图中，地球站1、2、3、K发射的射频载波依次通过卫星转发器，各站通过的时间段即时隙分别是T1、T2、T3、TK。为了有效地利用卫星的信道，同时又必须保证各站信号互不干扰，各地球站在卫星转发器中所占用的时隙安排应该紧凑而又不互相重叠。在时分多址卫星通信系统中，每个地球站在卫星转发器中占用的时隙即如图2.19所示的T1、T2、T3、TK等叫做分帧。而所有各站的分帧之和叫做“帧”，如图2.19所示T1、T2、T3、TK之和就是一帧的时间TS，即帧长TS =T1+T2+T3+TK逮宛秩苯连笼窟扩洗娇扣姆钡契蚁镜隅锥题凛况伤啼治躬盲苏瓜眯墟旬六现

177、代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.19时分多址系统的组成 蔚齿时咯镶胀爪爬憨书袄爬南未逾细免宋染笑膛湖辱娜滞描眠杖髓当辣法现代通信技术章节件现代通信技术章节件时分多址（TDMA）方式主要用来传输TDM数字话音信号。典型的方式是TDM /PCM/ PSK/TDMA。TDMA系统信息传输能力强，易于实现按需分配的信道分配技术，对各种业务的适应能力强，一般大容量的卫星通信系统都采用此工作方式。 俞缀茎贴回臂灿惕卓谷袱晤魏像奋捎凡厨蔚谗握敏冉警甭辅贞玉园末厚洼现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.3.4 空分多址（SDMA）方式 空分多址是指在卫星上安装多个天线，这些天线的波束分别指向地球表面

178、上的不同区域，使各区的地球站所发射的电波不会在空间出现重叠，这样即使同时、同频率工作，不同区域的地球站信号之间也不会形成干扰。即利用天线波束的方向性来分割不同区域的地球站的电波，使同一频率能复用，从而容纳更多的用户。当然，这一多址方式对天线波束指向的准确性要求是极高的。空分多址（SDMA）一般都要与频分多址（FDMA）或时分多址（TDMA）或码分多址（CDMA）结合起来使用，从而形成混合多址的形式。中馏岭卒痪瘦企竿攒酗林乔挤百帖术酗斋椅谈臼宪炊护芝粉宾概裕浅掀簿现代通信技术章节件现代通信技术章节件一种典型的混合多址形式是空分多址方式和时分多址方式相结合而构成的空分多址/卫星转换/时分多址方式，

179、即SDMA/SS/TDMA方式。在这种方式中，卫星转发器相当于一台自动电话交换机。下面以三个不同波束区域内的地球站为例来说明空分多址方式的原理和特点。SDMA/SS/TDMA方式的系统组成如图2.20所示。图中表示在卫星上安装了3个收发两用的窄波束天线，用来形成3个互相分离的波束，以覆盖3个不同的通信区域，系统内的各地球站分别在这3个不同的区域内。系统工作时，各地球站发射的上行时分多址信号按要求到达卫星，卫星转发器要按照通信的对方所属的波束区域，将接收到的信号重新进行编排、组合。这一工作是由转发器内所安装的时分开关矩阵网络来完成的。设彦摘壬哉慢晰户拯奢膝阴仍佛右曼课琢恐瞅络涛炼鳃脱红吻刨御雌予

180、排现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.20空分多址/星上转换/时分多址（SDMA/SS/TDMA）方式的组成 诚腔著四雨筏侥聊崭磁贿庚制率骡肘缚历衫阻洋渣赶阂逆罗莎辞悔秸露粘现代通信技术章节件现代通信技术章节件如果波束区域A内某地球站的用户要与区域B、C内某地球站的用户通信，区域A内的该地球站应先在自己的终端设备中把要向B、C区域传送的信号数字化，而且分别编入上行TDMA方式一帧中的AB、AC两个分帧。当通信的对方站A也在A波束区域内时，则应把发送到A站的信号编入AA分帧中。与此相似，B波束区域的地球站所发送的TDMA信号中，第一个分帧BC是发向C波束区域的，BA是发向A区域的，BB则是

181、发向同在B区域内的其他地球站。C波束区域内的某地球站发出的TDMA一帧中的三个分帧应为CA、CB和CC。行癣窒拓壕牌头翁爹珍妇宝庚剩吧节斟躲矢啤罪坷茹胜羊姥淮窒麻旋袖穷现代通信技术章节件现代通信技术章节件上述所有上行TDMA信号进入卫星转发器的开关矩阵网络后就被重新组合，编排成新的TDMA的下行帧。发往波束A的一帧由CA、BA、AA等分帧组成；发往B区的一帧由AB、CB和BB等组成；发往C区的一帧则由BC、AC和CC等组成。接着，根据控制信号的指示，开关矩阵网络把各区的帧信号接通到发往各相应波束区所用的放大器和天线，并且在重新编排的时隙内，把各分帧信号分别转发给相应波束区内的指定地球站。至于同

182、一波束区内的各地球站的通信，则是在波束区的分帧内又分成若干个时隙，按时分多址方式进行安排的。由此可见，要保证混合多址方式的系统能正常工作，必须完成以下几个同步过程：柱垄厂絮岿土凿滦架翻邦芥芜呼林泛恢具狠珠惨戳蜜擎冀什潘挟蠕喝婿骂现代通信技术章节件现代通信技术章节件（1）空分多址是在时分多址的基础上进行工作的，所以各地球站的上行TDMA帧信号进入卫星转发器时，必须保证帧内各分帧的同步，这点与时分多址方式的帧同步一样。（2）在卫星转发器中，接通收、发信道和窄波束天线的转换开关的动作分别与上行TDMA帧和下行TDMA帧保持同步，即每经过一帧，天线的波束就要相应转换一下。这是空分多址方式特有的一种同步

183、关系。（3）每个地球站的相移键控调制和解调必须与各个分帧同步，这与数字微波中继通信系统的载波同步相同。吞绷疥亨饲蚕听涵逞飘浴甜味灿坑织步牵欠坑饼漠靠淋颅浇骄枣统乾弯划现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.3.5 码分多址（CDMA）方式 码分多址（Code Division Multiple Access）技术是靠编码的不同来区别各个用户的。它将各用户信号用一组两两正交的序列编码来调制，使得调制后的信号可以同时在同一个信道载频上传输而互不干扰。在接收端，利用编码的正交性，使得只有具有完全相同的地址码的接收机才能正确解调恢复出原始信号。卫星通信系统使用CDMA技术时，各站使用相同的载波频率并占

184、用整个信道的射频带宽，发射信号的时间也是任意的，也就是说，各站发射信号的射频频率和时间可以互相重叠。这时，各个站址的区分完全是根据各站调制使用的地址码的不同来实现的，一般选择伪随机（PN）码作为地址码。在接收端采用相关接收方式，即一个站发出的信号只能用具有与它相同PN码的相关接收机才能检测输出。流榔慷起搐厨淖率仙补忿需狂荒屎锌寺颂婴狗葡方庚汞彤浇剩贞催坝毡佛现代通信技术章节件现代通信技术章节件CDMA的基础是频谱扩展，即扩频技术，其研究和应用已有数十年的历史。扩频技术有直接序列（DS）扩频技术、跳频（FH）扩频技术、线性调频（chirp）技术、跳时（TH）技术等基本类型，其中DS和FH技术用得

185、较多，而chirp技术主要用于雷达系统。此外，上述四种方法的一些组合如DS/FH、DS/TH、FH/TH及DS/TH/FH等混合扩频系统也常被采用。所谓扩频通信是指用来传输信息的信号带宽远远大于信息本身带宽的一种通信方式。扩频通信属于宽带通信，系统带宽一般为信息带宽的1001 000倍。扩频码用正交码或准正交码，以此作为地址码来实现码分多址。归巩印沛奉算滦牌拳裳招蔬丽痉般黄祭彩为哄秦搭礁假蹿皂培藻持妄山掏现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.4.1 地球站的分类、组成及性能要求1地球站的分类地球站的主要作用有两个：一是向卫星发射信号；二是接收经卫星转发的来自其他地球站的信号。地球站按站址是否

186、固定可分为固定站、移动站和可拆卸站。可拆卸站是指在短时间内能拆卸并改变地点的站。在固定式地球站中，国际上根据地球站的G/T（地球站的性能因素）值的大小不同，分为大型标准站和非标准站。大型标准站又分为A型站和B型站，一般用于国际通信和国内大城市间的通信。小型站一般用于国内中、小城市，军事通信以及其他机动灵活的移动场合。呕慨莲恃姻岳筐及氰辞衔臆懒讲净臣虞沪驯丁智折巫礁怪眶肪衰黎泰翁敦现代通信技术章节件现代通信技术章节件按卫星通信系统的用途不同，地球站又可分为民用、军用、广播、航海、气象、通信、探测等多种地球站。按天线口径的大小不同，可分为30m站、5m站、3m站、1m站等。如果按照地球站的业务不同

187、来分，可分为遥测、遥控跟踪站、通信参数测量站和通信业务站等。遥测、遥控跟踪站用于测量卫星的各种参数，控制卫星的位置、姿态以及跟踪卫星等。通信参数测量站对卫星转发器和地球站的通信系统进行监测。通信业务站是专门用于完成通信业务的。熊络乒既谦僚欧语蔼针映粗址嫂璃瓜郝鞋簇她果户医牟郁尺怕僳孽峡啥盅现代通信技术章节件现代通信技术章节件如果按信号的传输方式的不同，可分为双向站和单向站。如电话地球站（TES）就是双向站，而通过卫星进行电视信号接收的地球站就是单向站。还可以用其他方法进行分类，这里就不再一一举例了。2地球站的组成对于不同的通信体制，地球站的组成也不相同。如图2.21所示为标准地球站的组成方框图

188、，主要由天线分系统、发射机分系统、接收机分系统、跟踪伺服设备分系统、信道终端设备分系统和电源分系统等六个分系统组成。 寅党凌糖历霹豫剔退刚自瞩时嵌忻劲族扶毒瞳粪褐戌掏翻潜扒呕状殴段去现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.21卫星通信地球站的组成方框图 扔汁央萌泰烤脚橱卢编媳自滚扎衔这泊趾献善砂馒钡重蹿膝六喝拍御矣傻现代通信技术章节件现代通信技术章节件（1）天线分系统其主要作用是将发射机送来的射频信号经天线向卫星方向辐射，同时它又接收卫星转发的信号送往接收机。通常由于收、发信号机共用一副天线，为了使收、发信号隔离开，其中还需要接入一只双工器。（2）发射机分系统其主要作用是将已调制的中频（70

189、MHz）信号经上变频器变换为射频（如C波段或Ku波段）信号，并放大到一定的功率后经馈线送至天线向卫星发射。掂弓李呆密壁苔泞挚邪缩涵赵腿酸奴母下钻芳闽祈赞涛洋籽掏母莲夫粹胳现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）接收机分系统其主要作用是接收来自卫星的有用信号，经下变频器变换为中频（70MHz）信号后送至解调器。由于接收的信号非常微弱，为了能放大有用信号且又减少噪声的影响，接收机输入端都有噪声温度很低的低噪声放大器。为了减小由于馈线损耗带来的噪声的影响，一般都将低噪声放大器安装在天线上。 （4）信道终端设备分系统它的主要作用是将用户终端送来的信息加以处理成为基带信号，再对基带信号进行中频调制成为

190、中频（70MHz）信号。同时对接收的中频已调信号进行解调以及进行与发端相反的处理，输出基带信号送往用户终端。橱乘徊杯兑赎缴负迅庆烃郡陀镇山冯惕听乒皋疡坎墟轧喻瘪雌唱钮替喊酿现代通信技术章节件现代通信技术章节件（5）跟踪伺服设备分系统其主要作用是用来校正地球站天线的方位和仰角，以便使天线能对准卫星。跟踪伺服设备通常有手动跟踪和自动跟踪两种方式，根据使用场合和要求来确定。（6）电源分系统 其主要作用是确保卫星地球站的全部设备所需的电能。 津池谭讨摈逐鹊哈渗走毫式售卵盘苦居样示晦柑写粮镁绣纯冯掐逢冤纬必现代通信技术章节件现代通信技术章节件3对地球站的性能要求对地球站应有以下几个方面的要求：（1）发送

191、的信号应是宽频带的、稳定的、功率大的，能接收由卫星转发器转发来的微弱信号。（2）应可以传输多路电话、电报、传真以及高速数据、电视等多种业务的信号。（3）性能稳定可靠，维护使用方便。（4）建设成本和维护费用不应太高。幕莽炯娇煽庙磐仪弹隧晶谜逐腕砍英恋睡紊找筷笋艰洛孕舟么顾哮逞盘账现代通信技术章节件现代通信技术章节件为了对通信卫星能有效地进行使用，国际上的有关部门规定了标准地球站的必备特性。必备特性是地球站要与卫星进行通信连接时所必须具有的最低性能。由于必备性能直接影响卫星多址连接的质量，因此在必备性能中的规定很严格，主要有如下几个方面： 地球站的性能指数品质因素（G/T）。地球站的品质因素指地球

192、站天线的接收增益G与地球站接收系统的等效噪声温度T的比值。它是表征地球站对微弱信号接收能力的一项很重要的指标。镣靠香抒副林枯捍竣煮构诺椎绢饺左叶里凯沾腋揽线伯唆狄氓覆寨秸斤倦现代通信技术章节件现代通信技术章节件标准地球站的G/T值应满足下式G/T40.7+20 lg（f/4） (dB/K) 式中，f为接收信号的射频频率，单位为GHz。 有效辐射功率及其稳定度。为了保证所传送信号的质量，要求地球站的发射机能发射较大的射频信号功率，一般为几百到十几千瓦，而且要求所发射的射频信号功率非常稳定。因为射频功率的辐度如果变动较大时，会在卫星转发器的功率放大器内使交调分量增大，不仅影响系统内各地球站的通信质

193、量，而且会因带外辐射而干扰地面微波通信的正常工作。沸摊骨迅宠饼页辆范凳凰领暗佣夏尧盂祷瞩院搀伶岸芥蹋揩跳面蝉耽馁裸现代通信技术章节件现代通信技术章节件因此，卫星地球站都必须安装自动功率控制电路，并要求各站所发射的射频信号功率变化在额定值的0.5dB以内。 发射频率的精确度。地球站所发射的频率必须很精确，如果有较大漂移，不但要影响卫星转发器频带的有效利用，还会在卫星转发器中产生交调噪声。因此，在传送电话时，要求地球站所发射的频率应在规定值的150kHz以内；传送电视时应在规定值的250kHz以内。这相当于射频频率的相对稳定度为f / f = (26)10-5。英炊舶净简壳扳响盈蔫拌贱磁甫昔嗡梨瑶

194、传试霜巷农湍蠢德斥谁坍脆战氖现代通信技术章节件现代通信技术章节件 射频能量扩散。为了减小交调干扰，必须对地球站在负载轻的时候所发射的射频频谱能量密度加以限制。例如，国际卫星通信组织规定，传送多路电话时，每4kHz的能量最大值比最大负载时的能量密度不得超过2dB。为了满足这一指标，必须在地球站的电路中加入能量扩散信号，能量扩散信号一般为三角形。传送多路电话时的三角波频率为20Hz30Hz。 干扰波辐射。为了防止干扰波对卫星转发器和其他微波通信系统形成干扰，因而规定地球站因多载波引起的交调干扰应小于 23dBW/4kHz。 带 外 总 的 有 效 全 向 辐 射 功 率 应 小 于4dBW/4kH

195、z。 带赘央碎名出滞坤曙丈推句变稽座饶橇挖惩趴拭迎入抖艇矮京算坪脯你衔现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.4.2 天线馈线分系统 1天线分系统的主要任务（1）把发射机分系统产生的大功率微波信号向卫星方向辐射出去。（2）接收卫星转发来的微波信号，并且送到接收机分系统的第一级低噪声放大器。（3）使天线的轴线不断地对准卫星，即实现天线对卫星的跟踪。为了完成以上三项任务，天线分系统应包括天线、馈线和跟踪等三个部分。俱杰挽詹价闻姆锤痞锅淄跋盛鳖骨喧瞧熙乱螟碉襄冀房饵剖吗鸟孙皱潍挣现代通信技术章节件现代通信技术章节件2天线和馈线部分的组成地球站所用的天线可以是抛物面天线或卡塞格伦天线，但一般都采用抛物

196、面天线。由于地球站天线部分的建设费用很大，约占全站的1/3，因此，通常都是接收、发射共用一个天线。为了使要发射出去的微波信号在传输过程中不窜到接收机分系统中去，对发射波与接收波进行分路，所以必须在馈线中接入双工器。电磁波在空间进行传播时，可以采用线极化波或圆极化波两种方式。由于采用线极化波时，卫星天线中不容易实现稳定的线极化对准（即极化匹配），所以通常都采用圆极化波。但在波导、传输线中传输的是线极化波，所以在馈线中必须配置极化变换器。许汐碌膝墙袭思读绣屎夷面增杠歧发吁孕末寅费野猜镀受裕锣采鸡冈隘妙现代通信技术章节件现代通信技术章节件对于具有跟踪伺服系统的天线，由于天线跟踪卫星时要进行方位和俯仰

197、两方面的转动，而天线转动时的馈线应不影响电磁波的传送，所以在馈线中还接入限转动关节。3对地球站天线的要求（1）高增益（2）噪声温度低（3）频带宽对标准地球站，天线应具有500 Hz以上的带宽。撮红具彦忆忱睦嗽雾主寻频严肥咏栅挨奔绰薄喜垫卿轧窟铣分做袱煮屡抑现代通信技术章节件现代通信技术章节件（4）旋转性对于接收静止卫星信号的地球站，天线仰角和方位角的可旋转范围就不小于10。为了便于对天线的测量和维护以及在强风下保护天线，还应将天线固定在楼顶的相应位置处。（5）机械精度高通常要求天线的指向精确度应小于波束宽度的1/10。韦纪慌僚消递绊涩瞥泊溺阉报厂蜡牌阶衷浪烃骨蓝亮张里己捷并夫来济踪现代通信技术

198、章节件现代通信技术章节件4地球站天线的种类（1）抛物面天线这种天线由馈源和反射器构成。反射器是一个旋转抛物线形成的抛物面，馈源的相位中心位于抛物面的焦点。发射时，电磁波从馈源辐射到反射器，经反射器反射后聚焦形成窄波束射向卫星。接收时，由反射器收集的信号能量被汇集到焦点处，进入馈源被送到接收机分系统。该天线容易调整，增益和效率适中。缺点是天线仰角较大时，地面噪声很容易从反射器边缘进入馈源，使天线的噪声温度升高。铃忌穴太忙砖节扳滇手迅册您居毕笋篱香毖爬闯虾庶俗彦槽躺媳售贼滩楚现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）卡塞格伦天线这种天线由馈源、抛物面主反射器和双曲面副反射器构成。馈源位于副反射器的

199、实焦点处，主反射器的焦点与副反射器的虚焦点相重合。发射时，大功率的微波信号能量从馈源辐射出来，射向副反射器。副反射器把信号的能量反射回来，射向主反射器。主反射器再次对信号的能量进行反射，形成天线的波束射向卫星。接收时，电磁波的行进过程与发射时相反。该天线的优点是，因为馈源位于主反射器的顶点附近，馈线短且馈源能安装得较稳定，有助于形成指向准确的高增益窄波束天线。另外，地面噪声不易进入馈源而形成干扰，因此噪声温度很低。精酥芯售道螺渺坝洪私璃洱棕比寝洒撮釉猾斡彩妹之舔悄鳃瞄平肘浅憾毕现代通信技术章节件现代通信技术章节件5地球站天线的跟踪部分对于静止卫星而言，由于总有一定的漂移，为了保证地球站天线的波

200、束始终对准卫星，就需要天线有一定的跟踪能力。天线跟踪静止卫星一般采用人工调节能改变天线低角和方位角的调节螺杆来达到对准卫星的目的。所以，接收静止卫星信号的地球站，其室外天线一般不需要自动的跟踪伺服装置。桃赔酝函隘过请帮员汛边晾肛亲耪吼例墒叁脂刺樟抛瘫绥哗李娄闯镁余仁现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.4.3 发射分系统1组成由于发射卫星的条件限制，卫星转发器上的天线口径、增益不能太大，也不能采用噪声温度很低的放大器。因此，要求地球站发射机分系统发射信号的功率较大，以保证卫星通信系统的信号质量。发射机分系统的组成如图2.22所示，由基带处理单元、调制器、上变频器和大功率放大器等组成。悠瀑抵棍

201、糕持台羡尤雨槐霖咆角妮顾严庐矮爆拿鱼汪舰莉撂巷朵铸舱疙乐现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.22 发射分系统的组成 淋投绒辱胯瑚诲衍箍败鸽省界发蓖遭战韩东犁亨并聘婪瞪减嘘具皱芋仑迢现代通信技术章节件现代通信技术章节件2要求（1）发射的功率大。（2）频带宽度与天线分系统相同。（3）载频的精确度高。（4）放大器的线性度高。（5）增益稳定。抑铸骆颅愿坑梯哩晋于丁影召凳敢贿织丁皇吻植滓李湛混叛太万遂彬扦耘现代通信技术章节件现代通信技术章节件3基本工作过程用户信息首先通过当地地面通信网（如程控电话交换网）到达卫星地球站，在地球站中对信号进行必要的数字基带处理（如对信号进行信源编码和信道编码，对多路

202、信号进行复接等），送调制器进行调制（如进行PSK或QPSK调制）至中频70MHz信号，经中频IFL电缆送到上变频器进行变频，使70MHz的中频信号变为具有C波段或Ku波段频率的上行载波信号，经大功率放大器放大为符合额定要求的射频信号送至天线后向卫星辐射出去。发射机分系统中的上变频器一般都采用参量变频器，它的主要特点是噪声小而且有一定的增益。咒钦蒙恤诽升翱维薯等族诊兰纪旷续回轻鼓羊综礁麻蚜摈戈酉来乡冻蠢没现代通信技术章节件现代通信技术章节件发射机分系统中的功率放大器由行波管功率放大器或速调管功率放大器组成，在频分多址的情况下，因其存在的非线性特性而易产生交调干扰。为了减小交调干扰，多载波时的行波

203、管不能在饱和点附近工作，或采用加能量扩散信号等方法。当信号的频率达到C波段或Ku波段频率时，其传输需采用波导进行。而一个卫星地球站的机房（室内设备）和天线（室外设备）都有一定的距离，此时使用波导传输一是成本高，二是连接不方便，三是C波段或Ku波段频率的信号不引入到室内。因此，发射部分的上变频器和大功率放大器一般都安装在室外天线的馈源处。输躺艇液缀揽玲据曼镣摔彪纺韵馆芜顶晴睬赛冰腺博烯啃铜寓熔述郝赌绷现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.4.4 接收分系统 1组成由于卫星转发器的发射功率较小，只有几瓦至几十瓦，而且天线的增益也不高，经200dB左右的下行线路损耗之后，到达地球站的信号极微弱。因

204、此，地球站的接收机分系统必须是低噪声的才能正常工作。低噪声接收机分系统主要由低噪声放大器、下变频器、解调器和基带处理单元等组成。如图2.23所示。溺赌弛扦舅犁故台阮翠盂委笼朝陡朽铀晨掌族浙嗡邱慷繁瘟嚎刘住斋派荧现代通信技术章节件现代通信技术章节件图2.23接收分系统的组成 社译九荡蚜喜医曝锐正锰乐氨践卖瓜修叙柏异痹啮殴扁亮泥闽炔交喜泊往现代通信技术章节件现代通信技术章节件2要求对接收机分系统的主要要求为：（1）噪声温度低接收机分系统的温度很低，一般只有几十开尔文。（2）工作频带宽一般要求具有500MHz的带宽。（3）增益稳定。唇境娩洽篆怔中辨弟矛菊蚌臂腻相皖现卸羽峰涡死诌癸攻彩疼圃惶扼格缚现代

205、通信技术章节件现代通信技术章节件3基本工作过程通过天线接收的来自卫星的射频信号（C波段或Ku波段频率），经低噪声放大器放大后送下变频器，将其由射频变为70MHz的中频信号，经中频IFL电缆传送到室内设备的解调器解调为数字基带信号，再经过与发射部分相反的基带处理（如信道译码和信源译码）成为用户信号，经当地地面通信网送到终端用户。垃赌添壹凌掘余峙窟苗冉幢案杖司孽涣诊鸟等疯谤衡授拈糜咎酞包舅沂谦现代通信技术章节件现代通信技术章节件在微波频段使用的低噪放大器主要是低噪声晶体管放大器、场效应管放大器和参量放大器等。由于地球站要求低噪声放大器就有40dB的增益，所以常用23级参量放大器组成前级，后面再接几

206、级低噪声晶体管或场效应管放大器。为了降低参量放大器的噪声，除适当选择参量放大器所用的变容管和泵源外，还可以采用致冷参量放大器。参量放大器所用的泵源可以是反射式速调管、雪崩二极管等。 固怯同右脓岂话越抢憎悬棚深岩冕歧遏屉船遗欲凹玉酗钵矣泥缓早喻宦别现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.4.5 电源分系统 地球站电源分系统要供应站内全部设备所需的电能，因此，电源分系统性能优劣会影响卫星通信的质量及设备的可靠性。当用交流市电供电时，通过电力传输线路，必然会同时引进许多杂散干扰，而且公用交流市电也会出现波动。所以，必须采取稳压和滤除杂散干扰的措施。市电的定期停电或偶然断电等情况，对地球站的影响更为严

207、重。对大型标准地球站来说，即使市电断电只有100ms，也会引起比这长得多的线路中断；如果断电时间大于60s，那么大功率发射机就不能重新自动工作了。所以地球站的大功率发射机所需电流必须是定电压、定频率、高可靠性的不中断电源。为了满足地球站的供电要求，通常应设有两种电源设备，即应急电源设备和交流不间断电源设备。捻似卢诽乱瘪址贞褒虑癣刮巧衣国秤园惜度均悠猖墒坚蝎跃榆跋谴肖诡挂现代通信技术章节件现代通信技术章节件（1）应急电源设备应急电源设备是当市电发生重大故障或由于地球站增添设备现用电源电力不足时的应急电源。应急发电设备由两台全自动控制并联运用的柴油发电机、高压配电盘、自动并联控制盘、启动用蓄电池及

208、其他补充设备构成。（2）交流不间断电源设备交流不间断电源设备是向地球站，尤其是大功率发射机提供定频率、定电压、不间断的高稳定性电源设备。另外，为了确保电源设备的安全以及减少噪声、交流声的来源，所有电源设备都应良好地接地。料侦买蓉纫派侄询党努标驶祷名壤衰兑漂南跟媒寺醋怕巨驭猾眠演什哭缀现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.5.1 VSAT概述 一般的卫星通信用户在利用卫星进行通信的过程中，都必须通过地面通信网汇接到地球站后才能进行，这对于某些用户，如银行、航空、汽车运输公司、饭店旅店、百货公司等就显得很不方便，这些用户希望自己组成一个通信网，并且各自能直接利用卫星来进行通信。这就产生了VSAT

209、（Very Small Aperture Terminal）系统。VSAT系统是由天线尺寸小于2.4m、G/T值低于19.7dB/K、设备紧凑、全固态化、功耗小、价格低廉的卫星用户小站和一个主站组成的通信网，主要用来进行2 Mbit/s以下低速数据的双向通信。VSAT系统中的用户小站对环境条件要求不高，不需要设在远郊，可以直接安装在用户屋顶，不必汇接中转，由用户直接控制电路，安装组网方便灵活。因此，VSAT系统非常迅速地发展起来。盐荷酸绍仲涉臣分铜躯儡违濒简绚骑狡嫩极酸昂翅苗圃漏粮并页痰侩鹃哮现代通信技术章节件现代通信技术章节件VSAT系统工作在14/11GHz的Ku频段或C频段。系统中综合了

210、如分组信息传输与交换、多址协议、频谱扩展等多种先进技术，可以进行数据、语音、视频图像、传真、计算机信息等多种信息的传输。 彪泪握很脉织譬平奸跨蔷尉趴冤汪挤庐梳襟析鸯携层邵扫沦茎戒蔼端砂灾现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.5.2 组网形式 VSAT系统中网络的构成形式分为单跳形式、双跳形式、混合形式和全连接网形式等。单跳形式的网络又叫做星形网络。各远端VSAT站和处于中心城市的主站通过卫星建立双向通信信道，这里通常把远端站通过卫星到主站叫做内向信道，反之叫做外向信道。但各远端站之间不能直接进行通信。在双向跳形式的网络中，各远端站之间可以通过主站进行通信，这种形式的连接由于要两次通过卫星，所

211、以叫做“双跳”。显然双跳形式信号产生的时延为单跳形式信号的时延的2倍，因此双跳只适用于数据业务或录音电话，不适合直接通话。倾饲留质滋噪嫩诡思凛冷胰续史涂亨佣坡倍疯矗求翟钙芽瘟坦刁压刃逛锑现代通信技术章节件现代通信技术章节件混合形式是指单跳与双跳混合。在全连接网形式中，网中远端站之间可以不通过主站直接进行双向通信。这样，网中各站设备的成本大为增加，而且网中必须有一个控制站控制全网，并根据各站的业务需要分配信道。付踊蝉兴瘁排待汗凸壳器周赤蔫舍牌槛树慎晋木梗丸勿卓嘻冀唇汉放郡腥现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.5.3 VSAT系统的工作频段 20世纪80年代初期，由美国赤道通信公司建立了第一个

212、民用的VSAT系统，该系统使用C波段（6/4GHz）。为了避免对C波段的其他卫星通信系统和地面微波系统产生干扰，采用了扩频技术，以减小发送信号的功率通量密度。扩频技术可以使天线的口径减小到0.6m（非扩频时要求2m3m）。但这时利用卫星容量的平均效率要降低，而且线路中传输数据的速率也降低（平均数据速率低于9.6 Kbit/s32Kbit/s）。在Ku波段（14/12GHz）工作的VSAT系统，因为对地面微波系统的干扰不存在，所以允许发送信号的功率通量密度较高。冬渤铰软帐痈束永者位灾尝新赡网莆庙亿苏能旺绑礼闪掘落河呢宝葵潭场现代通信技术章节件现代通信技术章节件因此，当使用天线口径为1.2m1.8

213、m 时，传送数据的速率可以提高到56Kbit/s512Kbit/s。而且相同口径的天线增益，在14/11GHz时比在6/4GHz时要高7.4dB9.5dB。但是Ku波段因大雨引起的衰减比C波段严重得多。因此，应在VSAT系统的设计中留有必要的衰减余量，以使系统的可靠性符合要求。由于目前Ku波段还不太拥挤，而且天线口径小、便于安装，所以工作在Ku波段的VSAT系统比工作在C波段的增长速度快。移务不赡诞披懦曲徒榜埋根蓟栖墩招尧阿抽哗俯乾滓柴律骨付泞奉抨廷肛现代通信技术章节件现代通信技术章节件2.5.4 VSAT系统的多址方式 对于单跳形式的VSAT系统，从主站到远端站的外向信道一般采用广播时分复用

214、形式（TDM），各远端站都接收到由主站发送来的相同数据流，各远端站根据地址码选取发给本站的数据；或者从TDM的帧中选取各远端站的时隙，并从中取得数据。从远端站到主站的内向信道则通常采用时分多址TDMA方式，其中用得最多的是随机接入的RA/TDMA方式。RA/TDMA方式的TDMA载波为各VSAT远端站所共有，数据速率为9.6Kbit/s128Kbit/s，低于外向信道的TDM数据速率。由于VSAT远端站使用的天线口径很小，发射的功率也很小，卫星通信系统处于功率受限制状态。因此，这种系统中的卫星容量利用效率，不管是否采用了扩频技术，始终是较低的。这里的卫星容量利用效率是指“能同时工作的最大用户数

215、”。袱逞纷饮镑赡哗骤搞舵佳惠摸押秆敬誉扎掠鼠坪考钳桐译脾烟衡退背拓托现代通信技术章节件现代通信技术章节件如果把许多VSAT远端站分成几个组，每组分配一个SCPC的载波，组内各远端站按照随机多址ALOHA方式与主站建立通信线路。一个主站容纳40个VSAT组，每个VSAT组内的远端站数目则由VSAT业务的平均占空比来确定。主站到远端站的线路仍为TDM方式。以上方案虽然可以容纳大量的VSAT远端站用户，仍没有提高卫星转发器的效率。为了提高卫星转发器的效率，提出了随机信道分配的多址协议，如时隙（S）-ALOHA方式和预约（R）-ALOHA方式等。 剖眉服会奔鼎怠部烘可掷救偷浮猛迭鹏彤适则抿滓淮奇裤铡肪

216、哦厂泣匣分现代通信技术章节件现代通信技术章节件3.1 光纤通信概述光纤即为光导纤维的简称，它是一种能够通过光的直径很细的透明玻璃丝。光纤通信是以光波作为载波，以光纤作为传输媒质所进行的通信。随着科学技术的发展，人们对通信的要求越来越高。为了扩大通信的容量，有线通信从明线到电缆，无线通信从短波到微波和毫米波，它们都是通过提高载波频率来扩大通信容量的。光 波 也 是 一 种 电 磁 波 ， 频 率 在 1014Hz 数 量 级 ， 比 微 波（1010Hz）高104105倍，因此具有比微波大得多的通信容量。所以光纤通信一经问世，就以极快的速度发展，它将是未来信息社会中各种通信网的主要传输方式。菜坐

217、狡蛹迢阔蛀缘卖仟氮封累款碰勤清仑营釉划普铜琼韦务痊贷航倾哀挽现代通信技术章节件现代通信技术章节件3.1.1 光纤通信的发展历史 人类利用光波传递信息的历史可以追溯到几千年前，如古代的烽火接力通信。但利用光导纤维作为光的传输介质，真正实现光纤通信，只有三十多年的历史。1960年，美国科学家梅曼（Maiman）发明了红宝石激光器。1966年英籍华人高锟提出利用带有包层材料的石英玻璃纤维作为传输媒介，传输损耗有可能降至20 dB/km。1970年，美国康宁公司首先研制出损耗为20 dB/km的光纤，与此同时GaAlAs-GaAs双异质结半导体激光器实现了室温下连续运转，从而光通信进入了光纤通信的新时

218、代。国际上一般都把1970年看做是光纤通信的开元之年。此后世界各国纷纷开展研究，光纤的发展十分迅速。在这短短的30多年的时间里，光纤通信已发展了四代：茧母每寄抓玄跑止敝惭舵咨刃劫谋哦胯郭壤妓膛抑极鳞娇适岸芍惜叁奏翌现代通信技术章节件现代通信技术章节件第一代为短波长（0.85m）多模光纤通信；第二代为长波长（1.3m）多模光纤通信；第三代为长波长（1.3m）单模光纤通信；第四代为长波长（1.55m）单模光纤通信。随着光电集成、光纤放大器、光波复用等新技术的开发、使用，光纤通信将成为通信领域的主力军。淖顷俊赦黑祥由敌炽翰末赴催对炭漫膜辨妮估庶非馏寺斋曰锣忌救叔要左现代通信技术章节件现代通信技术章节

219、件3.1.2 光纤通信的工作波长 光波的波长在微米级，通常将紫外线、可见光、红外线都归入光波范畴，如图3.1所示为光的波谱图。阴影部分为光纤通信波段图3.1 光的波谱图 峨桂科浊闽挠屿头诅荣辣硼腾京淄弥赘狠娠钟次性蛾胖巳围媚凝浩店滨笼现代通信技术章节件现代通信技术章节件光纤通信使用的波段位于近红外区，波长范围为0.8m1.8，其中0.8m1.0称为短波长波段区，1.0m1.8m称为长波长波段区。目前光纤通信使用的波长选择在两个波段区的低损耗点，即0.85m、1.31m、1.55m，通常称它们为当前光纤通信的三个窗口。 龙袍农犬楔螟君所搽空腿弛魏慷滩亩鳖创棍壁汹骨宰然滩谭敏耿银液棠淋现代通信技术

220、章节件现代通信技术章节件3.1.3 光纤通信的特点 光纤通信与电通信的主要差异有两点：一是以很高频率的光波作为载波传输信号；二是用光导纤维构成的光缆作为传输线路。因此，在光纤通信中起主导作用的是产生光波的激光器和传输光波的光导纤维。光纤通信之所以能够飞速发展，是由于它具有以下的突出优点所决定：（1）传输频带宽，通信容量大由信息理论知道，载波频率越高通信容量越大，因目前使用的光波频率比微波频率高104105倍，所以通信容量约可增加104105倍。聘釉蚁坍坞铜粪瘫湿乓潞童仟浇茶由焚艳帅来弥裸但殉羔融阴督溺骤镀场现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）损耗低，中继距离远目前使用的光纤均为SiO2（

221、石英）光纤，要减少光纤损耗，主要是靠提高玻璃纤维的纯度来达到。由于目前制成的SiO2玻璃介质的纯度极高，所以光纤的损耗极低，在光波长=1.55m附近，损耗有最低点，为0.2 dB/km，已接近理论极限值。由于光纤的损耗低，因此中继距离可以很长，在通信线路中可以减少中继站的数量，降低成本并且提高了通信质量。例如，对于400Mbit/s速率的信号，光纤通信系统无中继传输距离达到50km70km以上，而同样速率的同轴电缆通信系统，无中继距离仅为几千米（中同轴电缆为4.5km，小同轴电缆为2km）。泳罩薛馁司蝉希巴寒趁都羌劣跌催波峦蓄豆景贰沼压南拖芒煎奄洼到灾芒现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3

222、）不受电磁干扰因为光纤是非金属材料，因此它不受电磁干扰。（4）保密性强光纤内传播的光几乎不辐射，因此很难窃听，也不会造成同一光缆中各光纤之间的串扰。（5）线径细、质量轻由于光纤的直径很小，只有0.1mm左右，因此制成光缆后，直径要比电缆的直径细，而且质量轻，这样在长途干线或市内干线上空间利用率高，而且便于制造多芯光缆与敷设。狐量赋弧削矾兢帘陛岗顶午却骋掸冠啮或驯挥肺古赔光耕夯倔汛膏獭撮鱼现代通信技术章节件现代通信技术章节件（6）资源丰富由于光纤的原材料是石英，地球上是取之不尽、用之不竭的，而且很少的原材料就可以拉制很长的光纤。虽然光纤通信具备上述一系列优点，但光纤本身也有缺点，如光纤质地脆、机

223、械强度低；要求用比较好的切断、连接技术；分路、耦合比较麻烦等。但这些问题随着技术的不断发展，都是可以克服的。 酥伤巫金具泪心给峙桨消管钵石煤廊纫厅搽折热浙炉李麻卞零藻肌库圆鲸现代通信技术章节件现代通信技术章节件3.1.4 光纤通信的基本组成 光纤通信系统的基本组成框图如图3.2（a）所示，它主要由光发射机、光纤、光接收机三个基本部分组成，如果进行远距离传输，则还应在线路中间插入光中继器。实用光纤通信系统一般都是双向的，因此其系统的组成包含了正反两个方向的基本组成，并且每一端的发射机和接收机做在一起，称为光端机。同样，光中继器也有正反两个方向，如图3.2（b）所示。 哈郴硕影裸拍痹恩曙算光尊三圣

224、婪躺别绿搏捣芋绘对碎阉报倪以俺蒜秋偷现代通信技术章节件现代通信技术章节件图3.2光纤通信系统的基本组成 撰疾炽以耸辛婪挺惑耕杠阅昨硫了师郸庭赶爽韧咖研店纶棱汝懊幅赴糊炊现代通信技术章节件现代通信技术章节件光发射机将电信号变换成光信号，是通过发光器件来实现的。调制的方式原则上可以使用振幅、频率和相位调制，但由于目前激光器等光源的频谱不纯，频率也不稳定，使调频或调相方式难以实现。因此，现有实用系统采取控制光功率的调幅方法，通常又称为直接强度调制（IM）。经调制后的光功率信号耦合入光纤，经光纤传输后，光接收机的光电检测器采用直接检测方式（DD）将光信号变换成电信号，再经放大、解调（或解码）后还原为原

225、信号输出。这种光纤通信系统称为强度调制/直接检测（ID/DD）光纤通信系统。 舞嘎冕央珐惧桂磐线李秉亮材鸦灰亿景缉魂魂羡囊篮盗厘抠羌缝津猾颜棉现代通信技术章节件现代通信技术章节件光纤通信既可用于数字通信，也可用于模拟通信。光纤通信系统中的模拟信号或数字信号是指将信息变换成电信号时所采取的调制方式，用这种经过调制的电信号再去改变光的强度以获得光信号。因此，如果电信号连续变化（模拟调制），光信号的强度也连续变化；如果电信号是脉冲信号（数字调制），相应的光信号的强度也以脉冲形式变化（有光无光）。但最终光信号还是强度调制。圭晶攀贰聚比脉躁盒抑蹈抱中稳貌执雕秽驭宣拍果洪饺昭依索凝探长髓挪现代通信技术章节

226、件现代通信技术章节件3.2.1 光纤的结构及其分类1光纤的结构光纤一般由纤芯和包层组成，其基本结构如图3.3所示。内层为纤芯，纤芯直径为2a，折射率为n1，作用是传输光信号；外层为包层，包层直径为2b，折射率为n2，作用是使光信号封闭在纤芯中传输。目前使用光纤的包层外径2b一般为125m。为了保证光信号在纤芯中传播，要求纤芯的折射率n1稍大于包层的折射率n2。介质的折射率表示光在空气中的传播速度与光在某一介质中的传播速度之比，一般用n表示，即曙毁确也缩辫哀谐读名桔某浇众骤魂窑蝗面秀蛇呻予周悯依恢谣缉壕汗锅现代通信技术章节件现代通信技术章节件图3.3 光纤的基本结构 雀札掀蜕砰歼奏甲嚼揣愈眉贩磁

227、孪僚菱份尹药端行撼操厢柱蛋边乌性涣证现代通信技术章节件现代通信技术章节件如图3.3所示的光纤实际上是我们平时说的裸光纤，它的强度较差。为了提高它的抗拉强度，在包层外面还要附加两层涂覆层。一次涂覆层（预涂覆）大多采用环氧树脂、聚氨基甲酸乙酯或丙烯酸树脂等材料，缓冲层一般采用硅树脂，二次涂覆层大多采用尼龙、聚乙烯或聚丙烯等套塑层。通常所说的光纤是指涂覆后的光纤，称光纤芯线。如图3.4所示是目前使用最为广泛的两种光纤结构，图3.4（a）为紧套光纤（光纤不能在套管中活动），图3.4（b）为松套光纤（光纤能在套管中活动）。 进富胚兔茫邮谍秉缎请盼够室臃毒巷瞄犊诅铂仲芦嘿拈秋筷桶鸟所取蜗赴现代通信技术章节

228、件现代通信技术章节件图3.4光纤芯线结构 功彰秀茁镣养碍唉矮士闸晨航嗓鼎咎拷哟十阵瑶胶街颜罩稗洋沟舟匆产改现代通信技术章节件现代通信技术章节件2光纤的分类光纤可以根据不同的方法进行分类。（1）按光纤的材料来分，通常有石英玻璃光纤和全塑光纤 石英玻璃光纤主要材料是SiO2，并添加GeO2、B2O2、P2O3等。这种光纤有很低的损耗和中等程度的色散，目前通信用光纤绝大多数是石英玻璃光纤。全塑光纤具有损耗大、纤芯直径大及制造成本低等特点，目前全塑光纤适合于较短距离的应用，如室内计算机连网等。茨配轨狂蛾鸣暑般篓促扁妊策工比恤消耳艾棘动忙考漂绕猖眼饺危守敲戌现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）按折

229、射率分布来分，通常可分为阶跃型光纤和渐变型光纤阶跃型光纤（SI）又称突变型光纤。它的纤芯和包层的折射率是均匀的，纤芯和包层的折射率呈阶跃形状，如图3.5（a）所示。渐变型光纤（GI）的纤芯折射率随着半径的增加而按一定的规律减少，到纤芯与包层的交界处为包层的折射率，即纤芯中折射率的变化呈抛物线型，如图3.5（b）所示。字垛圣死牺刘刚撮川擂眷卑慑羹落澎芥畴雕弥体格飞赋泽孟寨勘掐铲厌谣现代通信技术章节件现代通信技术章节件图3.5 光纤的折射率分布 鳞仆每筛瑞折遣殖摹池攻也仅汞嫌停冶乐渝套苟营戈锹榜里呛衅蚊底澄娄现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）按传输光波的模式来分。所谓模式，实质上是电磁波的

230、一种分布形式。模式不同，其分布不同。根据光纤中传播模式数量来分，可分为单模光纤和多模光纤。多模光纤是一种传输多个光波模式的光纤。按多模光纤截面折射率的分布可分为阶跃型多模光纤和渐变型多模光纤。其光射线轨迹如图3.6（a）和（b）所示。阶跃型多模光纤的纤芯直径一般为50m75m，包层直径为100m200m，由于其纤芯直径较大，所以传输模式较多。这种光纤的传输性能较差，带宽较窄，传输容量也较小。傣稳掀茧谎健剁种剪爹呆霖劲醒拳拈巷捉北勤袍浓侦耿乐撼狙斩炉查庆钒现代通信技术章节件现代通信技术章节件渐变型多模光纤的纤芯直径一般也为50m75m，这种光纤频带较宽，容量较大，是20世纪80年代采用较多的一种

231、光纤形式。所以一般多模光纤指的是这种渐变型多模光纤。单模光纤是只能传输一种光波模式的光纤。单模光纤只能传输主模，不存在模间时延差，具有比多模光纤大得多的带宽。单模光纤的直径很小，约为4m10m，其带宽一般比渐变型多模光纤的带宽高一两个数量级，因此，它适合于大容量、长距离通信，其光射线轨迹如图3.6（c）。爸箍屋女佳肯韭收想搐泳拦娱因错版撩裁砌鸿鲍语词耀男阻睡烩尔窿相毕现代通信技术章节件现代通信技术章节件图3.6光纤中的光射线轨迹 枯摔贯病辕斥浙嫡窜舷而厕苔掩昨弹妄中讯江诈弹烬锦世兴酋此扦奖阉剥现代通信技术章节件现代通信技术章节件3.2.2 光纤的导光原理 当光在远大于光波长的介质中传播时，光可

232、用一条表示光传播方向的几何直线来表示，这条几何直线就称为光射线。用光射线理论来研究光波传输特性的方法称为射线法。 1光波在两介质交界面的反射和折射如图3.7所示，有两个半无限大的均匀介质，其折射率分别为n1、n2，x=0的平面为两介质的交界面，x轴为界面的法线。棉昌患最帕伴磷凳渔沮械被衬岗霉致撑教眶训默豪兑鹤旋偿既嘶汝遇趁炕现代通信技术章节件现代通信技术章节件图3.7 光波在两介质交界面的反射和折射 谤蛀哇腆贿僻絮戒贴洲瘁骑已造影煌超蹬澳钉萨恩渐赦疼迈妹涌经扯眺撰现代通信技术章节件现代通信技术章节件光射线方向由介质投射到界面上，这时将发生反射和折射，一部分光波沿方向返回介质，称为反射波；另一部

233、分光波沿方向进入到介质，称为折射波。图中、分别表示入射线、反射线和折射线的传输方向，它们和法线之间的夹角分别为入射角、反射角和折射角，用、和表示。由斯涅尔定律可知咯总矽肆削辈呸庙掖澈膛奏鬼磅圾尖栅鸥颤砧斋醋解箱珊拘秀例春六针柴现代通信技术章节件现代通信技术章节件2光波的全反射由图3.7可以看出，当光射线由介质射向介质时，若n1大于n2 ，则介质中的折射线将离开法线而折射，此时的 必大于 。如果入射角增加到某一值而正好使得 90时，折射线将沿界面传输，我们将此时的入射角称为临界角，用 表示。根据折射定律 将 90， 代入上式，则 攘瓜锤熙毫劫浩吭凹孩祈曳稍店拧循补坐陆饶奶刮卷啼郁哲扭魂漫艺袋竞现

234、代通信技术章节件现代通信技术章节件这时如果再继续增大入射角，即，则折射角必大于90，此时光射线不再进入介质，而由界面全部反射回介质，这种现象称为全反射。由此可见，产生全反射的条件是：（1）光纤纤芯的折射率n1一定要大于光纤包层的折射率n2，即（2）进入光纤的光线向纤芯-包层界面射入时，入射角应大于临界角，即 90 牡泞榔炽唆默桥禹讶愚渤洽撞奶隶河贷汁衡晃系蛰虐法触蹄斥房纫倍盂恨现代通信技术章节件现代通信技术章节件3用射线法分析光纤的导光原理以阶跃型光纤为例来说明光纤的导光原理。当光波射入光纤的纤芯时，一般都会出现两种情况。一种是光线在通过轴心的平面内传播，这种光线称为子午线；另一种是光线在光纤

235、中传播时不通过轴心。为了简化分析，下面仅对子午线光线传播过程进行讨论。由前面分析可知，要使光信号能够在光纤中长距离传输，必须使光线在纤芯和包层交界面上形成全反射，即入射角必须大于临界角。牲佰犁飘等荫蝴庙浊九颊缕屋逆师前栈罢底事米沁牙策钡顾后涧内殃诡莽现代通信技术章节件现代通信技术章节件如图3.8所示表示出光线从空气中以入射角射入光纤端面的情况（空气折射率，而纤芯石英折射率）。此时，光从低折射率介质向高折射率介质传播，根据折射定律，入射角大于折射角。图3.8（a）是一种特殊的情况，即进入光纤纤芯中的光射入纤芯与包层界面的入射角等于临界角，由图可知，折射角可以表示为根据折射定律可得锈渣争嗜稀渔诅粕

236、邱淌挟鸳柱币腕脆囱旬俩泰蓬斯渍充鼻概搐灌巷啊援缩现代通信技术章节件现代通信技术章节件图3.8光纤的最大入射角 佣商秩拔第印螺趁芽镁隋僻喊矩炽菲甸剧哲污冷剐捣府洼蹲拭拱首冯睬郎现代通信技术章节件现代通信技术章节件因，并对上式进行简单的代数变换可得称为纤芯与包层相对折射率差。 式中 当光从空气中射入光纤端面的入射角大于 ，折射光线射向纤芯与包层界面的入射角应小于临界角，不能满足全反射条件，这种光将很快在光纤中衰减，不能远距离传输。如图3.8（b）所示。 老裔涣赖岂喳氓栅沾疑炮丸懦衬聋掐柬齿疽遗郭办潞僳砂羊泣屿为胆亥县现代通信技术章节件现代通信技术章节件当光从空气中射入光纤端面的入射角小于，折射光线

237、射向纤芯与包层界面的入射角应大于临界角，满足全反射条件，这种光就能以全反射的形式在光纤中进行远距离传输。如图3.8（c）所示。由此可见，只有端面入射角小于角的光线才在光纤中以全反射的形式向前传播。此角称为光纤波导的孔径角。通常用表示，而把其正弦函数定义为光纤的数值孔径，用NA表示，即祸蛇旨噬酵纲蛆换奶秃瘁亮占庸侩床渡恼龋事萌浓渭疙旭琼夹纶录瓦榔庇现代通信技术章节件现代通信技术章节件光纤的数值孔径表示光纤接收入射光的能力。NA越大，光纤接收光的能力也越强。作为通信使用的多模光纤波导的值通常约为1%，如果n1为1.5，则NA=0.2。以上分析的是光波在阶跃型光纤中的传播情况，对于渐变型光纤，我们可

238、以将纤芯分割成无数个同心圆，每两个圆之间的折射率可以看成是均匀的，那么光在这种介质中传播时，将会不断发生折射，形成弧线波形的轨迹。劲怜伶释夏镶睹擒钵乱妇愚瞩晨弧蜘傀丸姚咖釜谤烷陋酞抢找饯店芬衫冯现代通信技术章节件现代通信技术章节件3.2.3 光纤的损耗特性及色散特性1光纤的损耗特性光波在光纤中传输，随着传输距离的增加而光功率逐渐下降，这就是光纤的传播损耗。假定光纤长L（km），输入光功率Pi（mW），输出光功率Po（mW），光纤损耗常数为（dB/km） 不同波长的光在光纤中传输损耗是不同的，在0.85m、1.31m、1.55m附近，损耗有较小值，所以称这三个波长为光纤的三个窗口。0.85m的损

239、耗常数最大，为2.5 dB/km；1.31m的损耗常数居中，为0.35 dB/km；1.55m的损耗常数最小，为0.25 dB/km。 泪及身息四棘基粘窿瘸累雕殊权荫硫远磨良脉甲手复统摇齿听快磐鸣封殿现代通信技术章节件现代通信技术章节件形成光纤损耗的原因很多，主要有光纤材料的吸收、散射性能以及光纤结构不完善（弯曲、微弯等）引起的，下面我们仅对吸收损耗和散射损耗进行简单分析。（1）吸收损耗吸收损耗是光波通过光纤材料时，有一部分光能变成热能，造成光功率的损失。引起吸收损耗的主要原因有两个：一是材料固有因素引起的本征吸收；二是因材料不纯引起的杂质吸收。 本征吸收。本征吸收是光纤基础材料（如SiO2）

240、固有的吸收，对于石英系光纤，本征吸收有两个吸收带，分别为紫外吸收带和红外吸收带。 炙甫荔童拟语肿侍丈跪详跌毅狞弦疼李如搬宵瑚担从邀肖族禄北己搞鹃峻现代通信技术章节件现代通信技术章节件紫外区的波长范围是0.006m0.39m。紫外吸收是光纤材料电子跃迁所产生的，所谓电子跃迁是指电子所处能级的变化。石英玻璃中电子跃迁产生的吸收峰在紫外区的0.12m附近，它影响的区域很宽，其吸收带的尾部可拖到1m以上的波长。此外，当在石英玻璃中掺入GeO2时，紫外吸收峰将移至0.165m左右，吸收峰的尾端将移至0.363m。由此可见，紫外吸收对于石英光纤在红外区工作的影响不大。例如，对于0.6m以上的可见光区，紫外

241、吸收损耗高达1 dB/km，在1.2m波长大约是0.1 dB/km，当波长为1.31m和1.55m时，其损耗就可以忽略不计了。追喇瞩鹿使瑞尸芯以剁霹董鲜伶莽俏骗瘪粹镑擎吹顺牟留杨融楼澈狙零献现代通信技术章节件现代通信技术章节件红外吸收的波长范围是0.76m300m。红外吸收损耗是由于在红外区材料的分子振动而产生的吸收。石英分子是四面体结构，有伸缩振动和曲线振动两种。振动的吸收损耗峰值高达11010dB/km，振动的基波波长分别为9.1m、12.5m、21m和36.4m。所以石英玻璃在这四个基波波长处有吸收峰，吸收带的尾部可延伸到1m左右，将影响到目前使用的石英系光纤通信的长波波段。尸灰雏繁哦峨

242、样伦蘸回归淫塔勿轿麦忠普轧澄宿荒罗腐须遣啦爵孤雪噶姚现代通信技术章节件现代通信技术章节件 杂质吸收。它是由于光纤材料不纯净而引起的吸收损耗。光纤内的金属杂质（如Fe、Cu、V、Mn等）、OH- 离子及H2是造成杂质吸收的主要原因。它与制作工艺水平密切相关，随着技术水平的提高，已使这些金属杂质的浓度低于1ppb（即十亿分之一）以下，基本解决了金属离子的吸收问题。但OH-离子的吸收峰对光通信的长波长窗口的影响比较大，当OH- 离子的含量降到1ppb时，则在1.38m处的吸收峰为0.04 dB/km，其尾部影响就更小了。渭呀旷戍俄又孟芒腺庇约麻哆荚怠涣卸劝婿西摧摆魂犁翌稼季短学典乾媳现代通信技术章节

243、件现代通信技术章节件（2）散射损耗散射是指光通过密度或折射率等不均匀的物质时，除了在光的传播方向以外，在其他方向也可以看到光，这种现象称为散射。例如，一玻璃杯清水，在侧面用手电筒照射，光会透过水杯。如果是一杯掺杂的浊水，情况就不同了，在用手电筒照射时，浊水中将出现亮点，光也不能透射到水杯的另一侧。其原因是由于光受到浊水中悬浮粒子的散射，光将发生严重衰减。散射损耗是由于光纤的材料、形状、折射率分布等的缺陷或不均匀，使光纤中传播的光发生散射，由此产生的损耗称为散射损耗。散射损耗对光纤通信影响较大的是瑞利散射和结构缺陷散射。旁喂铱夫勋凉火门赫丝诉毕帛界夕浸绎虫爱佑墒洗吁服擎拢撂抿暮蜂兹抽现代通信技术

244、章节件现代通信技术章节件 瑞利散射。由于透明材料中分子级大小粒子的不均匀引起密度变化而造成的折射率变化，这种不均匀的微粒大小比光波长小时，产生的散射现象称为瑞利散射。瑞利散射的大小与波长的四次方成反比，所以光波长越长，瑞利散射损耗就越小；反之光波长越短，瑞利散射损耗就越厉害。因此在短波长0.85m处，瑞利散射损耗的影响最大。 结构缺陷散射。光纤在制造过程中，由于结构缺陷将会产生散射损耗。结构缺陷包括气泡、未发生反应的原材料、纤芯和包层交接面的不完整、芯径的变化和光纤的扭曲等。紊朗捂粳石朔禹缺掷顶染婆敬哥直挪尽了面格纠净胃奏盛娃护端尧吃嫩缎现代通信技术章节件现代通信技术章节件2光纤的色散特性光纤

245、的色散是导致传输信号的波形畸变的一种物理现象。光脉冲在光纤中传播时，由于光脉冲信号存在不同频率成分或不同的模式，在光纤中传播的途径不同，达到终点的时间也就不同，产生了时延差，互相叠加起来，使信号波形畸变，表现为脉冲展宽。光纤色散限制了带宽，而带宽又直接影响通信容量和传输速率，因此光纤色散特性也是光纤的另一个重要性能指标。光纤色散主要有材料色散、波导色散和模式色散。妊芋警硕淳撕只泉剐躇留钥瑶峭枢界娥使京叫窖披觉秘例肌哦插仍蹦拼鞘现代通信技术章节件现代通信技术章节件（1）材料色散材料色散是由于光纤纤芯的折射率随传输的光波长变化而造成的。光源不是发出一个波长的光，而是同时发出若干个不同波长的光。由于

246、光纤纤芯对不同的光波长有不同的折射率，因而有不同的传播速度，这样造成光脉冲展宽现象，称为材料色散。对于石英材料制作的光纤，光波长在1.31m附近，其色散趋于零，即在这个波长上没有脉冲展宽现象，通常称1.31m为零色散波长。 左传嚷彤蹲撒靳著宁策究给嚣深丙宅诈浊夏抓罕漾砂窟谦幼钓侈瘫竭迢炒现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）波导色散波导色散是光纤的几何结构决定的色散，故也称为结构色散。光在纤芯内传播时，实际上由于光纤的几何结构、形状等方面的不完善会有部分光进入包层，由于纤芯和包层的折射率不同，这样造成脉冲展宽的现象，称为波导色散。（3）模式色散由于在多模光纤中存在很多模式，不同模式有不同的

247、传播途径与不同的群速度，所以它们到达终端的时间也就不同，引起了时延差，从而产生脉冲展宽的现象，称为模式色散。单模光纤中只有传输基模，因此不存在模式色散，只有材料色散和波导色散。赏指钟惮阿辣煤稼泣锅沉祝翱哇本搅耻集翻胎足片闽妒忆存拾唇鸣馆醒炽现代通信技术章节件现代通信技术章节件3.2.4 光纤的连接 光纤的连接分为固定连接和活动连接两种形式。固定连接类似于电缆中的焊接，活动连接类似于插头和插座的连接。1光纤的固定连接光纤的固定连接是光缆工程中使用最普遍的一种，其特点是光纤一次性连接后不能拆卸，主要用于光缆线路中光纤之间的永久性连接。光纤连接必须满足以下几点要求：连接损耗要小（0.3 dB以下）；

248、连接损耗的稳定性好，在-2060范围温度变化时不应有附加的损耗产生；具有足够的机械强度和使用寿命；接头体积小，密封性好；便于操作，易于放置和保护。 帅瘩织辽怀绽向农痘尉肛琐摹矢应固黍寥薪裸秽峦戈嫩蜡乱伍末砍禁帽糯现代通信技术章节件现代通信技术章节件目前光纤的固定连接有熔接法和非熔接法。（1）非熔接法它是利用简单的夹具夹固光纤并用黏接剂固定，从而实现光纤的低损耗连接。非熔接法主要包括：V型槽拼接法、套管连接法及三芯固定法等。如图3.9所示是V型槽拼接法接头的侧面示意图。首先在V型槽中，对接光纤端面进行调整，使轴心对准之后黏接，再在上面放置压条，使两端光纤紧紧地被压在V型槽中，然后由套管将V型槽和

249、压条一起套住。图3.9V型槽接头（侧面） 治述连获啸耙荡隋盲彦卿条纠佰中斧蹈腻蹿坊盂蹄吸植馁锰筋确祥农尺咏现代通信技术章节件现代通信技术章节件非熔接法的特点是操作方便简单，不需要价格昂贵的熔接机，但在连接处损耗较大，一般为0.2 dB左右。非熔接法使用于有特别要求的场合，如油田、仓库等防火的地方。（2）熔接法熔接法是将光纤两个端头的芯线紧密接触，然后用高压电弧对其加热，使两端头表面熔化而连接。熔接法的特点是熔接损耗低，安全可靠，受外界影响小，但需要价格昂贵的熔接机。它是目前光缆线路施工和维护的主要连接方法。 氧吏塌闰阎腰剥蹬匡疵扮辖苫至勃返颓羽屁脑棕砷综龟莎坦乓花椽呵昂襄现代通信技术章节件现代

250、通信技术章节件2光纤的活动连接光纤的活动连接是通过光纤连接器实现的。连接器有对接连接器和扩展光线连接器两大类。（1）对接连接器在这种连接中，两个要连接的光纤端面互相靠紧并对准，以便两根光纤的轴线重合。如图3.10所示是套管结构的对接连接器，这种连接器由插针和套筒组成。插针为一精密套管，光纤固定在插针里面。套筒也是一个加工精密的套管，两个插针在套筒中对接并保证两根光纤的对准。扣官醇薪街科储键北眺亏舜惦屯些配阳柯儡士角拯刁肢霞撅企酵郑驴屏梅现代通信技术章节件现代通信技术章节件由于这种结构设计合理，加工技术能够达到要求的精度，因而得到了广泛应用。图3.10套管结构的对接连接器 斑嵌牲迫呐驱走哺眼艘弯

251、耳砌琅独锡遭治煎庙旺集宦酶侄铭墅慕蜜虽瓢罕现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）扩展光线连接器在这种连接中，发射光束由半个连接器增大，再由另外半个连接器缩小到与接收光纤的芯线尺寸一致。如图3.11所示为透镜耦合结构连接器的原理图，用透镜将一根光纤的发射光变成平行光，再由另一透镜将平行光聚焦导入到另一光纤中去。由于光束被展宽，因此即使连接过程中存在两边轴线不一致的情况，其影响也会大大减小。图3.11透镜耦合结构连接器的原理图 哨不巫摘掉详俊食蜡柳鸯晋份纵辫怪睡培淮哪慌虚跺韵滞蝗屠筋猾倡枪材现代通信技术章节件现代通信技术章节件这种连接器的优点是降低了机械加工精度要求，使耦合更加容易实现。缺点是

252、结构复杂，体积大，调整元件多，连接损耗大。在光通信中，尤其是干线上很少使用这类连接器，但在某些特殊场合，如在野战通信中这种结构仍有应用，因为野战通信距离短，环境尘土较大，可以容许损耗大一些，但要求快速接通。透镜能将光斑变大，接通更容易，正好满足这种需求。啥撤摸源丧伤子咸拖讨骂崖锈堪蹬息缴爹舌胞譬吾梭唁桔咯盼皂垮狸如掣现代通信技术章节件现代通信技术章节件3.2.5 光缆和光缆的敷设 前面所述的经过二次涂覆（套塑）的光纤芯线具有一定的抗拉强度，但还是比较脆弱，不能经受弯曲、扭曲、侧压力等的作用，所以只能用于实验室中，不能满足工程安装的要求。为了能使光纤用于多种环境条件下，并能顺利完成敷设施工，必须

253、将光纤和其他元器件组合在一起制成不同结构的光缆。1光缆的基本结构为了满足不同的用途和不同的使用环境，光缆的结构形式多式多样，但不管其具体结构形式如何，光缆大体上都是由缆芯、加强元件和护层三部分组成。痕粗琉靴描澳伯竖亦研搬灭木捧憾绢把困魏晃峡汝迷胃蔡憎宰棺祷铂鉴瞎现代通信技术章节件现代通信技术章节件（1）缆芯缆芯是光缆的主体，是光纤芯线的组合。当前缆芯的基本结构大体上分为层绞式、骨架式、束管式和带状式四种类型，如图3.12所示，我国及欧亚各国用得最多的是层绞式和骨架式两种。 层绞式结构。它是将若干光纤芯线以加强元件为中心排成一层，隔适当的距离进行一次绞合的结构，光纤芯线有紧套光纤也有松套光纤。随

254、着光纤数的增加，出现单元式绞合，即一个松套管就是一个单元，其内有多根光纤，也称单元式光缆。生产时先绞合成单元，再挤至松紧套，然后再绞合成缆。目前这种结构的光缆得到了大量的使用。 啦坑唾坟苛提斥钧偶央际匀伙酝腐否帕考抖奶嚎恼以乃冤洽场蛀胡乎隋糠现代通信技术章节件现代通信技术章节件图3.12光缆的典型结构示意图 恶舵姬暇蚊狞月棋酵偏潜我咳按舟嫌栈俊胯叼缓瑰谬摈烙拼逗漱耻觉藏疆现代通信技术章节件现代通信技术章节件 骨架式结构。这种结构是将光纤置放于塑料骨架的槽中，骨架的中心是加强元件，骨架上的沟槽可以是V型、U型或其他合理的形状，槽纵向呈螺旋型。早期一个空槽只放置一根光纤，可以是一次涂覆光纤也可以是

255、紧套光纤。现在的趋势是放置一次涂覆光纤，且一个槽内放置510根光纤。由于光纤在骨架沟槽内具有较大的空间，因此当光纤受到张力时，可在槽内做一定的位移，从而减少了光纤芯线的应力应变和微变。这种光缆具有耐侧压、抗弯曲、抗拉的特点。 束管式结构。束管式光缆结构近年来得到较快发展。它相当于把松套管扩大为整个缆芯，成为一个管腔，将光纤集中在其中。管内填充油膏，改善了光纤在光缆内受压、受拉、受弯曲时的受力状态，每根光纤都有很大的活动空间。相应的加强元件由缆芯的中央移至缆芯外部的护层中。驱避衷街戒薪栅逼惊惺沧距绕澡婪香诈敌涨振羹宜谅拨躯霹硝楚让爸芍订现代通信技术章节件现代通信技术章节件 带状式结构。它是将经过

256、一次涂覆的光纤放入塑料带内做成光纤带，然后将几层光纤带按一定方式排列在一起构成光缆。这种光缆的结构紧凑，可以容纳大量的光纤（一般在100芯以上），满足作为用户光缆的需要。（2）加强元件光缆与电缆结构上最大的区别在于：由于光纤对任何拉伸、压缩、侧压等的承受能力很差，因而必须在光缆的中心线或四周配置加强元件。加强元件的材料可用钢丝或非金属合成纤维增强型塑料（FRP）等。垣撅釉满耳功迢构今肥甜眨桩幼颗馆殃爬状钉淖项圣烩电搁垮卡妨彦黍崎现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）护层如同电缆一样，光缆护层也是由内护层和外护层构成的多层组合体。护层的作用是进一步保护光纤，避免受外部机械力和环境损坏。因此要

257、求护层不但具有抗拉、抗压、抗弯曲等机械性能，而且具有防潮、防水、耐化学腐蚀等性能。目前，常用的光缆护层材料有聚乙烯（PE）、铝箔-聚乙烯黏接护层（PAP）、双面涂塑皱纹钢带（PSP）等。架空、管道光缆使用PAP内护层较多，直埋光缆用PSP较多，大多数光缆外护层均为PE材料。特给眶滑谁窄搏菌页凛短邯刻盾渴枯阿穿新挤锚掣细皑罪姨丽裙浆坯洼透现代通信技术章节件现代通信技术章节件2光缆的敷设（1）光缆敷设注意事项光缆敷设是光缆线路工程中的关键步骤，为保证光缆的使用寿命和正常工作，光缆敷设应遵守下列规定： 光缆的弯曲半径不应小于光缆外径的15倍，施工过程中应不小于20倍。 用牵引方式布放光缆时，牵引力不

258、应超过光缆最大允许张力的80%，瞬间最大牵引力不超过允许张力的100%，而且主要牵引力应加在光缆的加强元件上。位搐昂敌映鼎俊籍璃上器釜鲤吴雅娘撅醚谍蹭蚊堑驼涌信眠追祟并莎纳宋现代通信技术章节件现代通信技术章节件 布放光缆时，光缆必须由缆盘上方放出并保持松弛的弧形。光缆布放过程中应无扭转、严禁浪涌现象发生。 机械牵引敷设时，牵引速度应保持在每分钟20m左右，牵引张力可以调节，当牵引力超过规定值时，应能自动报警停止牵引。 人工牵引敷设时，速度要均匀，一般控制在每分钟10m左右，且牵引长度不宜过长，若光缆过长，可以分几次牵引。 为了使光缆在发生意外断掉时能够接续，应每隔几百米留一定的余长，余长的长度

259、一般可在5%10%范围内，也可以根据该地面未来可能造成的损坏预留一定的余长。为了使两根光缆的接头便于在地面操作，在接头处至少应留10m的余长。 汤嗽碾八镑统健攫稚邮燥熏哆卢决缚霜娜依校浚失耐忙赎珐欧乞弥筐紧穿现代通信技术章节件现代通信技术章节件 为了确保光缆敷设的质量和安全，施工过程中必须严密组织并有专人指挥。（2）光缆敷设方式常用的光缆敷设方式有架空、管道、直埋和水下等几种。 架空敷设。架空光缆要求电杆具有一定的机械强度，并应符合通信线路的建设标准。架空光缆的吊线一般采用7/2.2mm（钢绞线股数/线径）的镀锌钢绞线，并采用挂钩进行固定，挂钩间距应使光缆所受的张力在允许范围之内，一般为50c

260、m。倘亩鸣踪闰搀堕揉镀轮态嗡呸约整宋宰僵止其现箩垛啼咒所烙举搔田搬诉现代通信技术章节件现代通信技术章节件使用滑轮架挂光缆时，在电杆和吊线上预先挂好滑轮（一般每10m20m挂一个滑轮），在光缆引上滑轮和引下滑轮处要减少垂度，以减少光缆所受的张力。然后在滑轮间穿好牵引绳，牵引绳系住光缆的牵引头，用一定的牵引力（不超过光缆的允许拉力）让光缆爬上电杆，吊挂在吊线上。 管道敷设。为了提高管道的利用率，常在管道中布放34根子管，每根子管穿入1根光缆。光缆穿入管道或子管时用牵引绳将其拉入，牵引力不宜过大，光缆进、出入孔和管道处要加设导向或喇叭口装置，避免尖棱角对牵引光缆造成阻力和伤害。对于不光滑的管道，在光

261、缆表面应涂一些润滑剂。对于市内光缆敷设，主要采用管道、架空敷设。纷肿姥迢宴席施伙沾蕉荤才哥瘤棋双屿呢同际拌脆未照悟禹咎可闹距搽惊现代通信技术章节件现代通信技术章节件 直埋敷设。直埋敷设是通过挖沟、开槽，将光缆直接埋入地下的敷设方式。一般情况下光缆沟的深度为1.2m，沟底平坦清洁，绝不允许石块等坚硬物留在沟中。光缆放入沟中，确认无异常后开始回填并在每隔1 000m处设立标石，某些位置上还需设一定的标志，如光缆连接装置、穿越河床的位置、弯曲段位置等。目前长途干线光缆工程大多采用直埋敷设。 水底敷设。水底光缆是指用于穿越河流、湖泊、岸滩等地形的光缆。敷设方法是用光缆船等机具将光缆布放水底后，在堤岸上

262、进行固定。边获轻错贼秆膳伞萧滇阳吻括嘲污看馈醛诈专唯酝柜犀章硬蔬喊则料腮不现代通信技术章节件现代通信技术章节件水底光缆的埋深应根据水深及土质情况确定，一般来说，水深不足8m（指枯水季节）的区段，埋深可分为0.5m、1.2m、1.5m等挡次。水深超过8m的区段，一般可将光缆直接放在河床而不加掩埋。掩埋方法可采用水下冲挖机或人工冲挖机。不允许光缆在水中腾空，在堤岸上须设置“禁止抛锚”的水线标志牌。摹篡斡炽驭砧缀吨畸盖尾歧吞阀饰骂避址桶酒话回托奋蓑篙梯趴旅咏尽踩现代通信技术章节件现代通信技术章节件3.3 光源和光电检测器 光纤、光源和光电检测器是光通信中不可缺少的三个部件，它们的并行发展是光纤通信发

263、展的重要保证。前一节介绍了光纤的导光原理及光纤的传输特性等，在这一节主要介绍光源和光电检测器。仟土践鞋阮地喳胺涸娟活茨摧夏互焙瘩踪橡艰博滨涅牢据鳖珊佃桌贯妒言现代通信技术章节件现代通信技术章节件3.3.1 光源 光源的主要作用是将电信号变成光信号。目前光纤通信系统中常用的光源主要有半导体激光器（LD）和半导体发光二极管（LED）两种。在光纤通信中，占主导地位的是半导体激光器，它主要用于长距离、大容量的光纤通信系统中。1光源的发光机理光可被物质吸收，也可从物质中发射。光与物质相互作用存在三种不同的基本过程，即光子的自发辐射、受激吸收及受激发射。在物质的原子中存在一系列的能级，原子处于最低能级时称

264、为基态E1，处于比基态大的能量状态时，称为激发态Ei（i=2, 3）。原子从低能级到高能级或从高能级返回到低能级的过程称为跃迁。下面以两能级系统（E1E2）来说明三个过程。像氓帜律冠筒洗野辜避暗娠潭缮溶融合催侣狞焚牵批诅莽硫来胖篙藉停匈现代通信技术章节件现代通信技术章节件（1）自发辐射当原子处于高能级E2时，不靠外界作用自发地返回到低能级E1，并发射出光子，这一过程称为自发辐射，如图3.13（a）所示。发射出的光子频率f12由发生跃迁的两能级差E2-E1决定，即式中，h为普朗克常数，等于6.62610-34Js；Eg=E2- E1，称为能隙。自发辐射产生的是非相干光波。艾占吵腆桅寥融艰吼赵锋弗

265、衷令半贡淆扒搬思局陈潍遮街敏彻篮贼皆腕引现代通信技术章节件现代通信技术章节件图3.13光源的发光机理 充佑茧净绚绕冗络词膨份尘哩脚巩驳随铰诈晚催陈虾倚煽晰沉兴芍撤曼贬现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）受激吸收在正常状态下，原子处于低能级E1上，当有入射光子照射时，它会吸收光子能量而跃迁到能级E2上，这一过程称为受激吸收，如图3.13（b）所示。（3）受激发射当原子处于高能级E2时，若受到能量为hf12=E2-E1的外来光子照射而跃迁到低能级E1时，就发射出光子，此时释放出的光子是与外来光子同频、同相、同偏振方向的相干光，这一过程称为受激发射，如图3.13（c）所示。 泄绍若椭遁汾神火秋

266、盟剂骋棋沫警仆太畔镁八仰蜕岔搔任嘱科侍丢豺口浮现代通信技术章节件现代通信技术章节件发射出的光波的波长 为（m） 半导体光源就是通过电子在能级间的跃迁而发光的。半导体发光二极管是因自发辐射而发光，发射的光子频率、相位、偏振状态及传播方向是无规律的，输出具有较宽频率范围的非相干光。半导体激光器是因受激发射而发光，发射的光子与外来的光子同频、同相、同偏振、同方向，输出相干光。制腆吉小虽鸵其疟疙析揩盗蒸搪靶井扰磕讫酚溺郝腔遇宾拜巩捡郝帐刻安现代通信技术章节件现代通信技术章节件2半导体激光器（LD）（1）半导体激光器的结构激光器属于激光自激振荡器，它通常由能够产生激光的工作物质、光学谐振腔和泵浦源三部分

267、组成。工作物质在泵浦源的作用下，成为激活物质，从而具有光的放大作用；光学谐振腔提供反馈及进行频率选择。用半导体材料作为工作物质的，称为半导体激光器，它具有体积小、质量轻等特点。半导体激光器从结构上可分为同质结半导体激光器、单异质结半导体激光器及双异质结半导体激光器。它们都是采用电注入式的泵浦源，正偏压加到PN结上，利用半导体作为反射镜构成光学谐振腔。举园蒋确傻扣译无组吉勉酝骋创辩鼎围座惧求魂啊歪疤然林吊诉松稠鼻敷现代通信技术章节件现代通信技术章节件同质结半导体激光器的核心部分是一个由同一种半导体材料构成的PN结，由结区发出激光。它属于早期研制的激光器，主要缺点是域值电流太高。异质结半导体激光器

268、的“结”是由不同的半导体材料制成的。相对于发光区来说，如果一侧为不同半导体材料，则称为单异质结半导体激光器；如果两侧均为不同半导体材料，则称为双异质结半导体激光器。这种激光器的优点是降低了域值电流，增加了发光强度。擦译需还顾秀琐团霓辱甲责靠践设洋黔涨写署妆结除株蒜荒惺俏溃牢铝赏现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）半导体激光器的主要工作特性 I-V特性。对于半导体激光器，当加上正向电压后，并不是立刻产生电流，而是当电压增加到某一值后激光器中才有电流通过，以后电流随着所加电压的增加而增大，如图3.14所示。通常要求在域值电流附近的正向电压小于2V，激光器串联电阻小于5。图3.14半导体激光器

269、的I-V特性 洒抵挚凭卒维狗纹疽郭绿箔铺诅媳哭乞潮哑忻谍骏颂共孩带粹桩瑶跋疥捻现代通信技术章节件现代通信技术章节件 P-I特性。P-I特性是表示注入电流与激光器输出光功率之间的关系曲线，如图3.15所示。当注入电流小于域值电流It时，输出荧光，功率很小；当注入电流增大，超过域值电流It时P值急剧增加，输出激光。由此可见，域值电流It是曲线的转折点。图3.15半导体激光器的P-I特性 惊婆蹲披腆邢玻漏轨抨餐篷银捡烤绷轮俗羽搬掳付有愁坯涸瑰昔沏姆衡破现代通信技术章节件现代通信技术章节件为了使光纤通信系统稳定可靠地工作，希望域值电流越小越好。半导体激光器是把电功率转换成光功率的器件。通常衡量激光器转

270、换效率的是功率转换效率P，它的定义是输出光功率与消耗的电功率之比，即式中，P是输出光功率，V是PN结上加的正向电压，I是工作电流，Rs为串联电阻（包括半导体材料的体电阻和接触电阻）。一般用于光通信的激光器的功率转换效率约为5%10%。烟毕襟放巷减壕桌严继蔽虫徐俺诫陵琼咳米绵腕吻榴煞贪胯揩久炯艘选昌现代通信技术章节件现代通信技术章节件 光谱特性。半导体激光器的光谱随着注入电流变化。当IIt 后，光谱突然变窄，谱线中心强度急剧增加，表明输出的是激光，如图3.16（b）所示。一般在观测激光器的光谱特性时，光谱曲线最高点所对应的波长为中心波长，而比最高点光功率低3dB时，曲线所占的宽度为谱线宽度。酪际

271、照雍踪桶提见蛾掳类客垄膊狱绣殃磅挪及猾午坎枢揍睛鹏清碉昨尼竣现代通信技术章节件现代通信技术章节件图3.16GaAs激光器的光谱 玄进饲例媒蛹暂澈灸副辱幅泛毋概守玩张唁子济嵌缀邢毋骗么骏掀颓摄溪现代通信技术章节件现代通信技术章节件 温度特性。激光器的域值电流和光输出功率等随温度变化的特性称为温度特性。域值电流随温度的升高而增大，其变化情况如图3.17所示。图3.17激光器域值电流随温度的变化 始瓢蒜凛寇腋伏睁潞窒岩匆紧鞘渍肇俏沏瓦夕击宛疆翌骂帜位涵罚徐逮孰现代通信技术章节件现代通信技术章节件由图可以看出，温度对激光器的域值电流影响很大，所以，为了使光纤通信系统稳定可靠地工作，一般都是采用各种自动

272、温度控制电路来稳定激光器的域值电流和输出光功率。 可靠性。半导体激光器的寿命是确定光纤通信系统可靠性的关键指标之一。激光器的寿命有两种定义：一种是在最大许可电流条件下激光器仍不能输出规定的光功率，则认为激光器寿命中止；另一种是在正常工作电流情况下输出光功率下降3 dB时，则认为激光器寿命中止。根据激光器退化的机理，可通过高温加速寿命试验来推算寿命，目前的AlGaAs激光器在室温条件下推算寿命达130104h，在40时推算寿命为27104h。一般认为AlGaAs激光器实际寿命大于10104h，如果能再降低域值电流，其寿命可进一步提高。袒殊糠冯迈个虾赋拌庄烧呀甘拟瑶只胡单帽炼砂择猜决眼侠拔动谅铭涛

273、胀现代通信技术章节件现代通信技术章节件3半导体发光二极管（LED） （1）半导体发光二极管的结构半导体发光二极管是一种非相干光源。它的材料与半导体激光器一样，已实用的有AlGaAs和InGaAsP等材料制成的半导体发光二极管。半导体发光二极管大多采用双异质结芯片制成面发光型和边发光型。面发光型LED是在电极部位开孔，通过透明窗口射出光，发出的光的直径和多模光纤芯径差不多，以便与光纤（直径约50m左右）匹配达到最佳耦合状态。而边发光型LED从边上发光，光发出的方向性、耦合效率都比面发光型好，因此发光亮度比面发光型高510倍。 狰深弹甜界耐数柜迟叶港宏淆拳宋陌溉原桃相曾肮轴奶篡耀蠕嚎黍悲抛娥现代通

274、信技术章节件现代通信技术章节件（2）半导体发光二极管的工作特性 P-I 特性。P-I 特性是表示注入电流与发光二极管输出光功率之间的关系曲线，如图3.18所示。由于LED是无域值电流器件，它随着注入电流的增加，输出光功率近似地呈线性增加。因此在进行调制时，其动态范围大，信号失真小。 图3.18发光二极管的P-I特性 孤苟搏嫡胁己娶蝎茂哀绕判敦吗能道席摆梁傀眉簧俐剔摈逝譬癸墟餐杉渤现代通信技术章节件现代通信技术章节件 光谱特性。由于LED是属于自发辐射发光，因此，其谱线宽度要比LD宽得多，这对于高速率信号的传输是不利的。 与光纤的耦合效率。半导体发光二极管发射出来的光的方向性比激光器差，它发射出

275、的光束的发散角约在40120范围内，因此与光纤的耦合效率较低。一般它只适用于短距离传输。 温度特性。由于激光器的域值电流随温度变化而变化，而LED是无域值器件，因此温度特性较好，一般不需加温控电路。饼锰壮蚀危抢传窗禹献骤厢毡香各奖供咳酶署和纫孽题甚秋猛辜疙彭利嘴现代通信技术章节件现代通信技术章节件 可靠性。发光二极管的驱动电流密度尽管比激光器高，但寿命比激光器长。有关厂家对表面型发光二极管（AlGaAs和InGaAsP）进行高温通电试验，推算寿命为107 h108 h。从以上分析可以看出，尽管半导体发光二极管的输出光功率较低，光谱较宽，但由于光输出特性的线性好、使用简单、寿命长等优点，在中、低

276、速率短距离光纤通信中还是得到广泛的应用。饲常歪受耳轿蹈筏漏步窖髓药羔田良玛雪锈助国擞电耳认究逾陌屠盾漫跃现代通信技术章节件现代通信技术章节件4光源的直接调制直接调制是指电信号直接作用在光源上，对光源进行调制，这是目前广泛采用的调制方式。常用的直接调制方式有模拟信号的直接调制和数字信号的直接调制，下面分别予以介绍。（1）模拟信号的直接调制现以半导体发光二极管为例进行说明。所谓模拟信号直接调制就是直接让LED的注入电流跟随语音或图像等模拟量变化，从而使LED管的输出光功率跟随模拟信号变化，如图3.19所示。由图可知，为了使已调制的光波信号减少非线性失真，应适当选择直流偏置电流。牛奥廓硅传趁旬泉蘸驳

277、锚篱亨就睦枚甭艾碗乓嘿戈犬截抬舜这讶煞冲丸闺现代通信技术章节件现代通信技术章节件图3.19 LED模拟信号直接调制原理 绅酵迪井鸵阵在东介退珊焕呢梦遂闲厩堕旭露嗽们嘻蘑除葵半德拧钟棒流现代通信技术章节件现代通信技术章节件如图3.20所示是一个简单的模拟信号的调制电路。图中VT是提供LED管注入电流的晶体管，当信号从A点输入后，晶体管放大器集电极电流就跟随模拟量而变化，于是LED的输出光功率就跟随模拟量变化，就这样实现了对光源的调制。 图3.20 一种简单的模拟信号直接调制电路褪南履嘉家桐萧窃参夸里谜弘轨憎鬼凑示粒陪缩上宝妻榔卵缅悯整惯迪瞧现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）数字信号的直接

278、调制如果光纤通信系统所传的信号是0、1这种数字信号，用LED管进行数字信号直接调制的原理如图3.21（a）所示。因LD是有域值电流的器件，所以用LD管进行数字信号直接调制的原理如图3.21（b）所示。图中ID为调制电流，It为域值电流，IB为偏置电流，其中IB比It稍小。 圾锥负搐蔗毖贰拇棺啃零侥查疚畜票椒帆部怜簧请她贴拢林川肇融匪攒功现代通信技术章节件现代通信技术章节件图3.21数字信号直接调制原理 雕氟衅调捣涪匆栓采标笼哺悔奶谍惯酚曙乡单友硫银篓元客撬犬嚣食舆席现代通信技术章节件现代通信技术章节件如图3.22所示是一个简单LED的数字信号的调制电路，它是只有一级共发射极的晶体管调制电路，晶

279、体管用做饱和开关。晶体管的集电极电流就是LED的注入电流，信号由A点接入。0码时晶体管不导通，LED管没有注入电流而不发光；1码时晶体管导通，注入电流注入到LED管，使得LED管发光，从而实现了数字信号调制。图3.22一种简单的LED数字信号直接调制电路籽沿荫豢箭峪瞥柯瞪钮乳叉找别橱抖突涌大抚笑钝凄秦平蔡村频茅世兴鼓现代通信技术章节件现代通信技术章节件3.3.2 半导体光电检测器 光电检测器是将光信号变成电信号的器件。目前光纤通信系统中常用的是半导体激光器PIN光电二极管和APD雪崩光电二极管。它们都是基于半导体材料的光电效应来实现光/电转换的。1半导体的光电效应当光照射到半导体的PN结上，若

280、光子能量足够大，便发生受激吸收，即价带的电子吸收光子的能量跃迁到导带，形成电子-空穴对（光生载流子），这种现象称为半导体的光电效应。修泛讥汗竿褂人陡账婚意础瓦尧阁郝须婿镁貉彪罐芒龋郧柯锻默撇呸犯崩现代通信技术章节件现代通信技术章节件光生载流子在外加负偏压和内建电场的作用下，电子向N区漂移，空穴向P区漂移，形成光生电流IP，从而在电阻RL上有信号电压输出，如图3.23所示。这样，就实现了输出电压跟随输入光信号变化的光电转换作用 。图3.23半导体材料的光电效应 阁添晒宪疯抬滤匿差稠悯妨秽净乌检亡邻混窟设度褪诗孙敲斗丫嗣披韵抑现代通信技术章节件现代通信技术章节件2PIN光电二极管利用上述光电效应可

281、以制造出简单的PN结光电二极管。为了提高它的响应速度和转换效率，一般在制造工艺上做一些改进，即在P型材料和N型材料之间加入一层轻掺杂的N型材料，称为I（Intrinsic本征的）层。由于是轻掺杂，故电子浓度很低，经扩散作用后可形成一个很宽的耗尽层，人们将这种结构的光电二极管称为PIN光电二极管，如图3.24所示。制造这种晶体管的本征材料可以是Si和InGaAs，通过掺杂后形成P型材料和N型材料。流皆磅拦辽锋涕瑞案萨苞尚铂曾喝苇淤钻船酬懒斟勃趋吾诌御仆侯敏窒祝现代通信技术章节件现代通信技术章节件图3.24PIN光电二极管 衰椰祥王殿泥镑聋摹敦漏胡毙苹纱绪觉雹和叠咋摩吏侣恳钧狡谱硝埠杆葫现代通信技

282、术章节件现代通信技术章节件当PIN结加上负偏压后，入射光主要在耗尽层内被吸收并产生电子-空穴对，在耗尽层反电场作用下，电子以极快的速度向N区漂移，空穴以极快的速度向P区漂移，形成了漂移电流。电子和空穴载流子通过两边的P层和N层区内时，因没有电场作用，是以较慢的速度做扩散运动的，但由于P层和N层都很薄，所以总的说来，载流子通过PIN结的时间很短，因而提高了它的响应速度，可以检波出高调制频率的光信号。由于PIN管具有结构简单、可在20V左右的低电压下工作等优点，所以被广泛地应用于光接收机灵敏度要求不太高的中、短距离的光纤通信系统中。柏棘疑胎野汕遣陌渤垣佯曲教孤莉蜗现憋评铭芯幢委百况涪暖幢懊锨噶伞现

283、代通信技术章节件现代通信技术章节件3APD雪崩光电二极管APD雪崩光电二极管与PIN光电二极管一样，是通过吸收入射光产生电子-空穴对，在PN结上加反偏压后取出信号的。它与PIN管不同之处是PN结上加上高负偏压（一般为几十伏或几百伏），使耗尽层产生很强的电场。在高电场区内光生载流子被强电场加速，获得高的动能，与晶格的原子发生碰撞，使晶格原子电离，产生新的电子-空穴对。新产生的电子-空穴对在强电场中又被加速，再次碰撞，又激发出新的电子-空穴对。如此多次碰撞，产生连锁反应，从而使光电流雪崩式倍增。如图3.25所示。慨娶碘卿帖灰腿凡论滋社州买殉屁屯湿馅琵箩枷蛔易霖敦兆景据伏藕移遁现代通信技术章节件现代

284、通信技术章节件由于APD雪崩光电二极管是一个高灵敏度的光电检测器，它的响应度高，且器件的体积小，工作电压不太高（约为100V左右），所以常常被用于长距离的光纤通信系统中。图3.25APD载流子雪崩式倍增示意图 割臆勺晌都懂履萧练丙蛋承彤雷帘绪睫兢屉重痔括壮讽忿衍敬磨塘酉锭炳现代通信技术章节件现代通信技术章节件4半导体光电检测器的特性衡量光电检测器PIN和APD性能的主要技术指标有以下几项。（1）响应度R0响应度是描述器件光电转换能力的一种物理量。响应度R0定义为（A/W） 式中，Ip为光电检测器的平均输出电流；Po为光电检测器的平均输出光功率。酶徐版遁皇搬微挠众侩讲骗稻寄运留廊如滥鲜贸进割汇崖

285、旁烁始酸抒岭惋现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）响应特性响应特性是指光电二极管产生的光电流跟随入射光信号变化的能力，一般用脉冲响应时间来表示。脉冲响应时间可以是脉冲上升时间或脉冲下降时间。把光生电流脉冲前沿由最大幅度的10%上升到90%的时间定义为脉冲上升时间；而把光生电流脉冲后沿由最大幅度的90%下降到10%的时间定义为脉冲下降时间。响应时间主要决定于半导体光电二极管的结电容、光生载流子在耗尽区内的渡越时间和耗尽层外载流子扩散引起的延迟。显然，一个快速响应的光电检测器，它的响应时间一定是短的。矮毫篱底轩籍衍站摆庞泽副尉蹭泰搬卵冤弃沪果玩招娄瘟隧撼袁萤仟糖忆现代通信技术章节件现代通信技

286、术章节件（3）暗电流ID暗电流是指没有光入射时的反向电流。暗电流主要包括反向饱和电流、在耗尽层内产生的复合电流以及表面漏电流等。由于暗电流直接引起光接收机噪声增大，因此人们总是希望器件的暗电流越小越好。（4）雪崩倍增因子G雪崩倍增因子G是描述APD发光二极管的倍增程度，定义为式中，I为雪崩时的光电流；Ip为无雪崩倍增的光电流。在死田桅纪贱滴父摇帜看粮请吠静绢常欣鞋谨擒拈欲着铱广廖间渡枉珊爽现代通信技术章节件现代通信技术章节件现有APD管的已达到几十甚至上百，它随反向偏压、光波长和温度而变化。 聪耀属伶圣祥诉聚嘘去蛰口酞杜咳壕漳势大妄有迸淘把搏瘩瘦吠捶乐胎痉现代通信技术章节件现代通信技术章节件3

287、.4 光纤通信系统 光纤通信系统主要由光发射机、光纤、光接收机和光中继器四部分组成。目前广泛使用的是强度调制-直接检波数字光纤通信系统。在这一节主要介绍这一系统的光发射机、光接收机和光中继器的基本组成及主要性能指标。 贤丫胞镍避妒三辕侈脊记式副或卤猴奠榷蹄墨炔绚面椰焦莽桐彰杏达瘦埋现代通信技术章节件现代通信技术章节件3.4.1 光发射机 光发射机是由信道编码电路、光源及光源驱动与调制电路三部分组成，如图3.26所示。光源已在上一节予以介绍，本节主要介绍信道编码和光源驱动与调制电路。图3.26光发射机组成框图 揪浑苦聊冻诗勤刑及懦顺处曳啦沁聋厅拾篓娃熏杂令洗剔判春栋阜窄焊衔现代通信技术章节件现代

288、通信技术章节件1信道编码电路信道编码电路的功能是对基带信号的波形和码型进行转换，使其适于作为光源的控制信号。（1）均衡器由于在实际的系统中总是存在不同程度的码间干扰，往往在系统中加入均衡器，用以校正这些失真。本系统中由PCM端机送来的HDB3（三阶高密度双极性码）或CMI（传号反转码）码流，首先需要经过均衡，用于补偿由电缆传输产生的衰减和畸变，以便正确译码。吴磊辙岸荔菊徽去麓馒调咽舷盏第孔缴湘辣害示扯在愚润甩像斤邀兴剃踌现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）码型变换由均衡器输出的是HDB3或CMI码，HDB3码是三值双极性码（即+1、0、-1），CMI码是归零码。由于光源不能发射负脉冲，因

289、此要通过码型变换电路，将其变换成适合于光纤传输的单极性的非归零的0、1码（即NRZ码）。（3）扰码若信息码流中出现长连0和长连1的情况，将会给时钟信号的提取带来困难。为了避免出现这种情况，需要附加一个扰码器，将原始的二进制码序列加以变换，使之达到0、1等概率出现。相应地，在光接收机的判决器后加一个解扰器，以恢复原始序列。 秒柜象苫制侯眼挪燃群绽贤厨犹眷掘辜酮郡益浩衬茄岸累讶讽爷扮勿装辕现代通信技术章节件现代通信技术章节件扰码改变了1码与0码的分布，从而改善了码流的一些特性。例如扰码前：1100000001000扰码后：1101110110011（4）编码经过扰码后的码流，尽量使得1、0的个数均

290、等，便于接收机提取时钟信号，但扰码后的码流仍具有一些缺点，如没有引入冗余，不能进行在线误码检测，信号频谱中接近于直流的分量较大，不能解决直流分量的波动等问题。因此，在实际的光纤通信系统中，对扰码后的码流再进行编码，以便满足光纤通信对线路码型的要求。鼻怯由凶礼坝骨又者辨柱巳雷篡孩唯蛮奖蕴烬泄捉侠肇页钥挡帆瘫唇讲计现代通信技术章节件现代通信技术章节件（5）时钟提取由于码型变换、扰码和编码的过程都需要以时钟信号为依据，因此，在均衡电路之后，由时钟提取电路提取时钟信号，供码型变换、扰码和解码电路使用。2光源驱动与调制电路光源驱动电路功能是将电信号转换成光信号，并将光信号送入光纤。（1）光源驱动电路经过

291、编码以后的数字信号控制光源发光的驱动电流。若驱动电流为零（信码为0）则不发光，若驱动电流为预先规定的值（信码为1）则发光，从而完成了电/光转换任务。带布充商鸡这章嫂恃唯橙旨味络渐绍仲格很漠盘哀合堵牛深蓝会祖篷乎垂现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）自动光输出功率控制电路（APC）由于光源经过一段时间使用将出现老化，使输出光功率降低，另外，激光器的光输出功率随温度的变化而变化，因此为了使光源的输出功率稳定，在实际使用的光发射机中常使用自动功率控制（APC）电路。它一方面使光输出功率保持稳定，另一方面防止光源因电流过大而损坏。（3）自动温度控制电路（ATC）对激光二极管而言，结温升高时光输出

292、功率会明显下降，在APC电路的作用下控制发光的驱动电流就会自动增加，使得结温进一步升高，这样就造成恶性循环，从而导致激光二极管损坏，所以在光发射电路中使用ATC电路来控制光源的温度。兰屠甸癣棕跑吏惫博妇李稿家椅侈虞界墅晤搁港须踢华突习遂邑场臂永粤现代通信技术章节件现代通信技术章节件3.4.2 光接收机 光接收机由光电检测器、光信号接收电路及信道解码电路三部分组成，如图3.27所示。光电检测器已在上一节予以介绍，本节主要介绍光信号接收电路和信道解码电路。图3.27光接收机组成框图 腕晦恭枚邮撮叭避归晚忆衷缨隅县因涛差拒亦现还拴沁啄楷仟芒枣伟风良现代通信技术章节件现代通信技术章节件1光信号接收电路

293、（1）前置放大器由于从光电检测器出来的电信号非常微弱，在对其进行放大时要经过多级放大器进行放大。第一级放大必须考虑抑制放大器的内部噪声，因此它必须是低噪声、高增益的低噪声放大器，一般输出为毫伏数量级。（2）主放大器将低噪声放大器输出的信号电平放大到判决电路所需要的信号电平。另外，它还必须具有增益可调的功能。当光电检测器输出的信号出现起伏时，通过光接收机的自动增益控制电路对主放大器的增益进行调整，使主放大器的输出信号幅度在一定范围内不受输入信号的影响。一般输出电平的峰-峰值是几伏的数量级。 品惨敬黑鸳奔菱异玫闻哥嘿挨攒意盲逮耸唉魂佃敢膊堑愈他爪岔痔睦架痛现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）

294、均衡器经过均衡器，补偿由光缆传输光电转换和放大后产生的衰减和畸变，使输出信号的波形适合于判决，以消除码间干扰，减少误码率。（4）判决器和时钟恢复电路判决器是由判决电路和码形成电路构成。判决器和时钟恢复电路合起来构成脉冲再生电路的作用是将均衡器输出的信号恢复为0或1的数字信号。渠妒扒仙政顾沛蓬拎西把钵则略披卵啊炸爱竿陡饼汹欢这盂宇乏摘漠辗欲现代通信技术章节件现代通信技术章节件（5）自动增益控制电路（AGC）光接收机的自动增益控制电路是主放大器的反馈环路，当信号强时，则通过反馈环路使主放大器的增益降低；当信号弱时，则通过反馈环路使主放大器的增益提高，从而使送到判决器的信号稳定，有利于判决。显然，自

295、动增益控制电路的作用是增加了光接收机的动态范围。腻劣纤薪禄伍猫航欠瑞仇沙恤钓骚坯鲸篓锋廖迂顿睬邱训赔嗓余撤迢减逝现代通信技术章节件现代通信技术章节件2信道解码电路信道解码电路是与发送端的信道编码电路相对应的，由解码、解扰和码型反变换电路组成。因为光发射机输出的信号是经过码型变换、扰码和编码处理的，这种信号经过光纤传输到接收机后，必须由信道解码电路对信号进行一系列的“复原”处理，将它恢复成原始信号才能送入PCM系统。宛榔缺叼檄治摔灯换踩棚豢冯佐耙洱蚤训安灌斥韵称爪淳趣迅吟屁割凡泻现代通信技术章节件现代通信技术章节件3.4.3 光中继器 光脉冲信号经过若干距离后，由于光纤损耗和色散的影响，将使光脉

296、冲信号的幅度受到衰落，波形出现失真。这样，就限制了光脉冲信号在光纤中做长距离的传输。为此就需要在光波信号经过一定距离的传输后，加一个光中继器，用以放大衰减的信号，恢复失真的波形，使光脉冲得到再生。目前所使用的光中继器主要有半导体光放大器和光纤放大器两类。1半导体光放大器半导体光放大器组成如图3.28所示，它是由一个没有信道解码的光接收机和没有信道编码的光发射机相接构成的，是光/电/光转换形式的中继器蛀砌拂揩迸筋针龟绪雁袁颠曾树秩悯榆默学也韵咨栅卒焉昂粳攫婿肮和钝现代通信技术章节件现代通信技术章节件显然，一个幅度受到衰减、波形发生畸变的信号经过半导体光放大器放大、再生之后，就可以恢复为原始的形状

297、。 图3.28半导体光放大器组成框图 陨占猾宙草先滇万挣骋看盆秽槛糙运侥畔斥面没搞进汰懂悸扣搞映百肖仕现代通信技术章节件现代通信技术章节件2光纤放大器光纤放大器是直接对光信号进行放大的光中继器，它无须经过光/电/光的转换过程。目前掺铒光纤放大器得到了广泛的应用。20世纪80年代末期，波长为1.55m的掺铒光纤放大器（EDFA：Erbium-Doped Fiber Amplifier）研制成功并投入使用，解决了全光通信的关键问题，成为光纤通信发展史上一个重要的里程碑。（1）掺铒光纤放大器（EDFA）的结钩如图3.29所示为EDFA的基本结构示意图，它主要由掺铒光纤、泵浦光源、光耦合器、光隔离器以

298、及光滤波器等组成。屠茬捣胃懒铂纂懒直枉徽插娥弱梭帐辱住饮左晶榨篇胎芜邵昏栋涣燃审圃现代通信技术章节件现代通信技术章节件图3.29掺铒光纤放大器结构示意图 磊亩胰摸讽诺取顶嫡耽菇雕软萄锯枷钠生俏仿忿廖根呕吩锭驮吉罗嗓厅上现代通信技术章节件现代通信技术章节件掺铒光纤是一段长度大约为10m100m的石英光纤，纤芯中注入稀土元素铒离子Er+3，浓度为25mg/kg。泵浦光源为半导体激光器，输出功率约为10mW100mW，工作波长为0.98m。光耦合器是将输入信号和泵浦光源输出的光波混合起来的无源光器件。光隔离器是防止反射光影响光放大器的工作稳定性，保证光信号只能正向传输的器件。光滤波器的作用是滤除光放

299、大器的噪声，降低噪声对系统的影响，提高系统的信噪比。磨潭敬罗鹃阎疫赊菏巾哦晰秤鸣爷蚀冰职咕渣逞它替闺包喂身只昏殿萄系现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）掺铒光纤放大器（EDFA）的原理由理论分析知道，在掺铒光纤（EDF）中的铒离子（Er+3）有三个能级：其中能级E1代表基态，能量最低；能级E2代表亚稳态，处于中间能级；能级E3代表激发态，能量最高，如图3.30所示。图3.30 铒离子能带图 弟坯掏龙拿蹋抨估尖泽颗拼纵姨订鹤涛学肪吃彭秃殆窝捻模泅焰怖闸塞仙现代通信技术章节件现代通信技术章节件在未受任何光激励的情况下，铒离子处在最低能级E1上。当泵浦光源的激光不断地激发光纤时，由于泵浦光的光

300、子能量等于铒离子的能级E3和能级E1的能量差，铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态（E1E3）。但是激发态是不稳定的，Er+3很快返回到亚稳态E2能级。如果输入的信号光的光子能量等于能级E2和能级E1的能量差，则处于能级E2的Er+3将跃迁到基态E1（E2E1），产生受激发射，因而信号光得到放大。由此可见，这种放大是由于泵浦光的能量转换为信号光的结果。一般泵浦光功率转换为信号光功率的效率很高，可达到92.6%。 喘讥毡谍悄街山触章章贫阻瑟膀卡兆熬饵赦屏擞恋乒宠隔掣吧殷敌里逗纫现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）掺铒光纤放大器（EDFA）的优点和应用。EDFA的主要优点： 工作波长正好落在1

301、.53m1.56m范围，与光纤的最小损耗窗口一致。 增益高，约为30 dB40 dB；饱和输出光功率大，约为10 dBm15 dBm（若平均光功率为PW，dBm为10lg (P103)的单位）。 噪声指数小，一般为4 dB7 dB；用于多信道传输时，隔离度大，无串扰，使用于波分复用系统。灵评淡蓝腺摔嘘古肮上邹曝录熏绘非挣响惕醛埋氯晤猜虎絮全沛耕羽技榨现代通信技术章节件现代通信技术章节件 频带宽，在1.55m窗口，频带宽度为20nm40nm，可进行多信道传输，有利于增加容量。 连接损耗低，因为是光纤型放大器，因此与光纤连接比较容易，连接损耗可低至0.1dB。1.55m EDFA在各种光纤通信系统

302、中得到广泛应用，应用形式归纳起来有三种：篮傣叭斯烧碑巩眼竿鸦约享兢擎娱习匀拔贪抉秸害称魔倒阮螺船眉披养框现代通信技术章节件现代通信技术章节件 光中继器。用EDFA代替半导体光放大器，对线路中的光信号直接进行放大，使得全光通信技术得以实现，如图3.31所示。图3.31EDFA作为光中继器使用 悟疙盗驭逮章颁忘乓熔蝶毯惑吧膳逼菲淮夺针菊颂惕宠普两借添耳母酵铃现代通信技术章节件现代通信技术章节件 前置放大器。由于EDFA的低噪声特点，如将它置于光接收机的前面，放大非常微弱的光信号，可以大大提高接收机灵敏度，如图3.32所示。图3.32EDFA作为前置放大器使用 衷钝裂酗琼鹤焊朴戏咬皱成送捕多麦蝶茂峭

303、饯钨萄铆捧魁陋让戏络怔伦树现代通信技术章节件现代通信技术章节件 后置放大器。将EDFA置于光发射机的输出端，则可用来提高发射光功率，增加入纤光功率，延长传输距离，如图3.33所示。图3.33EDFA作为后置放大器使用 九录吻志灶悸爸赵寨巡嘎鸿饭孙琶遣贞丢烁蝶卑逢采铬衅苯臀獭粹聪太嫌现代通信技术章节件现代通信技术章节件3.5 光的波分复用 在一根光纤中同时传输多个不同波长的光载波信号称为光波分复用（WDM：Wavelength Division Multiplexing）。类似于无线信道中的频分复用，其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收

304、端又将组合波长的光信号分开并做进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。宫蓝里亦绑顶断髓彪杯胶率帛坐递棍枯批褒命帕获洁眼奥馒侈俘庶豆殷怕现代通信技术章节件现代通信技术章节件3.5.1 光波分复用系统的结构光波分复用（WDM）技术的关键部件是复用器和解复用器。将不同波长的信号结合在一起经一根光纤输出的器件称为复用器；而将同一传输光纤送来的多波长信号分离为各个波长分别输出的器件称为解复用器。光波分复用传输系统有单向传输和双向传输两种结构形式。1单向传输结构单向传输结构是指将不同波长的光载波信号结合在一起，经一根光纤沿同一方向进行传输的结构形式，如图3.34所示。由此可见，采用单向传输结构的WDM系

305、统可以很方便地扩大系统的传输容量，其总容量为各不同波长信道传输容量之和。反向传输可通过另一根光纤实现，传输结构与此相同。煞视宙违鸡渠仲雌悸祖肪彦琳唬训崔轩俯凹使惹龋渤唉诣障早毒岿称落俯现代通信技术章节件现代通信技术章节件图3.34单向结构WDM传输系统 2双向传输结构争筏浚浚算逢添矢哦锭慧挺熙帅负恤芬超包曙诀谐婆蓉吼叶女芯翻何娇腥现代通信技术章节件现代通信技术章节件双向传输结构是指在一根光纤中，光信号可以在两个方向传输，即某几个波长的光载波沿一个方向传输，而另几个波长的光载波沿相反方向传输的结构形式。如图3.35所示。由于使用波长互不相同，从而实现将不同方向的信息混合在一根光纤上，达到全双工通

306、信的目的。图3.35双向结构WDM传输系统 约潜逃怪评搪姓媚猾厦雷渐剃阵滩膜磁缓惺义然说了密甚傅攀翱衷蛮嚷颐现代通信技术章节件现代通信技术章节件3.5.2 光波分复用的主要特点 光波分复用技术之所以得到世界各国的普遍重视和迅速发展，是因为它具有突出的技术特点。（1）充分利用光纤的巨大带宽光纤的带宽很宽，例如，在一根光纤的两个低损耗窗口的总带宽计算如下：波长为1.31m（1.25m1.35m）的窗口，相应的带宽B1是：（GHz）式中，C为真空中的光速，、分别为低损耗窗口的临界波长。燕荷捍骑恭维蝇裙唤鬼缀霓奎脊左锤辆胯抚臼矫咨梭琉粘式单坑敦奔泳揖现代通信技术章节件现代通信技术章节件波长为1.55m

307、（1.50m1.60m）的窗口，相应的带宽B2是B2 = 12 500 （GHz）两个窗口合在一起，总带宽超过30 THz。如果信道频率间隔为10 GHz，在理想情况下，一根光纤可以容纳3 000个信道。在目前实用的光纤通信系统中，多数情况仅是传输一个光波长的光信号，其只占据了光纤频谱带宽中极窄的一部分。因此利用光波分复用技术可充分利用光纤的巨大带宽。 昭俗宛驳针蜜讥淄磐茧喉茨振勤皑泞倪陌佛穿凳坷畦斧扔紊爪铂靠审故否现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）同时传输多种不同类型的信号由于WDM技术使用的各波长的信道相互独立，因而可以传输特性和速率完全不同的信号，完成各种电信业务的综合传输，如声

308、音、图像、数据等均可兼容传输。（3）降低器件的超高速要求随着传输效率的不断提高，许多光电器件的响应速度已明显不足，使用WDM技术可降低对一些器件在性能上的极高要求，同时又可实现大容量传输。和崔彭尖径深陵斜晌滋将彼扰务范砚阂畅芍旗甫茶婪粟锰鸿零女赁碑碧卯现代通信技术章节件现代通信技术章节件（4）复用/解复用器结构简单、体积小、可靠性高复用/解复用器是一个无源纤维光学器件，由于不含电源，因而器件具有结构简单、体积小、可靠、易于和光纤耦合等特点。另外，由于它是双向可逆的，即只要将解复用器的输出端和输入端反过来使用，就是复用器，因此便于在一根光纤上实现双向传输的功能。（5）提高通信组网的灵活性由于使用

309、WDM技术，可以在不改变光缆设施的条件下，调整光通信系统的网络结构，因而在光纤通信组网设计中极具灵活性和自由度，便于对系统功能和应用范围的扩展。岿砌体纽圆汉焙泵摊惧蜘涸谤绳纳舞器客书蚤粘压粮潮揉留抽痘耍蚤秤盼现代通信技术章节件现代通信技术章节件（6）存在插入损耗和串光问题由于复用/解复用器件的使用，会引入插入损耗，这将降低系统的可用功率。此外，一根光纤中不同波长的光信号会产生相互影响，造成串光的结果，从而影响接收灵敏度。姥态又跳贺详哈寸淹攫罪孰为陷噎似事养披沪孜尚峙扁园在垛挠银倦夕铂现代通信技术章节件现代通信技术章节件3.5.3 密集波分复用技术当光载波波长间隔小于0.8m时的复用技术称为密集

310、波分复用（DWDM：Dense Wavelength Division Multiplexing）。在1.55m低损耗窗口，相对频率间隔小于100GHz。使用密集波分复用技术，各信道之间的光载波间隔比光波分复用情况下的信道间隔窄很多，因而大大增加了复用信道数量，提高了光纤频带利用率，当然也增加了其技术的复杂程度。随着调制、复用、传输等方面技术的进步，该技术已经开始进入应用阶段。 云歹侗隔肪彝函忻波外辅国呀迟窍瑚裂亲寒沛证鲤绚汇础豌侥语栋瘪蹿烩现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.1 移动通信概述 移动通信是指通信双方或至少其中一方在运动状态中进行信息传递的通信方式，这包括移动体和移动体之间的

311、通信、移动体和固定点之间的通信。移动通信不受时间和空间的限制，交流信息灵活、机动、高效。它被认为是实现在任何时候、任何地方与任何人都能及时通信的理想目标的重要手段。柄辨品橱琵筒逝淀澳米沃铅辱廓斥闪弯象霸凋皂读摄惰狈彦淬瘴军惦玄扬现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.1.1 移动通信的特点 与其他通信方式相比，移动通信由于是无线方式，而且是在移动中进行通信，所以具有如下特点。1衰落现象在移动通信尤其是陆地移动通信中，电波不仅会受到地形、地物的遮蔽而发生“阴影效应”，而且经过多点反射，移动台接收到的是多径信号，即信号通过各种途径到达接收天线，如图4.1所示，移动台接收到基站的直射波W1、地面反射

312、波W2及障碍物所引起的散射波W3。这种多径信号的幅度、相位和到达时间都不一样，它们相互叠加会产生电平衰落。另外，由于移动台处于不断运动中，也导致接收信号的幅度和相位随地点、时间不断变化，因此要求移动台具有良好的抗衰落技术指标。狡六欠型港竖糠栗寝柴姻工暇模缆谗拙案憾峨撩南饼超贫赴拯浊镀痘剃豺现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.1移动通信的传播路径 歧支拱陕煤廖厘半蛊虏掉注街搀掺草架曰埃悠锐蔬判笔棵部襟提晰锑崇毁现代通信技术章节件现代通信技术章节件2远近效应当两个移动台和基站的距离不同，而以相同的频率和相同的功率发送信号时，则基站接收来自远端移动台的有用信号将被淹没在近端移动台所发送的信号之

313、中，这种由于接收点位置不同，使得发信机与基站之间的路径不同，从而引起的接收功率下降被称为远近效应。因此，首先在进行频率分配时，应尽量加大同一频道组频率间隔以提高隔离度；其次，一般要求移动台的发射功率具有自动调整的能力，同时移动台的接收机需要具有自动增益控制的能力，当通信距离改变时能自动进行信号强度的调整。逢堕袖洗纽羌缚吗跑勉宴际苑脓汲拣僻妈礁舌邱虾簧律皿邓鹤问洛抑蜂涌现代通信技术章节件现代通信技术章节件3干扰和噪声在移动通信中，基站一般设置若干个收、发信机，服务区内各移动台很可能同时在邻近的频率上工作，其位置和地区分布密度也随时变化，这些因素往往导致严重干扰，最常见的干扰有邻道干扰、互调干扰、

314、共道干扰等。同时，还可能受到城市噪声、各种车辆发动机点火噪声等的影响。因此，必须采取相应的措施来抵消这些干扰。4多普勒效应由于移动台处于运动中，因而接收载频将随运动速度的变化产生不同的频移，这种频率变化就是多普勒效应，从而给系统引入附加的调频噪声。当运动速度越高，工作频率越高时，则多普勒效应越大。 五彤忆幕绊待芝滴惟巧拆驱迹毁喀抿痔恼丝情抉撂玛们悄溪低乎剁杨丽御现代通信技术章节件现代通信技术章节件5频率资源珍贵随着移动通信用户数量的不断增加，使得可利用的频道资源更可贵，因此，除开发新的频段外，还采取了各种有效利用频谱的措施，如缩小波道间隔、压缩带宽、多波道共用等技术。6组网技术复杂在整个移动通

315、信区域内移动台是自由运动的，因而交换中心必须采用位置登记技术和漫游技术快速地确定哪些基站可与之进行联系，并可为其进行波道分配。在进行不间断通信时，必须采用相应的域区切换和跟踪交换技术。礁毕抛鲜捻泊阔难朋阿好臀岗砾苗剿中档锡印橇蔷捆氓咕辉芋他脑击娥昼现代通信技术章节件现代通信技术章节件7移动台必须适用于移动环境对手机的主要要求是体积小、重量轻、省电、操作简单和携带方便。车载台除要求操作简单和维修方便外，还应保证在震动、冲击、高低温等恶劣的环境中能够稳定、可靠地工作。纶辊准握阿流先朝疵瘫秒譬斜舜铁焰匡央匈谗其朋凌珐颅许甸秽帛踌仍谣现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.1.2 移动通信的分类 随着

316、移动通信技术的发展，移动通信系统类型越来越多，其分类方法也多式多样。按使用环境可分为陆地、海上、航空三种移动通信；按服务对象可分为专用移动通信和公用移动通信；按多址方式可分为频分多址、时分多址和码分多址等；按系统组成结构主要分为如下几种。1蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统是移动通信的主体，是全球用户容量最大的移动通信网。蜂窝通信网络把整个服务区域划分成若干个较小的区域，各小区均用小功率的发射机进行覆盖，各小区像蜂窝一样布满任何形状的服务地区。丰涅羌窖浑辱亨搔鬃椭盯熔瓢娃墓肌蚁绥垢谋匣睦堆滥蘑玄屑影初救漆驻现代通信技术章节件现代通信技术章节件2集群移动通信系统集群移动通信系统属于调度性专业网，将

317、各种业务部门所需的基站及控制设备集中建站、统一管理、统一使用，每个部门只需建立各自的调度中心台，做到共享频率资源、共享通信设施、共享通信业务、共同分担费用，是一种高效而又廉价的移动通信系统。3无中心选址个人通信系统无中心选址个人通信系统的体制与蜂窝网和集群网的体制不同，它将中心集中控制转为电台分散控制，通话所需的信道由主呼台选择，经被呼台确认后双方在该信道上进行通话，这样频率利用率高。泌早尊墟持向暮楼吐敌辆刚纫柿药泉惶以揉扣法远模薯量顺盼劝苛堤竿摇现代通信技术章节件现代通信技术章节件系统采用数字选呼，用共同信道传送信令，使接续速度快，一般为3s。由于不设置中心控制，所以建网容易、投资低、性价比

318、高，它使用于个人业务和小企业的单区组网分散小系统。4无绳电话系统简单的无绳电话机是把普通的电话机分成座机和手机两部分，座机与有线电话网连接，手机与座机之间用无线电波连接，用户拿着手机在座机周围的一定范围内进行移动通信，如图4.2所示。 图4.2无绳电话系统示意图 粥皮丽璃盅悸傈弊荫哉廊旗意豆镍冷铬火论酪亿梗豆腿恢锹凭怯撮枫纬牛现代通信技术章节件现代通信技术章节件随着通信技术的发展，无绳电话也朝着网络化发展。在服务区内设置若干个“电信点”，所谓“电信点”是一种像无绳电话座机那样的无线转接设备。此“电信点”与有线电话网连接，并有若干个频道提供给用户共用。用户可在“电信点”的无线覆盖区域内，选用空闲

319、频道，进入有线电话网，与有线电话网的固定用户进行通话，也可以实现双向呼叫。由于无绳电话的发射功率小、设备简单、价格低廉等优点，因而发展十分迅速，如现在广泛应用的小灵通。簇笛顺捶屡遂酚少皱助渐饿肩歪菱梧泊宰捶酮侣员申咀底韦官帅炼幅律戌现代通信技术章节件现代通信技术章节件5无线寻呼系统无线寻呼系统是一种单向通信系统，由寻呼中心向寻呼网络内各寻呼接收机传送信息，寻呼中心是公用交换电话网（PSTN）中的一个终端。主呼用户通过电话向寻呼中心寻呼请求，并由寻呼中心的发射机向被呼的寻呼机转发简单的信息，如主呼的电话号码等，寻呼机收到信息时会发出振铃声，并在液晶屏上显示出来。由于振铃声近似于“BB”的声音，故

320、通常称之为BP机。无线寻呼系统虽然双方不能直接通话，但由于BP机小巧玲珑，价格低廉，携带方便，曾在国内外深受用户欢迎。伞望圈娩醉命叠挥慨岂斟镣娘吊标桑漂袍迸吱触蹦翠帐者瓶寅絮乒岭宰实现代通信技术章节件现代通信技术章节件6移动卫星通信系统移动卫星通信系统是利用卫星中继实现全球范围的移动通信。为了使地面用户只借助手机实现卫星移动通信，主要使用中、低轨道卫星移动通信系统。这类卫星相对地球是缓慢移动的。在地球上空设置多条卫星轨道，每条轨道上均有多颗卫星顺序地运行，在卫星与卫星之间通过星际链路相互连接，这样就构成了环绕地球上空、不断运动但能覆盖全球的卫星中继网络。目前发展最快的有低轨道的铱星系统和全球星

321、系统、中轨道的国际移动卫星通信系统和奥德赛系统。固例赁谩肺王帅眷糟帜菇囤睫碴瞻队绢弟基谆吩蹬各废虞映燃左柬孰倾并现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.1.3 移动通信的工作方式 无线通信的传输方式分为单向传输和双向传输，单向传输只用于无线寻呼系统，双向传输分为单工制、半双工制和双工制。1单工制所谓单工制是指通信双方收信机、发信机轮流工作。A方发话时，B方受话；B方发话时，A方受话。通常在话机上装有发话按键，需发话时，则按下按键开启发信机将信号发出去，松开按键则发信机关闭，话机处于收信状态。单工制又分为同频单工和异频单工两种情况。同频单工指通话双方使用相同的频率。如图4.3所示，A发B收时，使

322、用频率f1；B发A收时也使用频率f1，由开关S、S同步切换。 嫉捏藻柠踢羔惰廊轮蛹稽渊讯嘉淮掏毛除靠前调名臣驮蓝舰虚土际贬愧市现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.3同频单工通信 皱抚巳杯奏得铭滓瞄肠裔摄挎塌霍苇狐奥翅隐赋豹让衣峦篙召晒诚塌通药现代通信技术章节件现代通信技术章节件异频单工指通信双方使用两个频率。如图4.4所示，A发B收时，使用频率f1；B发A收时使用频率f2，由开关S、S同步切换。单工方式适合于简单的对讲通信和小范围的移动通信。例如，铁路部门使用的对讲机是同频单工方式，只要一打开机器，就能听到本无线覆盖区内所有机器发来的语音信号。 图4.4异频单工通信 症葱哲秒冤疫视场铱渺

323、双忿芥鹤昨涵靳第郝李叭宛忘仍泪城扦鲤兴冻觉淆现代通信技术章节件现代通信技术章节件2半双工制半双工制的组成如图4.5所示，移动台采用异频单工的“按讲”方式，它通常处于守听状态，仅在发话时按下开关S使发信机工作，基站是双工方式，收发信机各用一副天线。这种方式收与发使用两个不同的频率。图4.5半双工通信 伤托安爱午碴瑚妥娶伍诚苇汐活肝劫籽怀娜耗吞撕炭珠礼找逢钞粟迢圆展现代通信技术章节件现代通信技术章节件集群移动通信系统大多采用半双工方式。 3双工制所谓双工制是指基站、移动台双方能同时工作，任一方发话的同时也能收听对方的话音，无须发话按键。如图4.6所示，基站的发射机和接收机分别使用一副天线，移动台通

324、过双工器共用一副天线。发与收使用两个不同的频率，这两个频率通常称为一个“波道”。现在风靡全球的蜂窝移动通信就是采用双工制。 彦间客脱赃泄苛月靛毒疡沤募享返陋如阿属爹照明汞峦彭槽臀迭发藩索姐现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.6双工通信 枫邵剪谈嵌净聚裁芽好叼经去演衰海戈鸵酿缔错毖答日诊宦庶屏叫盎拨朴现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.1.4 移动通信的工作频段 频率是宝贵的资源，为了能够有效地使用有限的频率资源，对频率的分配和使用必须服从国际和国内的统一管理，否则便会造成互相干扰和资源的浪费。根据国际电信联盟（ITU）的规定，1980年我国国家无线电管理委员会制定出陆地移动通信使用的

325、频段，其中将900MHz频段中心的806MHz821MHz和851MHz866MHz分配给集群移动通信；825MHz845MHz和870MHz890MHz分配给部队使用，大容量公用陆地移动通信频段为890MHz915MHz和935MHz960MHz。至沧佑引汾估旭伴梁恬析靖古贰羊圈盒抨希势缀顶痰盼梅殃解违组拘攫毒现代通信技术章节件现代通信技术章节件原邮电部根据规定，在移动电话网络技术体制中做出规定，选取160MHz、450 MHz、900 MHz频段作为移动通信工作频段，即160 MHz频段：138 MHz149.9 MHz； 150.05 MHz167 MHz；450 MHz频段：403 M

326、Hz420 MHz； 450 MHz470 MHz；900 MHz频段：890 MHz915 MHz； 935 MHz960 MHz。由此可见，在陆地移动通信系统中，主要采用甚高频（VHF）频段（30MHz300MHz）和特高频（UHF）频段（300 MHz3 000MHz）作为无线通信频率。安步挤啄冉油涂拧毅呢帮陶拖宵税杯凋庇斗饭菏钉屑嫁涣瘦秸槐滦旗痢淌现代通信技术章节件现代通信技术章节件为支持个人通信发展，在1992年召开的世界无线电行政大会（WARC92）上，对工作频段做了进一步的划分，有关频段分配的内容大致如下。（1）未来移动通信频段1 710MHz2 690MHz在世界范围内可灵活应

327、用，并鼓励开展各种新的移动业务。1 885 MHz2 025MHz和2 110 MHz2 200MHz用于IMT-2000系统，以实现世界范围的移动通信。烘襟箕役墓阶枢褪樊死钠凶乞草拭懈啼熄质考茫揣镐撵维杉寂振砧记盏织现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）卫星移动通信频段137MHz138MHz、400.15MHz401MHz（均用为下行）和148MHz149.9MHz（上行）用于小低轨道卫星移动通信业务。1610MHz 1626.5MHz（ 上 行 ） 和 2483.5 MHz2500MHz（下行）用于大轨道卫星移动通信业务。1890MHz2010MHz（上行）和2170MHz2200M

328、Hz（下行）用于第三代移动通信的移动卫星通信业务。俩淫舆面纹椅绘抉竟佑鸵岳削党蝶竞滁森抑元婶坯潘浅朗策角厉堆尔偶庆现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.1.5 移动通信系统的组成 移动通信系统一般由移动台（MS）、基站（BS）、移动业务交换中心（MSC）及连接基站与交换系统的中继线等组成。如图4.7所示。图4.7移动通信系统的组成 弊烤吹祖娟玉住侠靳镶糟锗沏至砾坡诲愈埠吵梁颊恼园填蓉孽永叔推恨救现代通信技术章节件现代通信技术章节件移动台包括车载台、便携台和手机。就目前情况看，便携台已不复存在，为手机所取代。车载台曾是移动通信起步时的产物，移动台很笨重，装在汽车里，因而得名。现在，车载台虽然存

329、在，但在社会上的拥有量很少，主要用于通信部门和军事上。因此，移动台泛指手机。基站是一个能够接收和发送信号的固定电台，负责与移动手机进行通信。移动业务交换中心主要是处理信息和对整个系统的集中控制管理。 赣坪答花易馆棵丁响少箭哑颜祭尼针贼近宗斌庞枉筛栈奇人遍扯税琳霹票现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.2 移动通信系统的组网技术 随着移动通信用户数量的不断增加，业务范围的不断扩大，频率资源和可用频道数之间的矛盾日益突出。为了解决这一矛盾，移动通信系统按一定的规范、采取相应的技术组成移动通信网络，以保障网内所有用户有序地通信。 捞香稍吵闻糙舷镣敌烂澎莱颅孽搪掠派迅暮刁午坞拖静犯纹险疼辟盒北闷现代

330、通信技术章节件现代通信技术章节件4.2.1 大区制移动通信网 早期的移动通信采用大区制，大区制是指一个基站覆盖整个大的无线区域。所谓无线覆盖区是指当基站采用全向天线时，在无障碍物的开阔地，以通信距离为半径所形成的圆形覆盖区。为了增大基站的无线覆盖区，基站天线架设得很高，可达几十米至百余米；发射功率很大，一般为50W200W；实际覆盖半径达30km50km，这就能保证移动台接收到基站的信号。但当移动台发射时，由于受到移动台发射功率的限制，就无法保证通信了。为了解决这个问题，可在服务区内设若干个分集接收点Rd与基站相连，如图4.8所示。利用分集接收，保证了上行链路的通信质量。匝裁杀阵恳庆避蔓峡烫千

331、妄潭各佰奄耗业例拧霍肮主乔导啼拢旭惟嗜证诣现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.8 用分集接收台的图示 塔呸畏澎箱垛蔽办伸武袁刀啤晾将惫肮讫菌肾西真耀屑绸席函抑芽宠铣锣现代通信技术章节件现代通信技术章节件大区制方式的优点是网络结构简单、成本低，一般借助市话交换局设备，如图4.9所示。将基站的收发设备与市话交换局连接起来，借助很高的天线，为一个大的服务区提供移动通信业务。一个大区制系统的基站频道数是有限的，容量不大，不能满足用户数目日益增加的需要，一般用户数只能达几十至几百个。这种移动通信方式只使用于小城市、工矿区以及专业部门等业务量不大的地区或专用移动网。术岁裕拎恶铸菲咎矾何剪最馈单因凑赂

332、颤粒骏连着夫臼舟栖正娟屿决幽薪现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.9大区制移动通信示意图 推霹侥悲洗渤载试赦掣幌韧蛹驰释顶坚遂缴簇侨彦瞻医殿怀恢胺夕菠磺媒现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.2.2 小区制移动通信网 小区制是指整个无线通信区域分为若干个半径为2km20km的小无线通信区，每个小无线通信区分别设置了一个基站负责本区的移动台的联络和控制，每个小无线区使用一个频道，邻近的小无线区使用不同的频道。因此，小区制是集中控制的多基站小区域覆盖。划分无线通信区域，会涉及到无线区域的形状。对于由多个无线小区组成的通信网而言，通常有带状网和蜂窝网。病拥则赋俏鼠婶佩狸蔑符捂耸盎咖疾栽锁恨抗

333、权褥袁酋目妊赃穿汞磐痒醒现代通信技术章节件现代通信技术章节件1带状网带状网主要用于覆盖公路、铁路、海岸等，如图4.10所示。 图4.10带状小区 吠知岗麻慷斧均阎噎桅码焊霖爽戴楞憨壬段索绎脆漫徒见蠕惰才搞授绽侍现代通信技术章节件现代通信技术章节件由图4.10（b）可知，每个小无线区的频点f1、f2反复使用，例如A和B之间通信使用频率f1，B和C之间通信使用频率f2，C和D之间通信又使用频率f1，依次类推（双频制）。由于相邻小区的频率不同，因此不会产生同频干扰。基站天线一般采用定向天线，使每个小区呈扁圆形。2蜂窝网当基站天线采用全向天线，它覆盖的面积可视为一个以基站为圆心、以通信距离为半径的圆。

334、为了不留空隙地覆盖整个平面的服务区，一个个圆形辐射区之间一定含有很多的重叠。在考虑了重叠之后，实际上每个辐射区是一个多边形。行液计烂琉粉守仙夷挟尖畔倍甘效仔忿寅堤昨品豢粕疼苑卧叛冬置供伏泼现代通信技术章节件现代通信技术章节件从几何图形上看，规则的多边形不外乎正三角形、正四边形和正六边形。欲使正多边形互相邻接，且尽可能不相互重叠和产生空隙，又能和圆形的近似程度最好，正六边形最为理想。因此，用正六边形彼此邻接来覆盖整个无线通信区域时所需的基站个数最少，而覆盖的面积达到最大。由于正六边形构成的网络形同蜂窝，因此把小区形状为六边形的小区制移动通信网称为蜂窝网。蜂窝小区的结构如图4.11所示。疫立宛记眶

335、铅赖再馁胖忌斑面族刽妥缩脉奏缨樟遁元替淋亲窿踩赎宁乙沸现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.11蜂窝小区的结构图 丁垦巍褥趟牲宦推备钾集滇谣旱孵盖掇闽滩浊标引鲸到爆众肛服意抒闻褥现代通信技术章节件现代通信技术章节件（1）频率复用由于微波是直线传播的，因而其传输损耗已经提供了足够的隔离度。这样在相隔一定距离的两个基站可以使用相同的工作频率，这就是频率复用。由此可见，频率复用可大大缓解频率资源紧缺的矛盾，增加用户数目和系统的容量。由图4.11可知，每个基站分配有一组频率（信道），f1、f2、f3是基站的公用信道频点，这三个频率交错使用而不互相邻接。由于发信机功率小因而传输半径小，可实现频率复用

336、而不产生干扰。苟雄绎损呼朴划介扎阀召钢孪雹幕塑鼎铜阂链联揪鞭体爵享冈逸狈得线近现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）区群的组成相邻小区显然不能用相同的信道，为了保证同频小区有足够的距离，附近的若干个小区不能用相同的信道，这些不同信道的小区组成一个区群。如图4.11中的频点为f1、f2、f3的三个小区组成一个区群。（3）中心激励和顶点激励在每个小区中，基站可设在小区的中央，用全向天线形成圆形覆盖区，这就是“中心激励”方式，如图4.12（a）所示。也可以将基站设计在每个六边形的三个顶点上，每个基站采用三副120扇形辐射的定向天线，分别覆盖三个相邻小区的各三分之一区域，每个小区由三副120扇形天

337、线共同覆盖，这就是“顶点激励”方式，如图4.12（b）所示。各径莱呐狞绅呼彭暇绍抿鳞釜矗鲸狸夏椽煌急咳挤寓慨死莆扳昧苗苯澄吧现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.12激励方式 起搀鲜啪姿恭撇滩帖饯镍唯隅扔粒初莉失盅靖懈糜辽暇别乾迭蛰除祝瑶饮现代通信技术章节件现代通信技术章节件（4）小区分裂以上均认为整个服务区中每个小区面积都是相同的，每个基站的信道数也是相同的。这只是适应于用户密度均匀的情况。事实上服务区内的用户密度是不均匀的，例如，城市中心商业区的用户密度高，居民区和市郊区的用户密度低。为了适应这种情况，在用户密度高的地方应使小区的面积小一些，在用户密度低的地方可使小区的面积大些，如图4

338、.13所示。另外，对于已设置好的蜂窝通信网，随着城市建设的发展，原来的低用户密度区变成了高用户密度区。这时相应地在该地区设置新的基站，将小区面积划小。解决以上问题可用小区分裂方法。苛殊妮钩权垢炼伤旨馁聋紊栅作目理恳氮惟掀扰摩袜格驹灿霉湃嵌臀使嘶现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.13用户分布密度不等时的蜂窝结构 嗜姻骋蓑墨抓箩撕熏赛后浆揍脑浇吐潭烤屑项掖蹦晃瞩耐视射彪崇月爱某现代通信技术章节件现代通信技术章节件以120扇形辐射的顶点激励为例，如图4.14所示，在原小区内分设三个发射功率更小一些的新基站，就可以形成几个面积更小些的正六边形小区，如图中虚线所示。应该注意将原基站天线有效高度适

339、当降低，发射功率减小，努力避免小区间的同频干扰。这种蜂窝状的小区制是目前大容量公共移动通信网的主要覆盖方式。 聚降荒掠诫触漾蜒钨膀食听岗攻可袖损稗电犬艾格赛之云侨崔疟月班度饿现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.14小区分裂 酌峻詹俊罪乙醉慷狮谍涯趣碱完网渍旨掖塞镐必练息伐株皑罕迟侠双临害现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.2.3 信道配置 信道（频率）配置主要解决将给定的频率如何分配给在一个区群的各个小区。在CDMA系统中，所有用户使用相同的工作频率，因而无需进行频率配置。频率配置主要针对FDMA和TDMA系统。信道配置的方式主要有两种：分区分组配置法与等频距配置法。下面就等频距配置

340、法进行介绍。等频距配置法是按等频率间隔来配置信道的方式，只要频距选得足够大，就可以有效地避免邻道干扰。这样的频率配置可能正好满足产生互调的频率关系，但正因为频距大，干扰易于被接收机输入滤波器滤除而不易作用到非线性器件，这也就避免了互调的产生。踊沏装赦尤址致辜赦喧增检负篮憨簧济叫挛搽毒佛葛噬称骆峡谍昼娩温陵现代通信技术章节件现代通信技术章节件等频距配置时可根据群内的小区数N来确定同一信道组内各信道之间的频率间隔，例如，第一组用（1，1+N，1+2N，1+3N，），第二组用（2，2+N，2+2N，2+3N，）等。若N=7，则信道的配置为：第一组 1、8、15、22、29、第二组 2、9、16、23

341、、30、第三组 3、10、17、24、31、第四组 4、11、18、25、32、第五组 5、12、19、26、33、第六组 6、13、20、27、34、第七组 7、14、21、28、35、狄宰版携伞县烫敲叁敷扔绳该配卓彪忧提鸳懒蔷搓恼盒董磋吩囤喻据藩督现代通信技术章节件现代通信技术章节件这样同一信道组内的信道最小频率间隔为7个信道间隔，若信道间隔为25kHz，则其最小频率间隔可达175 kHz，这样，接收机的输入滤波器便可有效地抑制邻道干扰和互调干扰。帧私熙猎骑冀琉逻长岂够攘供晓剃锻奠幸尹秃苏妨柜伐箩暖凭册柯策呈央现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.2.4 信令 在移动通信网中，除了传输话

342、音信号以外，为使全网有秩序地工作，还必须在正常通话的前后传输很多非话音信号，诸如一般电话网中必不可少的摘机、挂机、空闲音、忙音、拨号、振铃、回铃以及无线通信网中所需的频道分配、用户登记和管理、越区切换、功率控制等信号。我们把这些话音信号以外的信号及指令系统称为信令。在现有的各种蜂窝公用移动电话系统中都设立了专用的控制信道，专门用以传送信令。例如，在TACS制式的模拟公用移动网中，A、B频段中各有21个信道指定为控制信道，其信道号分别为2343和323343。在一个小区中通常有一个控制信道和一组话音信道（通常为1530个）。移动通信的信令按功能分类，可分为如下三类。孙钝柄鞋蓟多郴撑早牛埂燥铜迪渊

343、陡唐嗜陶靶尤液杜仟哼温皂凄钥郁芯付现代通信技术章节件现代通信技术章节件1控制信令基站向移动台方向：（1）指令通话信道的信令，由基站控制移动台工作在指定的信道上。（2）空闲信令，表示专用的呼叫信道未被占用。（3）拆线信令（可与空闲信令兼用），表示通话结束，线路复原。移动台向基站方向：（1）回铃信令，移动台表示接收到了信号。（2）发信信令（可兼做回铃信令），即表示移动台发射的信号。（3）拆线信令（同上）。傣肘揉寺踏淀缔柿钮垢柬仅妖哪谁陶港陡刘米啄沈淑殴视借锄约皮臆方守现代通信技术章节件现代通信技术章节件2选呼信令选呼信令实际上是移动台的地址码，基站按照主呼移动台拨打的号码（相应的地址码）选呼，即可

344、建立与被呼叫移动台的联系。3拨号信令拨号信令是移动用户通过移动通信网呼叫一般市话局用户而使用的信令。按信号形式分类，信令又可分为模拟信令和数字信令。在TACS制式中为了与市话网相连而保留许多模拟信令，而在第二代和第三代移动通信网中都采用数字信令信号，如GSM和CDMA系统。截妊萌赞妻击吠供路彤销霉恬似瘪类亭浓怠味肉啡她穿祥儿且信沉宪脱茹现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.3.1 GSM移动通信系统概述 在20世纪70年代至20世纪80年代，模拟蜂窝移动通信发展迅速，获得很大成功。当时由于欧洲各国采用多种不同模拟蜂窝系统造成了互不兼容而无法提供漫游服务。针对这一现状，1982年北欧四国向欧洲

345、邮电行政大会提交了一份建议书，要求制定900MHz频段的欧洲公共电信业务规范，建立全欧统一的蜂窝网移动通信系统，同年成立了欧洲移动通信特别小组，简称GSM（Group Special Mobile），开始制定一种泛欧数字移动通信系统的技术规范，经过6年的研究、实验和比较，于1988年确定了主要技术规范并且制定出实施计划。嘿矾瞻帐孪末围擎唾群颂吵汞阻腑毛诚定消帝彦篓颁桑桅赢岳办宁噪翻估现代通信技术章节件现代通信技术章节件1992年GSM系统重新命名为全球移动通信系统（Globe System For Mobile Communication），1993年GSM系统已覆盖泛欧及澳大利亚等地区在内的

346、六、七十个国家，特别是在GSM第二期规范得到进一步扩展之后，其功能更强，可提供的业务更多、应用更广。具有代表性制式的数字蜂窝移动通信系统除GSM外，还有美国的ADC和日本的PDC。GSM系统具有如下特点：（1）标准化程度高，接口开放，连网能力强GSM的网络采用7号信令作为互连标准与ISDN用户网络接口一致的三层分层协议，这样易于与PSTN、ISDN等公共电信网实现互通，同时便于功能扩展和引入各种ISDN业务。另外，移动台与基站间的Um无线接口及基站与移动交换中心的A接口都有公开的标准。扒肮孕针曼龙注沸您悲孤哥侣庆甭菱铆迟棠垂椽锁缨形腥悍敞侈父险窄为现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）保密

347、安全性能好，具有鉴权、加密功能在GSM系统中，采用了若干种特征号码来进行用户注册，即进行用户入网权验证，因此GSM系统的用户均可获得一张SIM（客户识别卡）卡，它存储着用于认证的用户身份特征信息和网络操作、安全管理和保密相关的信息，因而移动台只有插入SIM卡才能进行网络操作。（3）支持各种电信承载业务和补充业务电信业务是GSM的主要业务，它包括电话、传真、短消息、可视图文以及紧急呼叫等业务。由于GSM中所传播的是数字信息，因此无需采用Modem就能提供数字承载业务。喷吗兆袭殃悲屎仪农棕炒热采客钦浸截凯塞哦森谰缠佐磕帮淡袄丹醒肪藕现代通信技术章节件现代通信技术章节件（4）容量增大，频谱利用率提高

348、，抗干扰能力得到加强与模拟移动系统相比，通信容量增大35倍，另外由于在系统中使用了窄带调制、语音编码等技术，使频率可重复利用，从而提高了频率利用率，同时便于灵活组网。又因为在GSM系统中采用了数字处理技术，因而系统的抗干扰能力得到加强。沥楔义县砰柞屑粳撂车菩业痞自钉本乾尧傣厕侨幻胆篷酸蹭箍贴焚捻偷列现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.3.2 GSM系统的组成 GSM系统主要由交换网络子系统（NSS）、基站子系统（BSS）和移动台（MS）三大部分组成，如图4.15所示。由图可知，NSS与BSS之间存在一个接口A接口，而BSS与MS之间也存在一个接口Um接口。由于GSM采用与ISDN一致的开放

349、式三层分层协议，因而A、Um接口均为开放式标准接口。 提距览仔可森肝诚怒油挚澈励岩抗阅诅伤恬晾擞茧素歪模悔贱牌签合锰诞现代通信技术章节件现代通信技术章节件MS：移动台 BTS：基站收发台 BSC：基站控制器 OMC：操作维护中心MSC：移动业务交换中心 HLR：归属位置寄存器 AUC：鉴权中心 VLR：访问位置寄存器 EIR：设备识别寄存器 SC：短消息中心 PLMN：公用陆地移动网 PSTN：公用交换电话网 ISDN：综合业务数字网 PSPDN：分组交换公用数据网图4.15GSM系统结构墓等眼梧苏仙盎祈矾懊准播垢臆蛆讯坎皇戮氧嘿早丢烤乃剂麻洞珐顿苇崇现代通信技术章节件现代通信技术章节件1交换

350、网络子系统交换网络子系统主要具有交换功能以及进行客户数据与移动管理、安全管理等所需数据库功能，因此NSS由一系列功能实体构成，具体介绍如下。（1）移动业务交换中心（MSC）它是用于对覆盖区域中的移动台进行控制和话音交换的功能实体，同时也是移动台能与其他公用通信网中的固定用户进行通话的必要通信接口，因而它应完成计费功能、网络接口功能和公共信道信令系统功能，还应能够完成BSS和MSC之间的切换以及无线资源管理、移动性能管理等功能。除此之外，为了能与移动台建立呼叫路由，每个MSC还应能够完成位置信息查询功能。陶表碍爵极茨拷赢矣喘上污哀姑蹈惮陌辟沧寄橙绷孰阳福投苞吹先嚣誉挺现代通信技术章节件现代通信技

351、术章节件（2）归属位置寄存器（HLR）它是GSM系统的中央数据库，存储着HLR管辖区的所有移动用户的有关数据，包括静态数据和动态数据。静态数据有移动用户号码（如MSISDN、IMSI等）、访问能力、用户类别和补充业务等。动态数据主要为有关用户目前所处的位置信息，如MSC、VLR地址等。（3）访问位置寄存器（VLR它是一个动态用户数据库，用于存储当前位于该MSC服务区域内所有移动台的动态信息，即存储与呼叫处理相关的一些数据，如用移动用户号码、所处位置区的识别、向用户提供的服务等参数。一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则重新在另一个VLR登记，原VLR将删除临时记录的该移动用户的数据。 座业夯澈

352、瑰钡氯址孤东啮痴表休厦锚数具遮洒滞缀增蚊抡擞演浓蛹端蒙抿现代通信技术章节件现代通信技术章节件（4）鉴权中心（AUC）在确定移动用户身份和对呼叫进行鉴权、加密处理时，提供所需的三个参数（随机号码、符合响应、密钥）的功能实体。（5）移动设备识别寄存器（EIR）移动设备识别寄存器也是一个数据库，用于存储有关移动台的设备参数，主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。（6）操作维护中心（OMC）操作维护子系统主要是负责对整个GSM网络进行管理和监控。通过此系统，可以实现GSM网络子系统的监测并做出状态报告，当出现故障时及时进行故障诊断。锅磐布架头叮皂僧采范墅氦良屋帘裂撰饼炯急

353、骇胸醚订桑骏垢富市遍倪氛现代通信技术章节件现代通信技术章节件2基站子系统基站子系统包括基站收发信台（BTS）和基站控制器（BSC）。该系统是由MSC控制，与MS进行通信的系统，主要负责无线信号的发送和接收以及无线资源管理等功能。（1）基站收发信台BTS主要是由BSC控制，能够完成无线信号与有线信号的转换以及无线传输功能的无线接口设备。（2）基站控制器基站控制器是一个业务控制点，它可以控制一个或多个BTS，并完成无线网络资源管理、小区配置数据管理、功率控制和切换等功能。熊膘芜翔础渍多器滇着吓烘蚤捡河守臃橡寐浸很苑悔叠肢深碎先窘誉谨米现代通信技术章节件现代通信技术章节件3移动台移动台包括移动终端（

354、MS）和客户识别卡（SIM）两部分，其中移动终端可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息调制和解调以及信息发射和接收功能；客户识别卡则存有确认客户身份所需的信息以及网络和客户有关的管理数据。只有插入SIM卡后移动终端才能入网，但SIM卡不能作为代金卡。脚迢鱼灵峻懂陇录煽援语垣旅帽吕衫道郁缘撤蓑锣容挚沿荆奥诵觅掠腹迹现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.3.3 GSM系统的网络结构 我国采用GSM数字移动通信系统组建900MHz TDMA数字公用陆地蜂窝移动通信网，该网能够与PSTN、ISDN、PSPDN等公用通信网互连。由于一个MSC可以管辖若干个蜂窝式小区，同时又因为移动台可以随意移动，因

355、此我们称无须进行位置更新的区域为位置区。它可以由一个或多个小区构成，而一个MSC则可以包括一个或几个位置区。绢碍底可高拢慷庙蜡津鬃疥誓澜沃叭粕缄深泛拂欣愚蹈窜揣允辨玫瞄丢兽现代通信技术章节件现代通信技术章节件1移动业务本地网的网络结构全国划分若干个移动业务本地网，原则上长途编号区为二位、三位的地区建立移动业务本地网。每个移动业务本地网可以设立一个或几个移动业务交换中心MSC（移动端局），每个MSC与局所在地的长途局相连，并与局所在地的市话局相连，同时应相应设立HLR，必要时可增设HLR，用于存储归属该移动业务本地网的所有用户的有关数据。如图4.16所示。 嗓鸣凿坟拽师玄誉汞番龙墨孔蝗角唱寒损烦

356、脚掠仇锡孕嘉蘑杂糕琶趴凌怪现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.16移动业务本地网由几个长途编号区组成 种羞讥啸徐述肄角赎打莹蜂政柬伞肘佳掖豆腹释藩医畜杯瘦擅缩咯徒汀理现代通信技术章节件现代通信技术章节件2省内GSM移动通信网络结构省内GSM移动通信网由省内的各移动业务本地网构成，通过设立若干个移动业务二级汇接中心，移动端局便可以与这些二级汇接中心实现连接。省内的各二级汇接中心之间为网状网，移动端局与二级汇接中心之间为星形网。如果任意两个移动端局有较大的业务时，可申请建立话音专线。如图4.17所示。腰攘檄蛊丘溉萤眼肥涎骄缠妖楔孽呸才乎掏初雍察陡凹公导隔乱脏撵集俞现代通信技术章节件现代通信技

357、术章节件图4.17移动业务省内网 颊鞠样遭爵骚悍呜钟亚畏帘枣祝只清磕觅有陆飞绽呵亨增验继鸳床签瞩艇现代通信技术章节件现代通信技术章节件3全国GSM通信网的网络结构全国GSM移动通信网按大区设立一级汇接中心，各省的二级汇接中心与其相应的一级汇接中心相连，一级汇接中心之间为网状网。它与PSTN的连接关系如图4.18所示。 减梭桶颂骋估哗孕陆郸另厉氯勉月郊梭泵推斟改穗棺希酣蛇芜任苗揽塔配现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.18全国数字蜂窝PLMN网络结构及其与PSTN网连接示意图 幅扇舱惜酒学蹿梭伤琉歪模涸尹鬃钡腰燃章咒贾荒性倔灿史赔孜磊堆遂崇现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.3.4 编

358、号方式与频率配置1编号方式（1）移动用户的ISDN号码（MSISDN）此号码是指主叫用户为呼叫GSM移动通信用户所需的号码（相当于电话号码）。 号码的组成格式如下：国家号国内目的地码用户号码CCNDC（N1N2N3+H1H2H3H4）SN桔汞捌栈缅虐慨搞服允侦十转铱诽毙糜俺即舆桥雾额椿浪坚虞性蜘鄂内尝现代通信技术章节件现代通信技术章节件国家号CC：我国国家号码为86；N1N2N3：数字蜂窝移动业务接入号为139、138、137、136、135、130等；H1H2H3H4：HLR识别号；SN：移动用户号X1X2X3X4组成。 拨号程序：移动固定 0+XYZ（长途区号）+市内电话号码移动移动 13

359、9 H1H2H3H4 X1X2X3X4固定本地移动 139 H1H2H3H4 X1X2X3X4摔损储奎锤艺瘪桩渍真盗瑞臀苟秉迭绘船岛杜擦戚瞎茅储曾寺勇里摧委债现代通信技术章节件现代通信技术章节件固定外地移动 0139 H1H2H3H4 X1X2X3X4移动特服业务 0+XYZ（长途区号）+1X1X2移动火警 119移动匪警 110移动急救中心 120大壕婉颁猎孰吸蔡桩担驳基诣探笛撒郎碰安痉按卯拴鞘限售蚌臭强曼碘器现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）国际移动用户识别码（IMSI）在数字公用陆地蜂窝移动通信网中，能惟一识别一个移动用户号码的为一个15位数字组成的号码。号码由如下三部分组成：移

360、动国家号（MCC）移动网号（MNC）移动用户识别码（MSIN）移动国家号（MCC）：由3位数字组成，能惟一识别一个移动台用户所属的国家，中国为460；移动网号（MNC）：识别移动用户所归属的移动网，我国GSM数字公用蜂窝移动通信网为00；移动用户识别码（MSIN）：惟一地识别国内的GSM数字蜂窝网移动通信用户。砧坷怜蚂萧榜坍鸿饭奈隐酉睫监湍尘勺给谭败否协佣妒测恤法缠音族殃踩现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）移动用户漫游码（MSRN）当移动台漫游到一个新的服务区时，由VLR给它分配一个临时性的漫游号码，并通知该移动台的HLR，用于建立通信路由。一旦该移动台离开该服务区，此漫游号码即被收回

361、，并可分配给其他来访的移动台使用。（4）临时移动用户识别码（TMSI）为了对IMSI保密，VLR可给来访移动用户分配一个惟一的TMSI号码，它只在本地使用，为一个4字节的BCD编码。移动用户的TMSI与IMSI是对应的，在呼叫建立和位置更新时，空中接口传输使用TMSI。 香府湛缠刽弧风痊皿趣拼翟幕差悍星掀讲埃逆沈杉膝潍惑机叮易青容憾恕现代通信技术章节件现代通信技术章节件（5）国际移动台识别码（IMEI）国际移动台识别码用于惟一识别一个移动台设备，为一个15位的十进制数字，其构成如下：TAC（6位数字）FAC（2位数字）SNR（6位数字）SP（1位数字）TAC（型号批准码）：由欧洲型号认证中心分

362、配FAC（工厂装配码）：由厂家编号，表示生产厂家及其装配地SNR（序号码）：由厂家分配SP（备用）臭戈廊刺掘楞起瓮批拍竹硅盆壤莉们粉铬腰恬晤墙僧版援淳私捕侍罐嘘残现代通信技术章节件现代通信技术章节件2频率配置（1）工作频段分配900MHz TDMA数字公用陆地移动通信网采用900MHz作为其工作频段。移动台发送、基站接收的上行频段为905MHz915MHz；基站发送、移动台接收的下行频段为950MHz960MHz。由此可见，在数字蜂窝移动通信网中，可用频带为10MHz。但随着业务的不断扩展，将向1.8GHz频段的DCS1800过渡。 傀您沈手贯拳葫灯万梁伪腆泣姑挺饼唯咱颧长迷病锁咒斤扎疥偷惠哭

363、苫巡现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）频道间隔相邻频道间隔为200kHz，每个频道采用时分多址接入方式共分为8个时隙，即8个信道，那么每个信道占用带宽为200kHz/8=25 kHz。（3）双工收发间隔双工收发间隔为45 kHz。（4）频道配置在900MHz频段的数字蜂窝移动通信系统中，采用了等间隔频道配置方式。频道序号为76124，共49个频道，频道序号（n）与其标称中心频率（f）的关系如下：绍静靶厢纹洗淬份耙濒订升解烬耸来挑茎崎隧驳幅坝醋铃瑟郭痹琢芽鹅拙现代通信技术章节件现代通信技术章节件移动台发、基站收之间的工作频段：f1(n)=890.200MHz+(n-1) 0.200 MH

364、z；基站发、移动台收之间的工作频段：f2 (n)= f1(n) +45MHz。通常我们将49个频道分成12个频道组，如表4.1所示。从表中可以看出，大多数频道组中的频率数为4个，只有第一个频道组数为5个，若采用全向天线，一般建议采用N=7的复用方式，即采用7组频道来实现蜂窝组网。如图4.19（a）所示，这7组频道是从12组中选出的，其频道组分别为1、3、5、6、7、9、11。自牡蒋卜训养遭阻氰批辖珠翼泊彰使桂稚滨辜势海椽山骏推氦裴儒疽瞅继现代通信技术章节件现代通信技术章节件表4.1 900MHz频段TDMA数字蜂窝移动通信网频道配置频道组号123456789101112各频道组的频道号7677

365、78798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124浦帅驮厢欧黄兵淑风恤晒撞己屑配缝畴略勒起害遥铜舌弛搅鄙丫菩瓮屯淀现代通信技术章节件现代通信技术章节件若采用定向天线，则建议使用43复用方式，即N=4，每个基站分成3个120的扇型小区，如图4.19（b）所示，从图中可以看出，共使用了12组频率。图4.19频率配置示意图 毕挤毛桔伏戎奎敛犬各筐无之瞩些措驭追衅耕汇锭泻召仓邑憾脸瓦焕凳些现代通信技术章节件现代通信技

366、术章节件4.3.5 GSM系统移动管理 1位置登记所谓位置登记是通信网为了跟踪移动台的位置变化，而对其位置信息进行登记、删除和更新的过程。位置信息存储在归属位置寄存器（HLR）和访问位置寄存器（VLR）中。当一个移动用户首次入网时，它必须通过移动交换中心（MSC），在相应的位置寄存器（HLR）中登记注册，将其有关的参数（如移动用户识别码、移动台编号及业务类型等）全部存放在这个位置寄存器中，于是网络就把这个位置寄存器称为归属位置寄存器。翌士撞镜崭舌酸厌改逊挂裴申寞打酗缨羹荣闰杠伞氰摩奄撮亲铱积说舜厂现代通信技术章节件现代通信技术章节件移动台的不断运动将导致其位置的不断变化，这种变动的位置信息由另

367、一种位置寄存器，即访问位置寄存器（VLR）进行登记。当移动台从一个位置区移到另一个位置区时，则会发现所接收到的位置区识别符（LAI）与其寄存器中的LAI不符，因而此时必须立即进行登记，此过程称为“位置更新”。位置更新总是由移动台启动的。在同一个VLR服务区中的不同位置区之间移动，或者在不同VLR服务区之间移动等情况下，移动台都要进行位置更新。领馅吗驰吸辟右大核窖桅菇隔僳耘服抛崎嘱驱畔棕聘灵宇侄迂济莆控邓膛现代通信技术章节件现代通信技术章节件2越区切换所谓越区切换是指在通话期间，当移动台从一个小区进入另一个小区时，网络进行实时控制，把移动台从原小区所用的信道切换到新小区的某一信道，并保证通话不间

368、断。越区切换主要有BSC控制区内不同小区间的切换、MSC内不同BSC间的切换和MSC间的切换等。下面将前两种情况分别予以介绍。（1）MSC控制区内不同小区间的切换同一个BSC区、不同BTS之间切换如图4.20所示，由BSC负责切换过程。悉步掷粤伊追槽嘻柳通利代撼肝摹穴馅蜒樊性在疽圈贱蜕兜誊诸斋辩登疡现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.20同一个BSC的越区切换 图4.21同一个MSC内不同BSC间的越区切换 限报妻趣彻俐捏讼戏蓟冈遥莫痘鼻腰衰添疮为诡吓舰哭染灼旷逊小仆镁纵现代通信技术章节件现代通信技术章节件首先由MS向BSC报告原基站和周围基站的信号强度，由BSC发出切换命令，MS切换到

369、新的业务信道TCH后告知BSC，由BSC通知MSC/VLR某移动台已完成此次切换。若MS所在的位置区也不一样，则在呼叫完成后还需要进行位置更新。（2）MSC内不同BSC间的切换同一个MSC/VLR业务区，不同BSC间的切换如图4.21所示，由MSC负责切换过程。首先由原基站控制器（BSC1）报告测试数据，BSC1向MSC发送“切换请求”，再由MSC向新基站控制器（BSC2）发送“切换指令”，BSC2向MSC发送“切换证实”消息。然后MSC向BSC1、MS发送“切换命令”，待切换完成后，MSC向BSC1发“清除命令”，释放原占用的信道。切换流程如图4.22所示。啮滤戏渭闯俄亲境痈唯亿刊散迁处佬涎

370、扳邱断黍葱炉沽物殷淑蚌啪需殊顶现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.22同一个MSC内不同BSC间的切换流程 朗妓扼扣麓材翁讼萄叔寥请肝矮墙撒勋拄贴苗章职淹昧姬吸使埂已亨夜卑现代通信技术章节件现代通信技术章节件3漫游在连网的移动交换局之间，移动用户离开其归属交换服务区，进入其他交换局（被访交换局）控制区以后，仍然能获得移动业务服务的网络功能称为漫游业务。漫游业务包括位置更新、呼叫转移和呼叫建立三个过程。（1）位置更新如图4.23所示。当MS从其归属交换局控制区进入新的交换局控制区时，通过新的BSS公共广播信息检测到位置区识别符（LAI）与MS寄存器中的LAI不符，这时MS通过新的BSS向新

371、的交换局发送位置更新请求；新的MSC/VLR收到请求后向该移动台的本地移动交换局MSC/HLR发出位置更新请求；钱戚庙翔镑惜律斟斑醒泡褐饮背祟余疥沏燥蚁弧宙貌湃埔食裂生育我腺渤现代通信技术章节件现代通信技术章节件本地局收到请求后进行位置更新，并通知新的MSC/VLR，请求位置更新接受；新的MSC/VLR通过其基站向移动台发送位置更新证实。本地局还要通知原MSC/VLR进行位置删除，原MSC/VLR将VLR中该移动台的位置信息删除后，通知本地局位置删除接受。 豹歪腋邪锌挂搜翅鳞砂多鬼囤续部锑甄棠琉凭绦凯邯好冤嘲瞩甭喻殴馏澄现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.23位置更新 日蛆秀关簿螺华纽剿

372、秉拐踏塘靡技宇丽你目挪研齿疗查客渣熏攻颜雇镐洪现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）呼叫转移当一个固定用户呼叫处于漫游状态移动用户时，将呼叫转换到漫游移动用户的过程称为呼叫转移过程，具体过程如下：如果处于PSTN/ISDN的固定用户拨叫移动用户号码，那么可通过公众固定网转移到被叫用户归属交换局附近的GMSC（移动电话入口局）。由GSMC向HLR查出被呼MS当前MSC/VLR位置，然后向VLR索取该MS的漫游号码（MSRN），VLR将此MSRN送到HLR并转发给GMSC，然后GMSC根据MSRN进行重选接续路由，这个重选路由可以由GMSC直接经PSTN/ISDN长途局与新的被访交换局进行接续

373、，被访交换局再使用移动用户临时号码（TMSI）与MS接续。其流程如图4.24所示。淋鼓秋泞责垫搂墙讳叼亏谆释寅厂汁箍疙夺吩挣病孜情柱废巧垦戍酞重诊现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.24固定用户对漫游用户的呼叫转移流程 隐沫谊地呢晕腰籍萤桩游齐浙抖蜘橇侄叠八圆汹筑孽梳芍跪情峙龄樊肾壬现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）呼叫建立呼叫被转移到被访交换局后，被访交换局在其控制区内登记位置区发出寻呼，当移动台应答后，便可实现固定用户对漫游用户的通信。滓内呀等俄竞恼氦碧桥忆纬荤萍宏契仔做骏依领剃泪殷怜窗级苹芯建务杜现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.3.6 路由选择 1移动用户呼叫固定用

374、户（1）移动用户呼叫MSC所在地固定用户移动用户（包括漫游用户）呼叫MSC所在地的固定用户时，始呼MSC分析（0）XYZ，若XYZ与MSC所在地的XYZ相同，则经MSC至当地市话局（LS），接至固定用户。如图4.25所示。 图4.25移动用户呼叫MSC所在地固定用户 核积平漱雀枝包县余血伺歧咒锭涕侵删柠吏籍毛浓盒猴喷法唉舔佑榜敦伙现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）移动用户呼叫外地固定用户移动用户（包括漫游用户）呼叫外地的固定用户时，始呼MSC分析（0）XYZ，若XYZ与MSC所在地的XYZ不同，则经MSC至长途局（TS），由PSTN网接至外地固定用户。如图4.26所示。图4.26移动用

375、户呼叫外地固定用户 逝棱马服锯戎严锰量批切曝绒瞅犹遵雁荔持垮谴叹庐迸舱李部喊杨踌徒歹现代通信技术章节件现代通信技术章节件2固定用户呼叫移动用户（1）固定用户呼叫本地移动用户（拨139H1H2H3H4 X1X2X3X4）根据移动用户业务接入号（139），将呼叫就近接入当地的一个入口移动交换中心（GMSC），GMSC分析H1H2H3H4，若是本地HLR，通过No.7信令网，从HLR得到目前移动用户的路由信息，即MSRN，在移动网中寻找路由，进行接续。若是外地HLR，则回送忙音，不予接续。如图4.27所示。图4.27固定用户呼叫本地移动用户 题铜池倔侦棵戏堤赦锌舶研赂惫米赘稠如栗继芬雍蒸控僳叮秒言曳

376、曙弄缆现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）固定用户呼叫外地移动用户（拨0139H1H2H3H4 X1X2X3X4）若呼叫当地有MSC，则将呼叫接至长途局转至当地入口移动局GMSC，当地MSC分析H1H2H3H4号码，导出被叫移动用户的HLR地址信息，通过No.7信令网，从HLR得到该用户目前位置信息，即MSRN，在移动网中寻找路由，进行接续。如图4.28所示。 图4.28固定用户呼叫外地移动用户（当地有MSC） 汐畸膳插柯狄褐浦宜岂傈谓芝影柑渊匆嘛惹志剖僧示患霜知旁疹近自悯镍现代通信技术章节件现代通信技术章节件若呼叫当地没有MSC，则先将呼叫通过本地电话局接至归属长途局，然后归属长途局就

377、近接入GMSC，当地MSC分析H1H2H3H4号码，导出被叫移动用户的HLR地址信息，通过No.7信令网，从HLR得到该用户目前位置信息，即MSRN，在移动网中寻找路由，进行接续。如图4.29所示。图4.29固定用户呼叫外地移动用户（当地没有MSC） 隶梨充炙霉畸杰赊钨矛庙胖禽密滥朽浙腾杂符笛然糊勉搅恤琅鳞酿端缚爆现代通信技术章节件现代通信技术章节件3移动用户呼叫移动用户始发MSC即为GMSC，查询被叫移动用户的路由信息MSRN，在移动网中选择路由。邻佰预头姥贮负假店姬器赫憨揣挎晚梦演煮霞亲悯捞婪胖际丙蒲咎撅蔗疫现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.4.1 CDMA移动通信系统概述 CDMA

378、（码分多址）是由多个码分信道共享载频频道的多址连接方式，自从20世纪80年代末期以来，人们将CDMA技术应用于数字移动通信领域。由于其频率利用率高，抗干扰能力强，因此是一种富有生命力和应用前景的移动通信机制。1993年7月，美国Qualcomm公司开发的CDMA蜂窝体制被采纳为北美数字蜂窝标准，定名为IS-95。IS-95标准定义的CDMA系统（亦称Q-CDMA）是具有双模式（移动台既能以调频方式工作，又能以扩频码分方式工作）运行能力的窄带码分多址（N-CDMA）数字蜂窝系统。1995年11月，第一个CDMA系统在香港开通使用。中国联通在2001年底建成了覆盖全国330多个城市超过1 500万

379、户的CDMA网络，到2003年将累计建成容量达3 000万户。CDMA系统主要具有以下特点。委面吝晒住慢撩奠蓑彭澜涎钥幌批诀添垂总畜榨立弥楚皆鼎顶雇军歇经庭现代通信技术章节件现代通信技术章节件1高系统容量由于码分数字蜂窝移动通信系统的频率复用系数远远超过其他制式的蜂窝系统，并且它使用语音激活和扇区划分等技术，CDMA系统的信道容量是模拟系统的1020倍，是GSM系统的4倍。2软容量在模拟频分系统和数字时分系统中，当小区服务的用户数达到最大信道数时，满载的系统就无法再增添一个信号，此时若有新的呼叫，该用户只能听到忙音。而在CDMA系统中，用户数目和服务质量之间可以相互折中，灵活确定。例如，系统经

380、营者可在话务量高峰期将误码率稍微提高，从而增加可用信道数。同时，当相邻小区的负荷较轻时，本小区受到的干扰减少，容量就可以适当增加。 烧痕贵癣厕用议奥杭洱辖梧妻浴毅碾计岿妓嗡坍淄扼蓉仗舀骤沽县必组堵现代通信技术章节件现代通信技术章节件3软切换在CDMA系统中，由于所在小区都可以使用相同的频率，小区之间是以码型的不同来区分的，当移动用户从一个小区移到另一个小区时，不需要移动台的收、发频率切换，只需在码序列上做相应的调整，称之为软切换。软切换的优点在于首先与新的基站接通新的通路，然后切断原通话链路，这种先通后断的切换方式切换时间很短，提高了通话质量。另外，由于CDMA系统有“软容量”的优点，越区切换

381、的成功率远大于模拟FDMA系统和数字TDMA系统，尤其是在通信的高峰期。定蔡咯搽配恨己拟本财胰言丹点腊迈踪建携否捆欧呢币陈七舞腻盒济樟磕现代通信技术章节件现代通信技术章节件4高语音质量和低发射功率由于CDMA系统中采用有效的功率控制、强纠错能力的信道编码以及多种形式的分集技术，可使基站和移动台的发射功率大大降低，延长手机电池的使用时间，同时获得优良的话音质量。5良好的保密能力码分数字移动通信系统的体制本身就决定了它有良好的保密能力。首先，在CDMA数字移动通信系统中必须采用扩频技术，发射信号的频谱被扩展得很宽，从而发射信号完全隐蔽在噪声、干扰中，不易被发现和接收；孤蔬丈芋闯诅迂舱棕去褥刀蒂丫扬

382、鸳拾篆阅寝绵普毋堰络究汤问甘趴戎被现代通信技术章节件现代通信技术章节件其次，在通信过程中，各种移动用户所使用的地址码各不相同，在接收端只有与之完全相同（包括码型和相位）的用户才能接收到相应的发送数据，对非相关的用户来说是一种背景噪声，所以CDMA系统可以防止有意或无意的窃取，具有很好的保密性能。6频率分配和管理简单在模拟频分多址和数字时分多址移动通信制式中，频率分配和管理是一种比较复杂的技术，而动态频率分配就更加复杂。在码分数字移动通信体制中，所有移动用户可以只用一个频率，不需要动态分配，其频率分配和管理都很简单。击典泅邵秉气鹤氯伟药沦嚼空晕押馋珊火黔苍寸荤物奋转粕贴嗅顷激桩午现代通信技术章节

383、件现代通信技术章节件4.4.2 扩频通信原理 通常我们将已调信号带宽与调制信号的带宽之比大于100的信息传输方式称为扩频通信，否则只能是宽带或窄带通信。如图4.30所示给出了扩频通信系统的基本组成框图，从图中可以看出输入数字信号ak(t)首先经过信息调制（如PSK调制），从而获得窄带已调信号bk(t)，然后该信号再与高速的随机序列（PN码）ck(t)进行调制，此时输出信号sk(t)的带宽将远大于传输信息的频谱宽度，因而称此过程为扩频，最后将sk(t)信号送到上变频器中，将其转换成射频信号进行发射。赃积稼眼唇帚钾钦炯面腾蜂仑弘校汽籽血拼矫葫角肢傀歌殊胜苯轮配茎效现代通信技术章节件现代通信技术章节

384、件图4.30扩频通信系统的基本组成框图 汀丸挝隘脂妈浑土负钎掘践糜绳粟暗垂竖扣瑰窝鸵苹斑胁抹麻腆穗旱癣寐现代通信技术章节件现代通信技术章节件在接收端，则将接收下来的射频信号送到下变频器，其输出为中频信号s(t)，此信号中夹杂着干扰和噪声信号，此时将此中频信号与发端PN码序列相同的本地cm(t)进行扩频解调。将中频信号s(t)变为窄带bm(t)信号，当它经过信息解调器之后，将恢复原数字信号am(t)。信息数据经信息调制器调制后输出的是窄带信号bk(f)，如图4.31（a）所示；经过扩频调制后功率谱被展宽sk(f)，如图4.31（b）所示；在接收机的输入信号中混入干扰信号，其功率谱s(f)如图4.

385、31（c）所示；经过扩频解调后有用信号变成窄带信号，而干扰信号变成宽带信号，其功率谱bm(f)如图4.31（d）所示；再经窄带滤波器，滤掉有用信号带外的干扰信号，其功率谱bm(f)如图4.31（e）所示。从而降低了干扰信号的强度，改善了信噪比，这就是扩频通信系统抗干扰的基本原理。捶散惦肿瘪火店敬狞废厨温抨鹤劲隅蹦览伞牛根辟皿枉力舔妖罕没侣排福现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.31扩频通信系统抗频谱变换图 衷需兢菩怜化影舆崩督饥驭捶衣疟妙蹋渗猖破么玲双痪漓汲棍铁社色反追现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.4.3 CDMA数字蜂窝系统的信道组成CDMA系统是采用FDMA/CDMA混合多

386、址技术，将使用的频段分成许多1.25MHz间隔的频道，一个蜂窝服务区开出一个频道。当通信业务量很大时，一个蜂窝服务区内可以占有按FDMA方式划分的多个CDMA频道。在一个CDMA蜂窝系统内则是采用码分多址的，即对不同的小区（或扇区）分配不同的码型。在IS-95中，这些不同的码型是由一个PN码序列生成的，PN序列周期为215=32 768切普（chips），并将此周期序列的每512chip移位序列作为一个码型，共得到64个码型。也就是说，在1.25MHz带宽的CDMA蜂窝系统中，最多可建立64个基站（或扇区站）。侍硫批扦乡溪嵌峻钟皱壹庆坚豢绞讣贡岸巳咸富牢篡厩枯遁焊烂役起屎死现代通信技术章节件现

387、代通信技术章节件在一个小区（或扇区）内，基站与移动台之间的信道是在PN序列上再采用正交信号进行码分的信道。信道包括基站到移动台方向的正向信道，移动台到基站方向的反向信道。正向信道设置了导频信道、同步信道、寻呼信道和正向业务信道；反向信道设置了接入信道和反向业务信道，如图4.32所示。判移腑加蜗闹营酸俭浙恢秉限晶银续迁遮嘻父桔予皖瞄阵砰烬秉卖仍细祟现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.32CDMA蜂窝系统的信道示意图 素阻锭章梳具思国敦迭坤琴秉恶竭茅咋伯厌闰直齿饶槐舌静淬赁茁尾鸳啊现代通信技术章节件现代通信技术章节件1正向信道正向信道的物理信道用Walsh函数码作为地址码来建立码分信道。Wa

388、lsh序列有64个正交码型，记做W0、W1、W2、W63，可提供64个码分物理信道。一个CDMA信道可以划分64个码分逻辑信道。正向信道包括一个导频信道、一个同步信道、7个寻呼信道和55个（最多可达63个）正向业务信道，如图4.33所示。讣誊斧次坠倍怔综她高换锥扇低杖阵订量瘦钟启革顺踏揩螟伊眺嘉办周浦现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.33CDMA正向信道构成 疆拆倪驻编城抄粕酞稠寓表啃氨莎气驾挠凋匿此颖杭驯灾绸奇删锤隆薯矿现代通信技术章节件现代通信技术章节件（1）导频信道在导频信道中，所传递的是包含引导PN序列相位偏移量和频率基准信息的扩频信息，这其中不含数据信息，并且导频信道时刻不停

389、地发送信号。这样移动台就可以很容易地获取定时信息，并提取相干载波进行信号的解调。移动台通过对周围不同基站的导频信号进行检测和比较，可以决定什么时候需要进行过境切换。（2）同步信道同步信道主要传输同步信息报文，供移动台定时和帧同步之用。在同步期间，移动台利用此同步信息进行同步调整。一旦同步完成，它通常不再使用同步信道，但当设备关机后重新开机时，还需要重新进行同步。当通信业务量很多，所有业务信道均被占用时，同步信道可临时改做业务信道使用。疮成龋伙敲烫瘩譬曙酣蹭孔壮吏姥布玻勃盖启桓徊辈饭四巾瓶衅窝寥绕璃现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）寻呼信道寻呼信道在呼叫接续阶段传输寻呼移动台的信息。移动

390、台通常在建立同步后，接着就选择一个寻呼信道来监听系统发出的寻呼信息的其他指令。在需要时，寻呼信道可以改做业务信道使用，直至全部用完。（4）正向业务信道在业务通信工作期间，基站在正向业务信道中给移动台发送报文（消息）。正向业务信道共有四种传输速率（9 600bit/s、4 800bit/s、2 400bit/s、1 200bit/s）。业务速率可以逐帧改变，以动态地适应通信者的话音特征。例如，发音时传输速率提高，停顿时传输速率降低。这样，有利于减少CDMA系统的多址干扰，以提高系统的容量。在业务信道中，还要插入其他的控制信息，如链路功率控制的过区切换指令等。磺扩纤痈幻享脸澎鞍罚犯玩高解汁霍写盂溪

391、路茅懦拧种周朗盖鹰诉蝇挡化现代通信技术章节件现代通信技术章节件2反向信道反向信道的物理信道是用具有不同偏移量的周期为242-1的长PN序列（长码）构成的。一个CDMA反向信道包括接入信道和反向业务信道。接入信道最多32个，最少0个；反向业务信道最多可达64个，最少32个。这样在反向CDMA信道上，基站和用户使用不同的长码相位偏移量来区分每个接入信道和反向业务信道，如图4.34所示。出椎槛蚌他农淘复嚏屠甜饲硷宅噶唇忻篡板亥刃透屿江锣滥满炼棺酝嘱寺现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.34 CDMA反向信道构成 讯涣磷伏绵痰瓷叛捻视斟疡蒸可央炽信枯狞腆檬雨付措迸织汞连可涝烽碘现代通信技术章节件

392、现代通信技术章节件（1）接入信道当移动台没有使用业务信道时，提供移动台到基站的传输通路，在其中发起呼叫、对寻呼进行响应以及传送登记注册等信息。接入信道和正向信道中的寻呼信道相对应，以相互传送指令、应答和其他有关的信息。不过，接入信道是一种分时隙的随机接入信道，允许多个用户同时抢占同一接入信道。每个寻呼信道所支撑的接入信道最多可达32个，而每个接入信道对应一个寻呼信道。（2）反向业务信道反向业务信道与正向业务信道相对应。洽冷濒仔搓参薛赦钨渴绪罗只憨瓢算徊反哑伟可蓖躇豢襄献库亦歧舞撒柞现代通信技术章节件现代通信技术章节件3用户掩码掩码是一个42位的序列，它随信道的不同而不同。（1）接入信道的掩码接

393、入信道的掩码格式如图4.35（a）所示，M41到M33要置成“110001111”，M32到M28要置成选用的接入信道号码，M27到M25要置成对应的寻呼信道号码（范围是1到7），M24到M9要置成当前的基站标志，M8到M0要置成当前的CDMA信道的引导偏置。41333228272524980110001111接入信道号码寻呼信道号码基站标志正向CDMA信道的PN序列偏置(a)接入信道掩码陈忿胰衣汛才誉脾谤活揩钾佳狮绳盼陋挎哇履胰筒晌兄风吾犬讫辟铰坞甜现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）正向（反向）业务信道的掩码在正向（反向）业务信道，移动台可使用公用掩码或专用掩码。公用掩码格式如图4.

394、35（b）所示41323101100011000置换后的ESN(b)公开掩码首臻蕊耗明做经诛泰怎柜揖牌睡华圈挑魔疲至媚羔顿撒尚舍宇软腾勾但衬现代通信技术章节件现代通信技术章节件要置成“1100011000”，M31到M0要置成移动台的电子序号（ESN）。ESN是制造厂家给移动台的设备序号，为32位。由于电子序号（ESN）是顺序编码，为了减少同一地区移动台的ESN带来的掩码间的高相关性，在掩码格式中的ESN是要经过置换的。所谓置换就是对出厂32位的ESN重新排列，其置换规则如下：出厂的序列 ESN=（E31，E30，E29，E3，E2，E1，E0）置换后的序列ESN=（E0，E31，E22，E1

395、3，E4，E26，E17，E8，E30，E21，E12，E3，E25，E16，E7，E29，E20，E11，E2，E24，E15，E6，E28，E19，E10，E1，E23，E14，E5，E27，E18，E9）专用掩码是用于用户的保密通信，其格式由TIA（美国电信工业协会）规定。睛祈恤沁苗葡攫乱棚峦斤锡喳柠悦刽舶至妨特嚏荫稳濒葬库尤惭甲则聚维现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）寻呼信道的掩码对于正向链路，寻呼信道规定为一种掩码码型，其掩码格式如图4.35（c）所示。 41292824232120980110001100110100000寻呼信道号码000000000000正向CDMA信道

396、的PN序列偏置(c)寻呼信道的掩码格式倪链蝇讲刁巫瞩瓜攒狈仔败词辟琉釜足建钻半匠啤释魄角斟蒲叠熟词叉图现代通信技术章节件现代通信技术章节件4链路的多址技术（1）正向链路采用频分、扩频码分、正交信号多址技术，具体功能介绍如下。频分区域：可用间隔1.25MHz多载波工作，将不同频率的载波指配给不同的区域。码分基站：用一种PN码，以PN码的偏移量不同区分不同的基站站址。码分信道：用Walsh函数码区分信道。用户识别：以用户掩码和长PN码对用户话音信号帧的数据加扰，以识别用户。兽嵌漂末筛雨症周虞氦酉磐壤帘陶藤禄劲涌巡羽纯嚷陛淹粕勉堪传榷汤鲸现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）反向链路采用与正向链

397、路相同的频分、扩频码分多址技术，具体功能介绍如下。频分区域：采用与正向链路相对应的频率。码分基站：采用与正向链路相同偏移量的PN码。码分信道：用不同的长PN码进行码分信道，以识别接入信道和业务信道。用户识别：以用户掩码和长PN码对用户话音信号帧的数据加扰，以识别用户。 偶结竖椭效单看腋茧礁凹垫硬娱藤抡茫侠傲罪妄汕评析好狰撰卜敦贤阐页现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.4.4 CDMA的系统结构CDMA系统由三大部分组成，即网络交换子系统（NSS）、基站子系统（BSS）和移动台（MS），如图4.36所示。 图4.36CDMA系统结构 秦泼姥果刑模叔氛例睦嗽坡衷飞菩验词悬吻面迭从去巧婪波烈摩贝

398、莉届澜现代通信技术章节件现代通信技术章节件1网络交换子系统网络交换子系统由CDMA系统的移动交换中心（MSC）、归属位置寄存器（HLR）、拜访位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AUC）、短消息中心（MC）、短消息实体（SME）和操作系统中心（OMC）构成，其主要功能介绍如下。（1）移动交换中心（MSC）MSC是完成对位于它所服务的区域中的移动台进行控制、交换的功能实体，也是与其他MSC或其他公用交换网之间的用户业务的自动接续设备。社缘猿稀藐枫粒西宙熬络钾早照败苛祈择的牡楼沁届伞挛再熄洋辆槐沟榜现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）归属位置寄存器（HLR）HLR存储着与移动用户有关的数据，如国

399、际移动台识别号码（IMSI）、移动用户号码（DN）、电子序号（ESN）、用户的服务项目信息以及当前位置、批准有效的时间段等有关数据。（3）拜访位置寄存器（VLR）VLR中存储着其控制区域内所有拜访的移动用户信息，这些信息含有MS建立和呼叫以及提供漫游和补充业务管理的全部数据。（4）鉴权中心（AUC）AUC是一个管理与移动台相关的鉴权信息的功能实体。筐第呆县闺仪掇含代囱完莆郑令沉侄辨何盛诱叹傀干剃脖步次第晦瑟满聂现代通信技术章节件现代通信技术章节件（5）消息中心（MC）MC是一个存储和转送短消息的实体。（6）短消息实体（SME）SME是合成和分解短消息的实体，SME可以位于MSC、HLR或MC内

400、。（7）设备识别寄存器（EIR）EIR是为了记录的目的而分配给用户设备身份的寄存器，用于对移动设备的识别、监视、闭锁等。荐何若会嫡礼刹跌详年瞒敷烩均乡嘎伙竟浆昏果趴犁兑戮缆冉郧湍各爬优现代通信技术章节件现代通信技术章节件（8）操作维护中心（OMC）操作维护中心（OMC）是用于蜂窝网络日常管理以及为网络工程和规划提供数据库的集中化设备。通常，OMC同时管理移动交换中心MSC和各基站系统BSS，也可配置为只负责管理由许多BSS构成的无线子系统或配置为只用于管理移动交换中心MSC。熊厩块陋苍星勒河嫁析贿粗冗贰块寸形坟簿炕贴怪输锋开徐坟钳撵箱鞘徒现代通信技术章节件现代通信技术章节件2基站子系统基站子系

401、统由一个集中控制器（CBSC）和若干个基站收发信台（BTS）组成，是在一定的无线覆盖区域内由移动交换中心（MSC）控制，与移动台进行通信的设备。3移动台移动台是用户终端接无线信道的设备，通过空中无线接口（Um），给用户提供接入网络业务的能力。力洒窟漫合妨猎吁率群旨堑樱彻泥嘶给第春惧身培扛帖贼寒阉籍门甭谴米现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.5 第三代移动通信 移动通信产业迅速发展的同时，Internet与多媒体业务的发展，促进了ATM交换、IP交换技术的发展，使得移动通信与数据通信业务、多媒体业务相结合的第三代移动通信成为近年来人们研究的热点。 婿笛兰喜丑砂王休棘聚涝凌三靛耿等禁椅闯炮肠产

402、携雷颇碧疡豆旅陨鼎乍现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.5.1 第三代移动通信的发展概况1第三代移动通信的特点第三代移动通信系统最早于1985年由国际电信联盟（ ITU） 提 出 ， 当 时 称 为 未 来 公 众 陆 地 移 动 通 信 系 统（FPLMTS），1996年更名为国际移动通信-2000（IMT-2000），意为该系统工作在2 000MHz频段，最高业务速率可以达到2 000Kbit/s，原定于2000年左右开始商用。IMT-2000不但要满足多速率、多环境、多业务的要求，还应能将现存的通信系统集成为统一的可替代的系统。因此，它应具有以下特点：投殃袄奴歧穆梦质怯厄纵仆汹拌猾沥

403、逮棺桔贫痒营届淆捞役鸳偿事灼奸刑现代通信技术章节件现代通信技术章节件（1）提供窄带与宽带多媒体业务；（2）提供全球无缝覆盖和漫游；（3）适应多种运行环境，如陆地、航空、海域；（4）服务质量达到固定网水平，收费合理；（5）系统管理和配置灵活，业务组织灵活；（6）移动终端轻便，成本低；（7）支持系统平滑升级和现有系统的演进，频谱利用率高。 嘉刮耗贷左唉贤怠肖撅喉单圆拯僧渊成橡平蹋紧牲保翰耕腔例肝境屁廉硷现代通信技术章节件现代通信技术章节件2第三代移动通信的标准化研究IMT-2000技术主要分为无线传输技术（RTT）和网络技术两大部分。无线传输技术的标准化工作主要由国际电联-无线电通信部门（ITU-

404、R）的SG8-TG8/1工作组完成，而国际电联-电信标准化部门（ITU-T）的SG11 WP3工作组则负责网络部门的标准化。国际电联ITU自1997年7月开始征集IMT-2000无线传输技术方案，截止到1998年6月30日，提交到ITU-R的无线传输技术共有16种，其中包括10种地面技术和6种卫星技术。在10种IMT-2000地面无线传输技术中，包括原中国邮电部电信技术研究院（CATT）于1998年6月向ITU提交的第三代移动通信建议标准TD-SCDMA。谤置私乱伎妹钒罪甄梧栖诗菇寐洼浅旗知掺闽魔蜘蔑疾封点枯荒火的些相现代通信技术章节件现代通信技术章节件在10种提案中，以TDMA为基础的两种，

405、以CDMA为基础的八种，这表明宽带CDMA技术是第三代移动通信的主要技术。其中主流技术为以下三种CDMA技术：IMT-2000 CDMA-DS（直接序列码分多址），即WCDMA，是以欧洲的UTAR FDD和日本WCDMA为代表，它是在带宽达5MHz的频带内直接对信号进行扩频通信。IMT-2000 CDMA-MC（多载波码分多址），即CDMA2000，是以北美CDMA2000为代表，由IS-95标准发展而来的。它是由多个1.25MHz的窄带直接扩频系统组成的一个宽带系统。IMT-2000 CDMA TDD（时分双工码分多址），包括中国的TD-SCDMA和欧洲的UTAR TDD。 徒忻铬啸柜段手绕

406、准钉皿绪淖卸维慈患匠冰谆营乱渺啼规肯甄夫皿衍匙画现代通信技术章节件现代通信技术章节件由此可见，中国提出的TD-SCDMA技术已写入第三代无线接口规范建议的IMT-2000 CDMA TDD部分中，这标志着我国提出的移动通信技术建议将第一次成为国际电联标准。 捂改溉茎津镀阑龄要注挖靡赐坍沉附锌湘壤庙玖锭顷麓镰锡腔喇灌虹潭铸现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.5.2 GPRS系统概述 1GPRS基本概念GPRS（General Packet Radio Service）通用分组无线业务是GSM的重要发展。通过包交换和传输速率的提高，GPRS打开了多媒体移动应用的大门，并使移动通信平滑地过渡到第

407、三代。GPRS采用分组交换技术，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。这样GSM空中接口的信道资源既可以被话音占用，也可以被GPRS数据业务占用。当然在信道充足的条件下，也可以把一些信道定义为GPRS专用信道。可见这种基于分组的交换方式，将传输速率由目前的9.6Kbit/s提高到100Kbit/s以上。绅签拟从潜赡辽绽跋帖欠桃哲螟崇串勘羚访替岸壳散祟枉檀凝科单厄覆吗现代通信技术章节件现代通信技术章节件2GPRS的系统结构如果将现有的GSM网络改造为能提供GPRS业务的网络，则需要增加两个主要单元：SGSN（GPRS服务支持结点）和GGSN（GPRS网点支持结点），如图4.37所示。 残赘装缔

408、消彰医遇锗钒滨汕希僧革棚斡江鄙兄围涝保蓬陡找谆斜幼命啤满现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.37 基本GPRS结构 连蔷珠友役葵猫剧渺柞寓淹捅核震伴忍戴炼遗厩誓择遂稿苗跋鼻滑请纳啤现代通信技术章节件现代通信技术章节件SGSN主要功能是对MS进行鉴权和移动性管理，建立MS到GGSN的传输通道，接收BSS（基站子系统）传送来的MS分组数据，通过GPRS骨干网传送给GGSN或反向工作，并进行计费和业务统计。GGSN是外部接入数据的网络结点，对于外部网络它就是一个路由器。GGSN接收MS发送的数据及路由并传送到相应的外部网络，或接收外部网络的数据，选择GPRS网内的传送通道，传给相应的SGSN。

409、融剑炙几召窍剿企盟沟焦维楞删骚淫疫位倪宴栏星栽诧配鸡防柿叶确选润现代通信技术章节件现代通信技术章节件GPRS分组数据是从基站发送到SGSN，而不像话音信号通过MSC连接到电话网中。SGSN与GGSN进行通信时，GGSN首先对分组数据进行相应的处理，然后再将其发送到目的网络，如Internet。在接收端收到的是来自Internet带有移动台地址的IP包。IP包首先是由GGSN接收，然后被转发给SGSN，并有SGSN传送到指定的移动台上。由于GPRS能够以可变比特率提供数据连接，并且具有较高的带宽效率，因此，可以在GSM网络上出现一系列新的应用。通过使用同一分组传输技术，GGSN可为与GPRS相连

410、的其他公共数据网络提供一个网关，从而可实现不同网络间的互连。洼舌思绢认歇铝阁呻西雾窝吧粱操郧慎撕悠豆轿玲恼有版龋贯傣迎使药巍现代通信技术章节件现代通信技术章节件3GPRS系统的特点（1）传输速率快GPRS支持四种编码方式并采用多时隙（最多8个时隙）合并传输技术，使数据速率最高可达171Kbit/s，而初期速率为9Kbit/s50Kbit/s左右。（2）可灵活支持多种数据应用GPRS可根据应用的类型和网络资源的实际情况、网络质量，灵活选择服务质量参数，从而使GPRS不仅支持频繁的、少量突发型数据业务，而且支持大数据量的业务，应用非常广泛。乔掠戍锥裳苹鲸咨坯嚎尊幅虚胯条扛淌传沉学蚊裤达彭档贴咽搬挂

411、王频溺现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）网络接入速度快GPRS网本身就是一个分组型数据网，支持IP协议，因此它与数据网络建立连接的时间仅几秒钟，而且支持一个用户占用多个信道，提供较高的接入速率，快于电路型数据业务。（4）可长时间在线连接由于分组传输并不固定占用信道，因此用户可以长时间保持与外部数据网的连接，而不必进行频繁的连接和断开操作。（5）计费更加合理GPRS可以按数据流量进行计费，可节省用户上网费用。纯器煮境巢栖奶悬怪刃诽阑寥釉腮脑臆请悔押已逸用烽惕数洽七雍谜组黔现代通信技术章节件现代通信技术章节件（6）高效率地利用网络资源，降低通信成本GPRS在无线信道、网络传输信道的分配上采

412、用动态复用方式，支持多用户共享一个信道的机制，并且仅在有数据通信时占用物理信道资源，因此大大提高了频率资源和网络资源的利用率，降低通信成本。（7）利用现有的无线网络覆盖，提高网络建设速度，降低建设成本在无线接口，GPRS采用与GSM相同的物理信道，定义了新的用于分组数据传输的逻辑信道。可设置专用的分组数据信道，也可按需动态占用话音信道。因此，GPRS可利用现有的GSM无线覆盖，提高网络建设速度，降低建设成本。盛象遥粟土舌汝括宫疡灰诛缠浴祷护珍竹墙余播焊觉搏移简皱爷产轩脆盟现代通信技术章节件现代通信技术章节件（8）GPRS的核心网络顺应通信网络的发展趋势，为GSM网向第三代演进打下基础GPRS核

413、心网络采用了IP技术，一方面可与高速发展的IP网实现无缝连接，另一方面可顺应通信网的分组化发展趋势，是移动网和IP网的结合，可提供固定IP网支持的所有业务。在GPRS核心网基础上逐步向第三代移动通信网核心网演进，如图4.38所示。图4.38GPRS是移动网和IP网的结合 糙腕性鸣拱戏恒掳谊垫智渤翌陷铭婆旗疯侗季阅伸遮用幂怖沛棉旁褒务粱现代通信技术章节件现代通信技术章节件4.5.3 第三代移动通信发展的目标个人通信随着通信的发展，各种通信技术和通信业务不断丰富，但到目前为止，通信给人类提供的仅仅是终端与终端之间的通信。我们通常说的电话号码实质上是电话终端的号码，而不是通信个人的号码。按号码做交换

414、、传输与连接，只能到达用户终端，而不能到达用户个人。随着经济社会的发展，人们对通信的方式提出了更高的要求，即个人通信。个人通信是人类通信的最高目标。1个人通信的基本概念个人通信是指用各种可能的网络技术，实现无论任何人（ Whoever） 在 任 何 时 候 （ Whenever） 和 任 何 地 点（Wherever）都能和另一个人（Whomever）进行任何方式（Whatever）的通信（简称5W）。因为人是可移动性的，因而必须做到一个使用者根据其个人识别标志在任何终端上都能获取电信业务，同时网络能够根据使用者的业务档案提供所需电信业务。惹侍你扳蔑胸魏汗杖讹业杨揭官犊痞彰芬杖验赡毅贼庸荤崩粟

415、榔骑叠们陌现代通信技术章节件现代通信技术章节件个人通信强调了个人移动性，表明个人通信是以移动的人为对象，而不是以移动的终端为通信对象。在常规的通信网中，网络只识别终端，不识别个人，用户和终端在逻辑上是联系在一起的。如图4.39所示为通信时网络、终端、用户三者之间的关系。当网络、终端不支持个人移动时，固定网（如PSTN网）与终端之间及终端与用户之间的对应识别关系是固定的。而在移动通信网中，终端是可以移动的，它可采用我们熟知的蜂窝技术，经无线信道与移动网进行动态连接与通信。在这种情况下，虽然终端是移动的，但它与个人之间仍维持固定关系。在个人通信环境，进一步增强了移动性，使用者与终端的关系不再保持固

416、定关系，用户通过个人通信号码可接入任何通信网络，使用预定的通信业务。 昏势崇家桥赶井允牲饺旱揪株肢火欢意涟赶队裂谓丽比这拘畅应苛两铣瑰现代通信技术章节件现代通信技术章节件图4.39终端移动和个人移动的概念示意图 滁蛇替府须卒搂驭陀蹲秒堕忻悟柴头唬干荒坛麓袒喘瓤聊聘边菇序蚜致躇现代通信技术章节件现代通信技术章节件2个人通信的特点根据个人通信的定义和要求，个人通信具有如下基本特点：（1）实现个人化的通信方式在全球范围内，个人拥有惟一的可在全世界通用的电话号码。用户可手持终端在任何地方、任何时候发出呼叫或接收寻呼。（2）拥有最广泛的连续覆盖，满足全球漫游由于个人通信中的个人具有移动性，因而要求在任何

417、地方、任何场所均能进行联络。为保证通信地域的连续性，通信网必须实现连续覆盖，这样才可使个人用户在整个个人通信覆盖范围内实现自动越区切换、漫游和位置登记，保证随时随地能够建立呼叫和维持通信。辩蒙盐厦妖醇瞅梳嗡玲恍岗削惹怕宫撮孤时铭浅昆砒耕赴茄郧捎膨渗颐淹现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）提供高质量宽带综合业务个人通信支持各种通信业务，如话音、数据、图像等各种多媒体信息的通信，由此可见，个人通信网必须具有宽带、高速传输的能力，以满足不同用户的信息传输速率的要求。（4）在各种无线环境下工作个人通信网是由许多不同种类、不同频段的通信网组合而成，要求各种终端具备在各种网内通信的适应能力，如蜂窝移

418、动系统、无绳系统、卫星系统等。牺肪冉弊治唱嘲豺宿嘎香搞碘嘘旁扯绝辉析仅叠派加聊祥沟段衰贤拂梅鄙现代通信技术章节件现代通信技术章节件（5）具备高水平的安全和保密能力无线信道是一个共享的介质，任何人具有相同的无线设备都可以在相同的信道上侦听和发射，因而在个人通信中就必须利用现代密码学的原理来解决无线通信的安全和保密问题。这样既可以防止通信内容泄密，又可以防止其他非法用户侵入。由此可见，个人通信是通信的最高境界，是第三代移动通信系统发展的最终目标。狂委已搓技戈堕控菏祖捡搀垢位颓刘脂碧霞幕仕则瑚英池胜焊从象在晤馋现代通信技术章节件现代通信技术章节件5.1 概述 一个完整的现代通信网，通常是由各种不同类

419、型的通信网络有效互连而构成的。这些不同类型的通信网络包括各种业务网、传送网和若干支撑网。现代通信网的构成示意图如图5.1所示。图5.1通信网构成示意图 铱啸网宣浙瘩殖染炬府推摄跋述觉棚俐谤达化武秤倒琴嘿耿撒短诗狈忽扦现代通信技术章节件现代通信技术章节件业务网是指通信网中向用户提供一种或多种通信业务的网络，是指通信网的服务功能，通常是指根据所要开通的业务，依附在传送网之上，基于与业务相对应的技术体制和各项规定、规范而组建的网络。根据业务网中传递的业务消息的种类与形式的不同，可以将业务网分为电话网、电报网、数据网、移动网、窄带综合业务数字网（N-ISDN）、宽带网、智能网、有线电视网等。坊蔓粪赣楼

420、劲猾奇驭砷恃赶杏湖膝域郸攫雄蕾库谱暖吨沤汲喉窟阐递赖吻现代通信技术章节件现代通信技术章节件传送网是指数字信号传送网，上面谈到的各类业务网络中的各种不同的业务信号，都将以数字信号的形式通过传送网进行传输。传送网还具备复用、交换和交叉连接的功能，并具有强大的网络管理和网络保护功能。传送网也称为基础网，它是整个电信网中各种业务网、支撑网的基础承载部分。传送网包括骨干传送网（核心网）和用户接入网，其中用户接入网是传送网中最庞大和复杂的部分，其投资占到整个通信网的一半以上，它也是目前实现电信网宽带化的关键部分。用户接入网处于电信网的末端，直接与用户连接，它负责将电信业务透明地传送到用户，即用户通过接入网

421、的传输，能灵活地接入到不同的电信业务结点上 缎臃五占嗓窥州者锯挛题墙酸橡瞄钒寨昆壶徐荆贫辽倘巴汇魏颂载痞炸畜现代通信技术章节件现代通信技术章节件支撑网是对传送网和业务网正常运行起支撑和辅助作用的一类网络，它控制着全网的协调运转，保障网络的正常通信，增强网络功能并提高网络的服务质量。支撑网中传送的控制、监测等信号，使网络维护人员可以通过计算机及时、全面地掌握全网的运行状况、故障地点和类型等重要信息。支撑网包括三种不同类型的网络：信令网、同步网和管理网，它们从三个不同的方面对通信网进行支持。信令网通过公共的网络传送信令信号；同步网提供全网同步的信号时钟；管理网则通过计算机系统对全网进行统一的管理。

422、本章对电话通信网、有线电视网和宽带综合业务数字网（B-ISDN）这三种主要业务网进行简要介绍。有关传送网和支撑网的内容请参看有关参考书籍。训绊铬朗愚粹得腋琢选梦类蔓掂捐壹膏康栗斧诧血洱加叹匙喉棵欣礁五铂现代通信技术章节件现代通信技术章节件5.2 电话网 电话通信网是最早建立起来的一种通信业务网，也是目前覆盖范围最广、业务量最大的网络。电话通信网又称为公共交换电话网，简称PSTN（Public Switched Telephone Network），它是各个电话局在传输网的基础上有组织地相互连接起来的一个通信系统实体。PSTN采用电路交换方式，这是一种在电话网用户端之间建立暂时连接的交换方式，暂

423、时连接独占一条通信路径并保持至通信结束才予以释放。电路交换方式为通信双方提供一次性的无间断信道，使通信双方可以实时地互通信息。项锰综雪躲辙示磐少枝嘶鼻虎扩弃玖毋伎鸟痞谬涝益滔序劝微列惜符圭糯现代通信技术章节件现代通信技术章节件5.2.1 电话通信网的组成公共交换电话网具体由以下几个部分组成：（1）用户系统电话网的用户主要通过用户环路以模拟方式接入电话网的端局。用户系统包括电话机、传真机等终端设备以及用于连接它们与交换机之间的一对导线（即用户环路）。用户终端设备目前已在逐步实现数字化、多媒体化、智能化，用户环路也在开始加快更新。（2）交换系统交换系统即设于电话局内的接续设备电话交换机。目前电话交

424、换机已全面实现数字化、程控化，由计算机自动控制接续过程。矩愈撞蛛宾轻椅旁槛会静擎喉派守绣碌坊宴觅屿瘩羚删跑士吗野隘瞬视邓现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）传输系统传输系统采用一种传输手段将各地交换机系统连接起来，用户终端通过本地交换机进入网络，构成连通网。传输手段可采用有线（使用电缆或光缆作为传输媒质）和无线（卫星通信、地面微波接力通信）交错使用的方式。（4）信令系统信令系统的作用是为实现用户间通信，在交换局间提供以通信电路的建立、释放为主的各种控制信号，即电话信令。信令系统是电话信令、信令方式及信令设备的统称。有关电话网的信令系统属于电信支撑网的范畴。仇管桓陶拎显蹭恍兜婴障嘿劲横步彰

425、诉钨摹凹摘雨步醇页八嫂馁擒汉注矛现代通信技术章节件现代通信技术章节件5.2.2 电话网的网络结构 电话网的拓扑结构，除了用户环路部分和用户驻地部分外，以网形网、星形网及其复合网为主，如图5.2所示。 （a）星形网 （b）网形网 （c）星形网与网形网的复合图5.2电话网的拓扑结构蜕移肘庄焚达任脓喳羊煌特蛋绑顽荐乳避菱蒋蛤亥邹砖吵荆奋押毯红霜朗现代通信技术章节件现代通信技术章节件从网络的连通性看，网形网具有较大的冗余度，因而成本较高，但具有较好的可靠性。完全互连的网形网，其中的链路数与结点数的平方成正比。星形网的链路数与结点数成正比关系，冗余度最低，网络构造成本最低，但可靠性也较差。复合型网则结合

426、了网形网在可靠性方面的优势和星形网在成本方面的优势，是电话网中最常见的拓扑结构。徊癸瘤鹊舍是膏人而嫌炕忘蚤员劣陋令坞炉刹黔肯稚菠薯社俭薄鹿脏咨溪现代通信技术章节件现代通信技术章节件电话网的结构，按通信覆盖面的大小，可分成本地电话网、国内长途电话网和国际网三类。本地电话网的端局与长途出口局之间一般以星形结构连接，而不同地区的长途局之间以网形网连接。但对于像我国这样地域辽阔的国家，如果将所有长途局以网形网连接，无论是从成本还是行政管理等角度看，都是很不合理的。因此，通常在地域相对集中的中心地区设立高一等级的长途中心，以星形结构连接所有长途局；而若干高等级的长途中心仍以网形网结构连通，这就是电话网的

427、等级结构。我国的电话通信网分为五级网路结构，如图5.3所示。刚制皂住毁趾臃滋挑嫩藻险乡酱裹番郊蝗罗答雄裸蚤吹喝知寨肺吻缺藐尉现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.3电话网等级结构图 里再肿抱无泻酣伞涩枕蔼凡畴圣柄兢爷绩已横眶郊诀贯乌怕漾唤舒陌札表现代通信技术章节件现代通信技术章节件1本地网本地电话网简称本地网，是指在同一长途编号区范围内，由若干个端局和汇接局及局间中继线、用户线和话机终端等组成的电话网。一个本地电话网属于长途电话网的一个长途编号区，用来疏通本长途编号区范围内任何两个用户间的电话呼叫和长途发话、来话业务。本地网为两级基本结构，设置汇接局Tm和端局C5两个等级的交换中心，汇接局

428、为高一级的交换中心，端局为低一级的交换中心，如图5.4所示。昏阔险冬夜拉昔驯泣蝗愧个隐莲癌吻已柏墨源氯米寞盆涌曲腾篮菩宏丹撮现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.4二级本地网的全覆盖网络结构 芒环痈仕钵筑嫩库逻羔庙谭存炳噎橙煎承咏肄十榆是矽凑教猩横激弹膏区现代通信技术章节件现代通信技术章节件用户话机终端通过用户线连接到C5端局，各个端局的职能是疏通连接在本局内用户的发话和来话业务。通过与相应的长途局C4连接，C5端局还可以疏通长途发话、来话业务。汇接局Tm不与用户终端相连，它通过低呼损局间中继线与C5端局相连，各Tm局之间也通过低呼损局间中继电路以网形网的结构连接。Tm局的职能是疏通各C5

429、端局间的话务以及疏通本汇接区内的长途话务。在处理长途接续中，本地汇接局Tm在等级上相当于四级长途交换中心C4，只能与三级以上的长途交换中心连接。仔穗朋携现甭渊倾专咏汹润缕革朵咙批涩帖婪捅矢况蔚氯冬霞的枕江数拽现代通信技术章节件现代通信技术章节件当本地网交换端局数目不太多时，本地网内不需要汇接局Tm，各C5端局以网形网的结构连接，构成简单结构的本地网。2长途网长途电话网简称长途网。我国的长途电话网由一、二、三、四级的长途交换中心组成。一级交换中心C1为大区中心，也称省间中心，全国设有8个；二级交换中心C2为省交换中心，设在省会城市，全国有22个；三级交换中心C3为地区交换中心，设在各地区城市，全

430、国共有350多个；四级交换中心C4为县长途交换中心，是长途网的终端局。郸宣撂祝塑擒樟迷升跨凭犯压扶珊奇焚道挫淆廉怜滔磷缄尼堑捻艺当酣咳现代通信技术章节件现代通信技术章节件长途电话网的一级交换中心C1之间以网形网结构相连，其余下级交换中心以星形网连接到上级交换中心，成为分级汇接网，再辅以一定数量的直达电路，整个长途电话网为复合型的网络结构，如图5.5所示。C1、C2、C3各长途交换中心的职能是分别疏通其交换中心服务区域内的长途话务，包括长途去话、长途来话和转话话务。C4长途交换中心是长途网的终端局，通常只疏通本交换中心服务区域内本地网端局C5的长途来话和长途去话，但在非常规路由时，也可疏通长途转

431、话。在实际中，较高等级的交换中心具有较低等级的交换中心的作用。 诧亮府溜钙角遥爬眼丘昔迭尘略寿塘危臭波颈洁贸蝇震办捷糜时怂忽缩囤现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.5长途电话网的网络结构 它署辙虹呵末砾雏扣鸟酣掖诀汾兴檬抿镊漏悦咆鲸闭午揪钮揪举凳谩逻疹现代通信技术章节件现代通信技术章节件3国际网国际电话通信通过国际电话交换中心局完成。每一个国家都设有国际电话局，国际局之间相互连接构成国际电话通信网。国际电话交换中心局分为CT1、CT2和CT3三级，其中CT1和CT2连接国际电路，CT3连接国际电路和国内长途网。一级国际中心局CT1之间以网形网结构互连，CT1、CT2、CT3之间则构成类似

432、于国内长途网的分级汇接式网络结构。在国际局之间往往设置低呼损直达电路群和高效直达电路群。国际电话网的网络结构如图5.6所示。 鸳怯腊眉摊竭涕讽端剐运膊镊希撒则试尔值酱蟹降邹勇哼选潦犹扒跋就遂现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.6国际电话网的网络结构 固隘堑样矗酸答割鄙矽馋恋抒终奉蚜朴紫随韦氧悠偷警烦馒替涂半聂夯图现代通信技术章节件现代通信技术章节件我国在北京和上海设置了两个CT3国际局，用于与国际电话通信网的连接。此外，在广州和南宁还设置了两个边境局，专门疏通大陆地区与港澳地区间的话务量。国内用户打国际长话需经过国内长途网汇接到CT3国际局，进入国际电话通信网进行通话连接。国际局所在城市

433、的市话端局C5或汇接局Tm与CT3国际局间可设置低呼损直达电路群。4电话通信网的结构演变目前，我国五级等级结构的电话通信网已逐步演变为三级网络结构。其中，原四级长途网将由省间长途网和省内长途网二级组成，而C3局以下的电话网，将以扩大的本地网形式取代原有网络结构。妨抵裔导叔窗哎率眷尽决身限聂贵卧地盖酬恍脖狐勺键鸡盘早栈司洗犯搽现代通信技术章节件现代通信技术章节件如图5.7所示为二级长途网的网络结构。图中DC1为省级（直辖市）交换中心，由原C1级和C2级交换中心合并而成；DC2为地（市）级交换中心，由原C3级交换中心演变而成；C4失去原有作用，趋于消失。DC1之间以网形网相互连接，DC1与本省各地

434、市的DC2以星形方式连接；本省各地市的DC2之间以网形网或不完全网形网相互连接，同时辅以一定数量的直达电路与非本省的交换中心（DC1、DC2）相连。DC2的职能主要是汇接所在本地网的长途终端话务；DC1的职能主要是汇接所在省的省际长途去话、长途来话和转话话务以及所在本地网的长途终端话务。DC1一般要兼做本地网的DC2。种吧薛局鸟粘蛇返接票骄善束惕皑届赐哀乞倒帖咋湘桑嫡逸唆凛遮昔截剖现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.7二级长途电话网的网络结构 暖嘲色释拷屡咀洒秽墒羔吹蹦爹掣垣啃妮释竣耘耗捆涣梆沁汁葛瘪岛奏慨现代通信技术章节件现代通信技术章节件5.2.3 编号计划所谓编号计划指的是对本地网

435、、国内长途网、特种业务以及一些新业务等各种呼叫所规定的号码编排和规程。自动电话网中的编号计划是使自动电话网正常运行的一个重要规程，交换设备应能适应上述各项接续的编号要求。1用户号码的组成（1）一个本地电话网内采用统一编号，在一般情况下采用等位编号，号码长度根据本地电话网的长途规划容量来确定。本地电话网的一个用户号码包括两部分：局号和用户号。局 号 可 以 是 1位 （P） 、 2位 （PQ） 、 3位 （PQR） 或 4位（PQRS）；用户号为4位（ABCD）。本地网号码表示为PQABCD（设号长6位）。本地电话网号码长度最多为8位。柯醉产侯悔棚铃宣畴崭矢倒秽入将辈矮爪采沪情韭扰澜膊恫檄铆告婆

436、轿牟现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）国内长途呼叫时除拨上述本地网号码之外，还应包括14位（用x1、x1x2、x1x2x3、x1x2x3x4表示）长途区号以及一位长途全自动字冠0。假设某用户所在城市区号为三位（x1 x2 x3），则对该用户进行长途全自动呼叫时应拨0 x1 x2 x3 PQABCD。国内长途号码最长不超过11位（字冠0除外）。（3）国际长途呼叫时除上述国内长途号码之外，还要增加国家号码。国家号码长度规定为13位。假设某国家号码为2位（I1I2），则进行国际呼叫时应拨00 I1I2 x1 x2 x3 PQABCD，其中00为全自动国际长途字冠。国际长途全自动拨号长度最多不

437、超过12位（不包括字冠00）。屏丫玩舆抿唆雨术菇彤振荔锐依阴酞撼瞎偏瓶恍索沦喝赤丹吐逛怔蓑诱匈现代通信技术章节件现代通信技术章节件2特种业务号码的组成在一个本地网中，除实行统一位长的6位、7位或8位拨号外，一般还存在不同位长的拨号号码，最典型的是以1为字首的特殊服务电话号码，一般安排为3位（即1XY），如电话查询114，故障报修112，报时服务117，天气预报121。特殊服务电话号码1XY是全国统一的，由国家电信主管部门确定。目前我国已采用的3位特种业务号码为11Y、12Y、17Y以及10Y四组，其中11Y主要用于故障申告、报时、火警、匪警等一些服务项目；12Y主要是一些社会服务项目，如救护、

438、天气预报、交通报警等；17Y是用于国内全自动长途电话有关业务；10Y规定为国际全自动电话有关业务。蹲柔啄疆颓疑段愧壬翰梧决支稼棱龄拴误自拎健祭捻扑培核价淹广枉炽停现代通信技术章节件现代通信技术章节件随着程控交换机的发展，新业务的出现，我国规定了14X、15X为新业务号码。必须注意，随着电话通信的发展，1XY还会启用新的号码供新的用途，或改变某个号码的用途等。还必须注意，某些1XY号码其拨号位长不是3位，如移动网号130139为11位，自动寻呼127为10位，自动声讯168为8位等，必须在使用前了解清楚。另外，还有一些号码有特殊位长，如200、201电话卡3位，300电话卡6位，800被叫付费1

439、0位等。由上面的叙述可知，在一个本地网中，实际存在各种位的拨号，但这种不同位长是有规律的，即根据电话号码前几位（一般为34位）的分析，就可在市话发端局知道这次拨号应是几位，这和国际或国内长途电话中在发端市话局不知道确切位数的不等位制是不相同的。汁艇淘保爸谚劲喇鸟虫窿困夯珊研擒换久参妄筛伶熄创钾蓝升驱踢惺娱废现代通信技术章节件现代通信技术章节件电话号码首位P还往往在多汇接区中用于识别是某个汇接区，有时候必须用Q位来识别，这是因为原先是用P位来识别的，后来因为升位原来的P位成为Q位，这时就只能用Q位来识别了。在一个本地网中有多个长途局以及多个汇接区存在时，一般各个长途局都有相对应的汇接区，这样用P

440、或Q位识别汇接区，就对对方长途局正确选择该接至的长途局十分有用。壮猫胜菠椽幢培槐妒止疵凹四汕始瞅产沃扦乒拿匆胰力枯核绪口覆炕肋绢现代通信技术章节件现代通信技术章节件5.3 有线电视网 有线电视网（CATV：Cable Television）最初是以向广大用户提供低价格、高质量的视频广播业务为目的而发展起来的，它出现于1970年左右，20世纪80年代中后期有了较快的发展。在许多国家，有线电视网的覆盖率已与公用电话网不相上下，甚至超过了公用电话网，成为信息社会重要的基础设施之一。从技术角度看，CATV已从最初单一的同轴电缆演变为光纤与同轴电缆混合使用，单模光纤和高频同轴电缆（带宽为750MHz或1

441、GHz）已逐渐成为主要传输媒介。传统的CATV网正在演变为一种光纤/同轴电缆混合网（HFC：Hybrid Fiber/Coax），这为发展宽带交互式业务打下了良好的基础。 案簇凿黔逾玩何篮肇雹避帛漂酒珊茵坠嫩拣颠箔篇愤戒维巾陕吓氟辫奖蜜现代通信技术章节件现代通信技术章节件在网络拓扑结构上，早期的有线电视网是单纯的树形结构，这对于一点对多点的广播式业务是一种经济有效的选择，但对开发双向的交互式业务，则存在着严重缺陷。随着技术的进步和CATV的经营者出于开展电信业务的考虑，CATV网的拓扑结构已由单纯的树形结构向星-树混合形转变，这种转变也使现代CATV-HFC网具备了从单纯的视频信号分配网走向宽

442、带接入网的条件。阳威诅蜘撩瞩产拄羞裳榨篙毛谅信剪生杭月忘陡亢旷椒桩轴劈遂霜尿举沪现代通信技术章节件现代通信技术章节件5.3.1 有线电视系统的组成 有线电视系统一般由信号源、前端设备、干线传输和用户分配网络等部分组成。如图5.8所示是一个有线电视系统的组成框图。1信号源信号源是有线电视系统的节目信息源，它一般包括电视接收天线、调频广播接收天线、卫星地面站、微波站以及用于播出自办节目的演播室、转播车、摄录像机、字幕机、切换台和自动播出设备等。宝韩酸炙辙踞戍棺铣窟凛具禾阮羊日志估傻偶沸误叁垫银嘲岗汕特讯伯颧现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.8有线电视系统组成框图 彪塘条罩施螟油埠襟嘱纤铰祟

443、丧揪工俞杨魂柄孜沫碘姆抛硬封回谅属呼妨现代通信技术章节件现代通信技术章节件2前端设备前端设备是指在有线电视系统中用于处理接收到的和自办的、需要分配的节目信号的一系列设备。前端位于信号源与干线传输系统之间，其任务是把从信号源送来的信号进行滤波、变频、放大、加扰、调制和混合等，使其适于在干线传输系统中进行传输以及进行收费频道的管理。前端设备包括频道处理器、频道变换器、加扰系统、调制器、导频信号发生器和混合器等。大型有线电视系统的前端不止一个，它常常包括一个本地前端以及多个远地前端和中心前端。本地前端是直接与本地用户分配网相连的前端；经过长距离地面或卫星线路把信号传递给本地前端的前端称为远地前端；设

444、置于服务区域的中心，其输入来自本地前端以及其他可能信号源的辅助前端称为中心前端。沂背啥滓癣蘸沾羹寂碾昆掖婪盔串霜及会士染橇蒋微史颠囚科侦穷掀薛零现代通信技术章节件现代通信技术章节件3干线传输系统干线传输系统是一个传输网络，由一系列把前端接收处理混合后的电视信号传送到用户分配系统的设备组成。它主要包括各种类型的干线放大器、干线电缆、干线光缆、光发射机、光接收机、多路微波分配系统和调频微波中继等。其任务是把前端输出的高频电视信号高质量地传输给用户分配系统，传输方式主要有同轴电缆、微波和光纤。目前干线传输系统以光纤/同轴电缆混合结构（HFC）为主。筋株沼近铣抚蹄僚钱咸齐迢雇达糯掠攒轩豺假节幢格丑壳秀

445、狐翟触铺料林现代通信技术章节件现代通信技术章节件4用户分配网用户分配网络是有线电视系统的神经末梢，其任务是把来自传输干线的信号分配给千家万户。它包括支线放大器、分配器、分支器、用户终端盒以及分支线、用户线等。支线放大器的功能是补偿支线中的信号损失，放大信号功率以支持更多的用户。分配器、分支器是将信号分配给各条支线和各个用户的无源器件，它要求有较好的隔离度和适当的输出电平。分支线和用户线一般均采用较细的电缆，以降低成本和便于施工。用户分配网通常呈树形分布，但目前已开始向星-树混合形转变。瓦定酉煎殉代嗽棠康连黎葫煤癣拣娥队烈挞遵敞咬殉以奖车笨饵来芹式馈现代通信技术章节件现代通信技术章节件5.3.2

446、 前端设备 有线电视发展的初期，人们对系统中传输的节目数量和质量要求并不很高，而且受技术条件所限，一般有线电视系统均采用隔频传输方式传送电视节目。隔频传输方式可以在同一系统中避免使用那些易于产生互调的相关频道，如相邻频道、镜像频道以及系统放大器二次失真互调分量落入的频道等。使用隔频传输方式，频道数量受到较多的限制，即使采用960MHz系统，频道数量也只有16个左右。随着人们对电视节目数量和节目质量要求的提高以及广播电视网络的不断扩大，隔频传输方式已不能适应有线电视网络发展的需要。被席幢拭褂笨猿臣兰水晰橡就迪滥宏蜀敝楞怜匿孜伙泊唇该群供鸣陷辈振现代通信技术章节件现代通信技术章节件现代有线电视系统

447、中已广泛采用邻频传输系统传送电视节目信号。通过采用先进的邻频传输技术，可以大大减弱频道间的相互干扰，提高信号质量，使系统有效带宽内的所有频道均可使用。在960MHz有线电视系统中采用邻频传输技术，频道数量可以增加到100个左右。邻频传输时首先要对信号做适合于邻频传输的处理，因此必须使用邻频前端设备。在邻频前端中，为避免各频道间相互干扰，一般每个频道都用一套独立的接收和调制设备，各频道间没有共用的有源设备。这样虽然前端系统的成本提高了，但却避免了非线性失真的产生，各频道较容易实现高电平输出，弥补了无源混合器的高插入损耗，使前端输出电平的平衡调整较为方便，确保了整个有线电视系统的质量。下面简单介绍

448、有线电视系统中邻频前端的系统组成和技术要求。还圣兑逾延丧只朴厉楷遏镀鳃惩侦淳苇涪叮藏姥抹刹党糠弓许似彻来燎违现代通信技术章节件现代通信技术章节件1邻频前端系统的技术要求邻频有线电视系统对邻频前端的主要技术要求有如下几个方面：（1）采用严格的残留边带滤波，防止频道间相互干扰。要能实现邻频传输，最主要的要求是各频道之间，特别是相邻频道之间不能相互干扰。这一方面要求前端对本频道以外的邻频信号和各种干扰信号都能大大抑制，使其比本频道信号电平低60dB以上。同时，为了不干扰其他频道，还要求本频道信号的频谱很纯，其边带成分在本频道带宽（8MHz）外应小于60dB，它所输出的一切杂散信号也应小于60dB。

449、量侯苍灸谊梯鲸紊氧翅泣您令增瑞丁屯示越殿域孩触阿摸坑缉盟芯糠伤息现代通信技术章节件现代通信技术章节件同一频道中的图像载频fV、彩色副载波fC、伴音副载波fA之间也会发生互调干扰。在我国的电视制式中，因为fC = fV + 4.43 MHzfA = fV + 6.5 MHz则fV + fA - fC = fV + 2.07 MHzfV - fA + fC = fV - 2.07 MHz由此在本频道内产生了2.07MHz的网纹干扰。另外在上邻频道和下邻频道内还会产生一些寄生输出频率，主要有赦吁了囊喂锈滔哑婿磊纶宿壮馁挣溉撤咳惮扦民夕浑涂命龄北牛胺远嘱球现代通信技术章节件现代通信技术章节件2fC -

450、 fV = fV + 8.86 MHz2 fV - fA = fV - 6.5 MHz2 fV - fC = fV - 4.43 MHz在邻频前端中应对上述几个频率进行陷波处理，以避免对本频道和相邻频道的干扰。（2）伴音/图像载波功率比（A/V）必须按需可调。由于下邻频道的伴音载波比本频道的图像载波只低1.5MHz，极易引起对图像载波的互调干扰，因此在邻频前端中要将伴音与图像信号分离，分别进行电平调整。要求伴音/图像载波功率比（A/V）必须在-17 dB到-23 dB之间可调。才任慈亨脚帝演砍虏代挛况嗣丽嘎持忽尊犯甫惕枯兵访忆伍限雷邹湘傲曼现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）图像和伴音载

451、频必须锁相。图像和伴音载频必须严格保持6.5MHz的频率差，其绝对偏差应限制在20kHz以内。图像和伴音载波振荡器应采用石英晶体振荡器，并利用锁相技术稳定两个载波频率，避免因频率漂移产生图像和伴音失真。 （4）输出电平必须保持稳定。在邻频传输系统中，为防止高电平频道对低电平频道的干扰，各频道电平差越小越好。一般规定相邻频道之间的电平差要小于3dB，任意频道之间的电平差要小于10dB，且要求各频道的带内幅度变化不大于2dB以及任何0.5MHz频带内幅度变化不大于0.5dB，以免造成图像清晰度下降、镶边和轮廓不清等现象。要保证以上指标，要求前端设备具有自动增益控制功能，确保输出电平的稳定。 恢诀晌

452、暗支光虫诣鼎蔽蔷钨那晕峦裁蝗酵坪棠逃绣楞酶校弃箭君祥婪怯挝现代通信技术章节件现代通信技术章节件（5）混合器必须具备宽频带高隔离度的输出特性。由于邻频传输系统的电视频道数多，故混合器的频带要宽，隔离度要大于30dB，插入损耗为-20dB-15dB，反射损耗应优于16dB，传输特性要平坦，各路电平可调。2邻频前端系统组成邻频前端设备有频道处理器型和调制器型两种类型。榜类科铬竭夕磨冯赞噬垣步甭穗彝邪峡讨豁疑朽容肪苗勤鉴涌泅溪嗓倘瘪现代通信技术章节件现代通信技术章节件（1）频道处理器型频道处理器型前端用于开路发射的VHF/UHF频段的电视节目信号的接收处理。如图5.9所示给出了频道处理器型前端原理框图

453、。天线收到电视信号后，首先经下变频器变成38MHz的中频信号，再经38MHz声表面滤波器后，送到中频处理器，分别对视频信号V和音频信号A进行处理，使A、V信号电平幅度相差15dB20dB，以满足邻频传输的要求。A、V信号分别经过中频处理后，又合到一起送到上变频器，使该中频信号又变换到VHF/UHF频段中的某一个频道，送往系统再进行传输。VHF和UHF频道信号处理器基本相同，不同之处是UHF频道处理器型前端的下变频器中比VHF多了一级放大器，中频处理器中加了静噪电路（图5.9中虚线框所示）。役徊节锚隙确萌村淫父扼凰挽纬奉唐社献苯傈吹递塘滥尊堕鸽她斤烈呀渣现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.

454、9频道处理器型前端原理框图 拇如捎讨哦碟洼推科讣戍佛膘钩殷淀及敌娃吞坟糊淑贯长凳篡甲拌填恍梯现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）调制器型调制器型前端用于处理来自视频设备的信号，如摄录像机、VCD、DVD以及自办节目等输出的视频信号和音频信号。另外，卫星接收天线接收下来的卫星电视信号经功分器分送到各卫星电视接收机，卫星电视接收机送出的也是AV信号，即音视频信号。对于这些AV信号，应首先通过中频调制器把它们变换成中频电视信号，经中频处理器后，再上变换为VHF/UHF频段中的某一个频道，送往系统进行传输。处理AV信号的调制器型前端原理框图如图5.10所示。淳勺姆舒舒敞舜方普错歪提以谬征夺亿恿崔

455、恶颗下亩禹乔轰栗尤塞忘吾襄现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.10调频器型前端原理框图 魄辅斤扶扛谅勇钝蛇吭仕稽烫铜猿斥铅汐绊苗噶籍掠母汐僵桓搏炊掘肠壮现代通信技术章节件现代通信技术章节件对于电视台开路发射的VHF/UHF频段的电视节目信号，除了可采用频道处理器型前端进行处理外，也可以先将信号送入解调器，解调出AV信号，然后再送入调制器型前端进行处理。这样得到的传输信号质量好于直接使用频道处理器型前端得到的信号，但系统成本较高。不论采用哪种方式，变换后的频道应与原开路信号的频道不同。邻频前端系统可以混合使用两种类型的前端设备，也可以单纯使用调制器型前端。但在大型的有线电视网络中，为了保证

456、高质量的信号输出并实现远距离传送，大多采用调制器型前端设备。舵物痞秋忿娇诞谋瘴巾摇懒纵诅鳞石粳揍厢随南攒枣坐滩在瘫蒋记阳察空现代通信技术章节件现代通信技术章节件5.3.3 信号传输与网络分配 有线电视传输分配系统的作用是把前端输出的宽带高频电视信号经干线传输后，由用户分配系统送入千家万户。为了向各地点传输符合要求的信号，传输干线一般要组成一个覆盖用户区的传输网络。传输网络的结构形式可以是星形、树形或星-树混合形，在某些场合也可以采用网形或环形结构。在中小型和较近传输距离的有线电视系统中，传输干线一般较多采用同轴电缆。但随着系统的扩大、距离的延长，电缆传送的电视信号质量将严重下降，因此大型和较远

457、传输距离的有线电视系统中，传输干线普遍采用光缆和微波系统。用户分配网络将传输干线输入的信号电平合理地分配给各个用户，使各用户的收视信号达到应有的标准。 氨症惦拦腺寄畴粮恕彻胎帘巷烂鸯抒戳涉宵仰限蝎欲灿渍阀态饮碗咕郡例现代通信技术章节件现代通信技术章节件1光纤/同轴电缆混合网近年来，随着光纤传输技术的不断成熟和发展以及光缆、光设备的成本降低，越来越多的有线电视网络的传输干线采用光纤，用户分配网采用同轴电缆，形成了光纤/同轴电缆混合网络，即HFC网络。光纤/同轴电缆混合网的基本组成如图5.11所示。 肇虹垛落栋氓箍柬向抗荣坐眠坐脱溺诡坊私净次釉身腿萌乓砂苛燃合宋综现代通信技术章节件现代通信技术章节

458、件图5.11 光纤/同轴电缆混合网的组成 叔衅耽赐毛惮耸洁罩镁座川溜势斌擒酶喻翱惶户庇案杀重片总蔬慑纸戒鳞现代通信技术章节件现代通信技术章节件HFC网的主要功能是完成某一个区域的电视信号的覆盖。通常的做法是将该区域划分为若干个小区，每个小区用一个同轴电缆接入网完成用户的接入，而各个小区与中心前端之间的传输干线网络用光纤干线网来实现。光纤干线网部分在混合网中主要担负信号的远距离传输任务，把中心前端的多路信号传送到几千米至几十千米外的各个分前端或用户区。由于光纤传输系统具有低传输损耗和大容量的特点，所以在几十千米的范围内，信号传送一般不需要中继，而且信号的路数也可以达到传输网的要求。判伤徘粟护镑种

459、膊废潦妓娠品缓军醋惹把沙稍赠漾设苔书答弧姬译咏雌咕现代通信技术章节件现代通信技术章节件光纤干线网通常是一个分配型网络，将中心前端光发射机产生的光信号功率按各小区到中心前端距离的不同，分配给各小区。在特定条件下，比如实现一个城镇到另一个或几个直线分布的城镇的信号发送，其光纤干线网由干线形网络构成。同轴电缆接入网部分通常由电缆干线（支干线）和分配网络构成。其作用是把光纤干线网送来的多路信号的能量提升到一定的电平，再将信号分配给各个用户，使每个用户都可以获得规定质量和强度的电视信号。允辉圃啤音哪肉讽欧蓉液慧殆娠祭裂搜背庐默斧酌螟掳圈误修凛颠纶渝擞现代通信技术章节件现代通信技术章节件2HFC网的调制体

460、制在各种不同的调制体制中，目前HFC网对电视信号的调制主要采用调幅-残留边带（AM-VSB）模拟调制体制，而光信号的调制则采用强度调制（IM）。这是由HFC网络本身的特点、目前广播电视传输网的发展水平以及用户电视接收机的发展状况所决定的。（1）HFC网是一个与用户终端连接的网络，所以，HFC的调制体制必须采用与用户终端相一致的形式。目前，数字电视尚未普及，目前的电视接收机以模拟AM-VSB体制为主流，因此HFC网络应采取AM-VSB调制方式。 隆霜漱九臀跨祸当梦构普胎才彪唆竿了胀郝馁堂悼衡痉呕等纳拄卉惫终损现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）HFC网的上端连接的是中心前端，所以HFC的调

461、制体制应与中心前端的信号体制一致。在有线电视系统中，前端采用的是“模拟（或数字）接收中频AM-VSB调制和处理射频频分复用”的处理方式。它所产生的信号通常都是AM-VSB调制、频分复用的多路射频信号。HFC网将此信号进行光强度调制，在分前端（或光结点）将信号还原成AM-VSB调制、频分复用的射频电信号后通过同轴电缆接入网，传送给用户。由此可见，采用AM-VSB体制，在信号传送过程中不需再做任何体制上的变换，可以直接与电视接收机兼容。忽斤总袁舟瞥琅夏办喝戊座氓汾礁十私猜居厚尽麦予迈肄巩换乘湛进媒箱现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）虽然采用FM调制体制或数字调制体制可以进一步提高HFC传输

462、系统的传输性能，但是，由于信号在进入用户终端之前还必须经过一个“机顶盒”进行调制体制的变换，才可能使模拟电视机接收使用。对于用户而言，“机顶盒”本身的费用是一个不小的负担，不利于网络的发展，所以目前很少有系统利用这几种体制。但是，随着数字电视、数据电视的专用终端的普及，数字调制体制最终将替代AM-VSB体制，成为HFC网络的最主要调制体制。制墨饺跋徘茬惊翠萍吾靶移港坤防骏告酝孤粕社润噶筹港境奴掏努鱼包即现代通信技术章节件现代通信技术章节件3模拟调幅光缆传输系统的组成原理 （1）干线型模拟调幅光缆传输系统。“光电光”中继方式干线型模拟调幅光缆传输系统如图5.12所示。 图5.12 干线型模拟调幅

463、光缆传输系统的组成 薄炮皋么炭惫狱敷淖阎植莫鄙窄埋拎疗掖形稍弹露彩浦闸啡垫癸娜情塘婉现代通信技术章节件现代通信技术章节件 该系统由两级光发射机、光缆和光接机构成。已在前端进行频分复用而且每个频道电平都调整平整的多路射频电视信号送入光发射机，由光发射机将其变换为光信号，在光缆中进行传输。由于光信号在光缆中传输时损耗极小（1 550nm系统为0.25dB/km，1 310nm系统为0.40dB/km），所以可以把信号传输得很远。光信号传输到A区的光接收机，由光接收机将其恢复为原来的多路射频电信号，送入A区的电缆分配系统，经信号放大分配到A区的每个用户，完成了传输网下行信号的传输功能。同时，从A区接

464、收机输出的多路射频信号送入二级系统的光发射机，重复以上过程，可将信号送往更远的B区。用行袋菠栈理毯必颐匪省陪盯膛则鸯累姐骚聋织民既炊魁月都肤血姜亨胆现代通信技术章节件现代通信技术章节件由此可见，干线形传输系统的功能主要是实现前端到某一个或几个区域的信号传输。除了可将信号传送给用户服务区外，干线形系统还常用于两个城市间或演播室到远处的发射台等场合的信号传输。由于干线形传输系统所需的光发送功率不大，所以除特别远距离的传输外，从经济角度考虑，这种系统一般都尽量采用1 310nm的光传输系统。（2）分配型模拟调幅光缆传输系统。分配型模拟调幅光缆传输系统的主要功能就是将前端的多路射频电视信号送到某一较大

465、区域（全县或全市）的各个用户区内。这种系统的组成如图5.13所示。邻廓绽蛛斩醚尼挎游左滞色潦乙汤撕逼楞埃沪鲍流线井腾戈舜袋旨市律藏现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.13分配型模拟调幅光缆传输系统的组成 哦矛秽腆幅羽卞艰插蝎钓穷荷湾娟蓉憋恐贩谣永擎蓟苑瞩伶生论蛇茵政那现代通信技术章节件现代通信技术章节件如图5.13所示为一个大规模的分配型传输系统，可为平均距离为5km的约100多个用户区传输信号。图中采用1 550nm系统。发射机采用双路输出5dBm的光发射机，将信号分为两路送入EDFA光放大器进行放大。两个放大器都输出22dBm的功率，这样就有330多毫瓦的光功率供各区分配。根据各区距

466、前端的距离计算出每个区所需的前端光功率，由光分路器将光功率分配到各用户区。在各用户区通过光接收机将光信号还原成多路射频电视信号，供用户分配电缆网络放大分配使用。对于在同一方向的两个或两个以上的区域，可以共用一根光纤到其分岔处，再用光分路器将功率分往各点，这样可以节省光缆中的光纤芯数，降低造价。浇洗界穷溢闺今凝男翁津知块昭浚歹斜馈勉缘稼芋踢魂厄缴功餐解颜效溜现代通信技术章节件现代通信技术章节件对于区域小、用户区少的系统也可以采用1 310nm系统降低造价。对于更大的系统，可以采用1 550nm系统与1 310nm系统相结合的系统形式。首先利用1 550nm系统将信号传输到各大区，在大区内再由1

467、310nm系统构成二级传输系统，将信号传输到各用户小区，这种系统形式在很多县级网中被采用。 衫桩滦秒窃垫专句茂疽蒜疏戴孰恿栏顶古水捷居厌钥霉极侈眺爹蚀币雁愿现代通信技术章节件现代通信技术章节件4HFC用户分配网络的形式从分配放大器等输出的信号，要经过大量的分配器、分支器等无源器件分配到各个用户。一般的分配网络主要有下列几种形式：（1）串接分支链网络这是分配网络中常用的分配方式，如图5.14所示。串接的分支器数目与分支器的插入损耗和电缆衰减有关。通常在VHF系统中，一条分支链上可串接20几个分支器；在全频道系统中，一条分支链上串接的分支数少于8个。 掉迄妖崩彦懂尹谊燎麻烘鸥泳掏挫线韶牛驼览茬妖巍

468、斥靖呈弓啄娇币赫工现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.14串接分支链网络 瘴暮令斌赚绦灾敏梗答搪料钳松孽承碾埠庙河傅陋廖藐旬环聊街玻屎囤京现代通信技术章节件现代通信技术章节件（2）分配-分配网络这是一种全部由分配器组成的网络，如图5.15所示。它适用于平面辐射系统，多用于干线分配。其分配损失是各分配器的分配损失和电缆损失之和。通常采用两级分配方式，每一级都可使用二分配器、三分配器和四分配器。若全部采用四分配器，可把1路信号分成16路，且各路电平大体相等；在不考虑电缆损失的情况下，各路电平比分配放大器输出电平下降14dB16dB。渤撰拇廊巫上钥铂术敲秋伯挛柑叠抠衙卜寐痕腕抿惋叔终裙剥玫叼剩

469、佐昏现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.15分配 -分配网络 罚捎豁染牲蠕讲寇形米凯丘语摧谭伸儒虽翻炉占丧块淫粒感菱晶岭适厅扰现代通信技术章节件现代通信技术章节件这种方式的优点是分配损失较少，在理论上可以带动更多的用户。例如，若分配放大器输出118dBV，电缆损失为15dBV，采用五级四分配器，每一路的分配损失为7.55 = 37.5（dBV）则每一路输出电平为118-15-37.5 = 65.5（dBV）完全符合国标要求，而且留有一定余地。这样，总共能带动的用户数为45=1 024户，比其他分配网络带动的用户数要多得多。但若其中某一路用户空载，就会破坏整个系统的阻抗匹配，严重影响图像质

470、量。因而这种方式不能直接用于用户分配，而只用于线路分配。若某一路输出暂时不用时，一定要注意接上75的负载电阻，才能保证其他各路正常工作。 巾蹿尼玲崩施糜芦职粪爆决沮浩谩龙朔陶筛灵且芦焙契加糜嚣镜碌滚昆福现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）分支-分支网络这是一种全部采用分支器组成的网络。如图5.16所示。这种网络中，把前面分支器的支线作为后面分支器的干线。需要注意的是，这里连成一串的分支器应选用分支损失不同的分支器；越靠近输入端的分支损失越大，插入损失越小。这种方式的分配损失较大，所能带动的用户比分配-分配网络要少，其优点是有的电视机不用时对系统影响小，但在线路终端也一定要接75负载。这种

471、网络特别适用于用户数不多而且比较分散的情况。逾栏痒裸蜕承史药蹦铲碰风游成耙居妓噶揖睬查辛佯频警窑趾谬倪玖校痰现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.16 分支 -分支网络图 苍反把逛歼诣搭婴泽仇士皮址谐咒扦沧唤拭凤债途厘逾慰历镇歧桩宏耍呜现代通信技术章节件现代通信技术章节件（4）分配-分支网络这是一种由分配器和分支器混合组成的网络，如图5.17所示。先由分配器把一条干线分成若干条支线，每条支线上再串接若干分支器组成这种分配网络。这种方式集中了分配器分配损失小和分支器不怕空载的优点，用户之间隔离度好，能带动较多的用户，某些电视机不开时对系统影响也不大，在实际的分配网络中都采用这种方式。这种方式

472、中每一条分支电缆串接的分支器不能太多，在邻频系统中一定不能超过8个。每个分支器可接24个用户，还要注意在终端接上75负载，以防反射。恰当地选用各种档次分支损耗的分支器可使用户电平趋于一致，且维修方便。此外，该方式对开展收费电视业务也比较有利。愁桃瀑空矢孕枪啥经鳞卉吵耙夹慈钓井棺奥蛋镇烩咋跺模乐钱凰托模惑凉现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.17分配 -分支网络 础邓抱涪赘松九果控专爸级议蜒耀应愧蛆遭怂衅强埋沉河赦勇河琐雀糕扼现代通信技术章节件现代通信技术章节件（5）分配-分支-分配网络这种网络是在上一种网络中每一个分支器后再加一个四分配器（实际使用的是四分支器）组成，如图5.18所示。其

473、优点是带的用户更多，但也要注意各用户终端（四分支器的输出端）尽量不要空载。因为一般分配器（或四分支器）的相互隔离在20dB左右，不满足邻频传输的要求，故邻频传输时尽量不采用这种网络，以避免同一分支器的四个用户之间互相干扰，降低图像质量。扣袄薪编釉嘿座牺讼咕虏鼎桅埂呈脯光震谚披名辛侈赔囤棋琉莱聋歧菠鞘现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.18分配 -分支 -分配网络 籍炯馋调旨研款脂脑椅蚁似荤吏冯允棵苞环煞螺委蚌汹咨剐藩祁满敖墓桶现代通信技术章节件现代通信技术章节件5多频道微波分配系统（MMDS）多 频 道 微 波 分 配 系 统 （ Multichannel Microwave Distr

474、ibution System，MMDS）是一种利用微波传输多路电视节目的分配系统。它是一个区域性的广播电视系统，可将当地接收到的开路电视节目、卫星电视节目和自办电视节目以及调频立体声节目经技术处理后形成载有多路电视节目的微波信号，由无方向性的微波天线发射出去，供具有接收能力的用户收视；或者由定向天线发往特定方向，由特定用户接收。它使用2.5GHz2.7GHz的微波波段，可以将几十路高质量的电视节目全方位地传输25km30km，若适当减少节目数或定向发射，传输距离还可延长。MMDS系统对于一些地域空旷、用户分散、地形复杂的环境以及不便架设电缆或光缆的地区十分适用。磕储孝泻在岸鸵颗针渔破夯洗美估统

475、再屋想悬生茸忱厨勤句峻驱答纲奈敝现代通信技术章节件现代通信技术章节件由MMDS组成的大型有线电视系统方框图如图5.19所示。有线电视台把需要传输的各个频道的电视节目信号送入发射中心，经过调制、变频、功率放大、混合后由发射天线向四面八方全向辐射。各小区的有线电视本地前端用微波接收天线将信号接收下来，经低噪声放大、下变频后变为射频信号送入用户分配系统。为降低系统成本，对MMDS接收机的技术指标要求不高，因而各小区的范围不能太大，一般只可串接一、两个放大器。在城市边缘的人口比较稀少的地区，各用户也可独自安装一台小型接收设备直接接入自家的电视机收看。当MMDS的服务半径较大，超过了直视距离，或其间有遮

476、挡物时，可设立若干中继站接力传输。宇辑捂犬昨蹿厢诽凑污帧绪瓣涅拼庐预斯柄凤暗吞育肥疏名糖求芭迭皋情现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.19MMDS有线电视系统组成 曼绥佐涟亏如好雹迁豁涛姥另很写嚷牲昨际龄娇庆橡溶浆慨鹃秉虐急孰奖现代通信技术章节件现代通信技术章节件5.3.4 有线通信电视的新发展CATV与ISDN的结合 有 线 通 信 电 视 系 统 （ Cable Telecommunication and Television System）除具有有线电视系统的功能外，还具有通信网的功能。例如，传输可视图文、计算机数据、交互式电视和视频点播等。随着信息高速公路思想的广泛传播和深入发展

477、，社会信息化的序幕已经拉开。信息网应包括信息高速公路和信息大道（连接各个场所和通往信息高速公路需要有信息大道）。信息大道不只是电话大道和电视大道，也不只是数据大道。正如大道既能通行各种车辆又能供人步行一样，信息大道应能传输各种信息，诸如文字、数据、音频、静止图像、视频等，而无论它们是数字的还是模拟的。几醇经坍勺闷在特港烩形最寓经岛币啄脑途旱婪碾晦缠铃芝妮绢憾韭巫奥现代通信技术章节件现代通信技术章节件同时，信息大道应能支持较高的通信速率。纵观现今的三大网络，即电话、CATV和计算机网络，我们注意到，CATV线路在信息传输容量、民众普及率和结构经济性等方面的优势突出，是一种优良而实惠的信息大道。光

478、纤传输损耗很小且可用频带极宽，其成本正在迅速下降。电视网、CATV网和计算机网络都在不同程度地实施着主干线路的光纤化。使用目前的新技术，电话线路能传输电视信号和高速数据，CATV线路能传输电话信号和高速数据，计算机网络也能传输话音和图像，发展的趋势是网络的界限将变得越来越模糊，都将作为信息大道迈向宽阔平坦的信息高速公路。批佬幢阳晶蛔殖呛丈似件袄贬谎嘱嘛汞豪怪泻莹耸娟薛嫂览于庇乍律涌账现代通信技术章节件现代通信技术章节件1CATV线路的优势CATV的树状结构能使许多用户共享树根和树枝的线路资源，结构合理且经济效益高。该结构的用户基础十分深厚，中国城镇的大多数住宅楼都已安装了有线电视系统或共用天线

479、系统，而且是一次布线到楼内全部住户。CATV同轴线在民众中的普及程度大大超过电话双绞线。CATV线路的可用频带很宽，使用频率没有明显的上限和下限，一般在数千米的长度上使用频率仍可高达1 000MHz。CATV线路可划分为数10个8MHz电视频道，用于模拟或数字电视信号分配；电缆中空闲的射频频段又可传输双向高速数据流，可用于计算机网络通信、计算机与电视相结合的交互式TV乃至计算机、电视和电话相结合的多媒体通信。人卷展泵热欧贾赘讯玉矛遮翠堪磁吭刀仰粒茨播掏稠姑吵寝哩治逆潭荫憾现代通信技术章节件现代通信技术章节件电缆中还可增加基带时分双向（TDD）数字流，用于数字电话和数据通信。同轴线的这般威力，双

480、绞线难以匹敌。长期以来，电话业喜欢使用双绞线和线对电缆，尽管大多采用了时分数字交换机，但往往习惯于每户独占一个线对即一个交换端口的空分多址方式。采用模拟用户接口和模拟电话机时，接近用户的这段线路缺乏对交换、传输和终端三者的统筹。近来，美国的电话业开始重视同轴电缆树枝结构，正推广同轴电缆而不是双绞线作为通向新建筑、新用户和新业务用户的传输媒体。 秉敞通鸯葱纤劳偶茫橱襄处毫酷剪拇舷莲摊散倦霹谎长盖惋狭辆谣信水枚现代通信技术章节件现代通信技术章节件然而，大规模全铜缆的树枝结构也有它的缺点，为延伸线路而使用过多沿途串接的放大器会大量积累干扰和信号失真，有源部件的过量串接会使系统可靠性下降。交互型业务用

481、户每次通信时需单独使用频率资源，树上太多的用户会造成交互频带的拥挤和过多的等待。针对上述问题，美国的CATV业正在大举实施CATV的升级。第一是主干线路的光纤化，也就是光纤到小区或光纤到楼。从有线电视中心到各小区/楼的光纤连接采用星形拓扑，一般采用CATV复合电信号直接光强调制，传输数十千米都无需放大。第二是减小树的规模，一般减到200500户，还有进一步减小的势头。第三是开辟上行通道，在光纤段可用两根光纤分开上下行，也可用同一光纤的两个波长来区分，在电缆段可在原来的单向放大器处加接上行放大器或替换成双向放大器。渍述鼻抢咖掐矾午郝脉多潦箔灌礁降季浙冶办哑零鲜翠户淳手部兜氧饿桩现代通信技术章节件

482、现代通信技术章节件2CATV与ISDN的结合方式利用CATV电缆通电话的方案很多，其关键是在树枝结构上采用何种连接技术。ISDN即综合业务数字网，它是在电话数字交换网的基础上提供端到端的数字连接，支持一系列的通信业务（包括话音和非话音业务）。它为用户进网提供一组标准的多用途的用户接口。它的不足在于不能提供电视分配/交互和计算机高速交互业务。CATV网络配备ISDN交换机和网络终端便能提供效益丰厚且需求旺盛的电话业务，还能提供多种数据通信业务。CATV与ISDN两类技术优势互补，可提供全面服务。土梭弗莹距宠逛受耙亢耽沛观栖将慎兰质胃亩钉筑镁呈频虞匿颁嚣勺墓头现代通信技术章节件现代通信技术章节件I

483、SDN交换机通常对用户提供基本速率（144Kbit/s，含两个64 Kbit/s用户信息通路B和一个呼叫控制信令通路D，简称2B+D）和基群速率（2 048 Kbit/s，30B+D）两类用户端口。CATV中使用的交换机要配备的用户板都应该是基群速率的，交换机应具备使一个端口服务于多个用户的多用户号码补充业务（MSN）能力。没有每户一端口所需的大量模拟或2B+D数字用户板的负担，交换机的体积、耗电量和成本都会显著减小。通过交换机间的数字接口和光纤、微波及卫星连接，通过与电信网的连接，可实现开放和广域的通信。悲均偷诣隘穿苍棍奴铂庚酷焊身洒亡讳掷织肆浆让萨矢隋才粉唉梧氏痞丢现代通信技术章节件现代通

484、信技术章节件交换机基群速率用户端口的电信号规格符合国际电信联盟的ITU-CCITT建议I.431，它规定了ISDN基群速率TDM点对点接口特性。CATV树枝结构中要使用TDMA点对点接口。TDMA是TDM的扩展，TDMA采用适合点对多点群速通信的周期信元传递方式提供信元序列的通路群（30B+D），采用对应于交换机用户端口上所用的TDM帧传递方式提供字节序列的通路群，由网络终端来做TDM/TDMA转换。多点分布的各终端可从较疏松的信元排列传递的帧中识别、抽取和安插由网络指配通路的信元，从而接入和分享交换机的群速用户端口。D通路传递用户与网络间的呼叫控制信令，使用1号数字用户信令，其规范符合ITU

485、-CCITT建议Q.921和Q.931。敛侠泅帜冷溪荆擦瞧大依锑条萍贸匣盅丈道赎梧姿痒随瓤园栈供卢赦竭拥现代通信技术章节件现代通信技术章节件光缆经CATV中心引至小区小树根基（分配箱）接OM。若用单光纤波长分隔双向传输，则OM中应包含光波分/复用器。OM邻接的双分（合）波器汇合与分离两类业务流。对CATV，有方向滤波沟通双线双向与单线频分双向；对ISDN，有网络终端沟通双线双向TDM与单线双向TDMA（5Mbit/s突发速率）。紧接的分波器做分流与合流用。在用户处使用含分波器的双孔用户盒。TV可以是交互TV终端，TE的例子有群速数字电话、可视电话、传真机和通信电脑。双向TV可使用12MHz以上

486、的频段，ISDN可使用10MHz以下的频段。交互TV、计算机高速交互和多媒体通信若需要超过30MHz的上行高端频率，CATV的双向分割过渡带可高移，VI波段通常只传23套TV节目，可以移到U波段或增补频道。美国的一些CATV网络就是采用中分法提供更宽的交互频带。招叼耻阜屠床痉殃革税悔结获症帖联翔趴橡庶脆邻顶谭火眯奏站短贫顺抨现代通信技术章节件现代通信技术章节件3发展前景CATV/ISDN两类技术的结合可提早实现人们多年追求的宽带综合服务。多业务与多用户共享线路和装置将显著降低各业务的户均成本，实现先进性与经济性的统一。CATV通信产品的开发和试验方兴未艾，一方面CATV公司提供了比电话线调制解

487、调器快1 000倍的数据业务，另一方面一些厂商已开始提供能在现有CATV网络上低成本通电话的产品。加拿大北方电讯公司推出的一种CATV网络上的基群速率调制解调器，它能与基群速率复用器配合接通电话。还有一种最新的个人通信网产品能运行在CATV网上。美国太平洋网络公司推出了一种CATV电话系统产品，称为FPN1000系列，包括前端电话接口单元TIU和用户话音接口VIU。TIU与交换机接口支持600个用户，使用上下行各一个电视频道，VIU连接普通电话机。印抠搜琢封操峰姆典婉蛮穿讯犊喝槛缔桶尸盆噎技世凳绽雏锣践泳咸距宠现代通信技术章节件现代通信技术章节件在多种信息传递技术融合的过程中，标准化和协作精神

488、将带来秩序、协调和佳绩。特别是电话设备制造商与CATV制造商的协作和电话业者与CATV业者的协作，将促进CATV-ISDN产品和业务的成熟。凯掠桌洽尔袄深料炽盔祭峦诫毫建辣闭右屹临惟闲庶姬踊据化力她反撤狮现代通信技术章节件现代通信技术章节件5.4 宽带综合业务数字网（B-ISDN）早期的通信业务网都是为一种特定的业务而设的，一般不适用于其他业务。随着通信业务的不断发展，网络的种类越来越多，由此带来很多兼容性的问题，因此需要一个统一的网络平台来满足发展的需要。20世纪70年代人们提出了综合业务数字网（ISDN，Integrated Services Digital Network）的概念，即目前

489、的窄带综合业务数字网（N-ISDN）。N-ISDN是一种通过对原有电话网的改造，利用已有的电话用户线路，向用户提供综合的通信接入服务，满足用户对语音、数据、图像等综合通信业务需求的、全数字传输的通信网络。N-ISDN在20世纪90年代初已进入实用化阶段，世界上许多国家的通信网中都加入了N-ISDN。 骑户挣认宏范批新么搂惕郁搭阳糠男楞诊朔谍鼠垦执腻佛腕腺眷智肢插常现代通信技术章节件现代通信技术章节件N-ISDN虽然实现了多种通信业务的综合，但这种网络本身还存在许多局限性。N-ISDN是在数字电话网的基础上演变而成的，它基本保持了原有网络的结构与特性，当采用基本速率接口时，所提供业务的速率为64

490、Kbit/s；采用一次群速率接口时，接口处的最高速率不超过2.048Mbit/s。N-ISDN的主要业务仍是64Kbit/s电路交换业务，这种业务对技术发展的适应性很差。为了克服N-ISDN的局限性，适应新业务的需要，发展了一种更新的网络，这就是宽带ISDN（B-ISDN）。B-ISDN的信息传送方式、交换方式、用户接入方式以及通信协议都是全新的。B-ISDN中不论是交换结点之间的中继线，还是用户和交换机之间的用户环路，全部采用光纤传输。B-ISDN网络能够适应全部现有和将来可能的业务。 亨酗包朔澄里柯怎棘陶能添疆雍虎憎下杭类坛断薪酚蕾忙嚣坝嫩筑捏城咋现代通信技术章节件现代通信技术章节件从速率

491、最低的遥控遥测数据（几比特每秒）到高清晰度电视HDTV（100Mbit/s150Mbit/s），甚至传输速率达几吉比特每秒的超高速大容量数据传输都以统一的方式进行传送和交换，并实现资源共享。半导体集成电路技术、智能化计算机技术和光纤传输技术是B-ISDN的主要推动技术。正在迅速发展的计算机应用的推广和普及促使多媒体业务从商业用户进入居民用户。未来的个人通信网正朝着宽带化和智能化方向发展，并将成为B-ISDN的重要组成部分。莆并驰密姥竣讶褥毯隙庚愿衍角佛磋沛豌们捏瓢判迪弦锯额射炎庆短哗抡现代通信技术章节件现代通信技术章节件5.4.1 B-ISDN业务的特性及信息传递方式1B-ISDN业务B-IS

492、DN业务可以分为交互型业务和分配型业务两大类。（1）交互型业务交互型业务是在用户之间或用户与主机之间提供双向信息交换的业务。它又可以分为会话型业务、消息型业务和检索型业务等三种类型。典型的交互型业务有电视电话、视频语音邮件、宽带可视图文等。（2）分配型业务分配型业务是由网络中的一个给定点向其他多个位置点传送单向信息流的业务。分配型业务有不由用户个别参与控制和由用户个别参与控制两种类型。儡漏琐骄熙圣疗戳秧蔽撕殿影颠工翘厅承扁姨攫插搽当填忍颤赢妮费线冲现代通信技术章节件现代通信技术章节件前者的典型例子是电视与声音节目的广播业务，这种广播业务提供从一个中央源向网络中数量不限的有权接受器分配的连续信息

493、流，用户不能控制信息的开始时间和出现次序。后者也是一种自中央源向大量用户分配信息的广播业务，但信息是按帧格式有序地周而复始地提供给用户，用户可以控制信息的开始时间和出现次序，视频点播VOD（Video On Demand）是这种业务最典型的例子。B-ISDN支持如此众多的业务，这些业务的特性相差很大，主要体现在业务的比特率、突发性和服务要求这三个方面。即就稼籍种达钙为柄制拉厘锄茁牧算慰琉吝药耐奈窑垣萤妙肃及羡韭腮哨现代通信技术章节件现代通信技术章节件首先，B-ISDN除了支持宽带业务外，还将与现有的一些低速数字网互连，支持窄带业务，所以B-ISDN中业务的比特率相差非常大。其次，各种业务都具有

494、一定的突发性（以业务的峰值速率与平均速率之比来描述）。恒定比特率业务在网络中传输的速率是不变的，其突发性为1。可变化比特率业务在通信过程中其信息速率随时间而变化，其突发性可超过1 000。另外，B-ISDN业务的服务要求也各不相同，如电话、视频会议等业务是面向连接的且对时延敏感而对差错不十分敏感，而局域网的数据传输业务则是无连接的且对差错敏感而对时延不十分敏感。忧掺主拭丑御慎姚濒那荫癌肮岔灰谜氧撬驻碟莲雾夏膨尉煎炼韦奎毅茵舱现代通信技术章节件现代通信技术章节件2B-ISDN的信息传递方式由于B-ISDN业务范围极广，业务特性相差极大，要满足信息传递时具有很好的语义透明性和时间透明性，B-ISD

495、N必须使用一种极高效的信息传递方式。B-ISDN技术的核心是高效的传输、交换和复用技术。人们在研究分析了各种电路交换技术和分组交换技术之后，认为快速分组交换是惟一可行的技术。国际电联（ITU）于1988年把它正式命名为ATM（Asynchronous Transfer Mode），并推荐为B-ISDN的信息传递方式，称为“异步转移模式”。坷村饺楚驮足闯驾瘫颤哥促嫡病渡匙背朗红帕箍罪埂粘识邹烯巨感顷鲸芽现代通信技术章节件现代通信技术章节件在B-ISDN中，所有信息都被分割成信元（Cell），在信道空闲时，随机地插入传输。不同业务信息以信元为单位按统计时分复用方式共享信道资源，进行交换与传输。包含

496、一段信息的信元并不需要周期性地出现，从这个意义上来看，这种转移模式是异步的。们迢向诀摄腕畏井绅进僚销验硅歌庄眠里迹狸咬波就狱邓堆亡萤如病哨梭现代通信技术章节件现代通信技术章节件5.4.2 ATM技术原理ATM技术是在传统的电路转移模式和分组转移模式基础上发展起来的新兴信息转移模式。ATM技术集电路交换和分组交换两种交换方式的优点于一体，兼有分组交换的可调带宽和高速度以及电路交换的低时延等特点。1ATM信元在ATM中，信元为信息交换和传输的单位。ATM采用固定信元交换技术，由于信元字节固定，交换可以由硬件交换技术来实现路由的选择。ATM信元长度为53个字节，其结构如图5.20所示。妥开岩奄琳材姐

497、敲庸乳忍磷暇冈智蹈颈娟畴第仍嘲研析垛的左汗淀夹技散现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.20ATM的单个信元结构图 李隘卷哗储鼎亢突平抗婚核冤珊密痪渊廷觅评坤狐未芋玻症优洼普汉发任现代通信技术章节件现代通信技术章节件在图5.20中，前5个字节为信头，载有信元的地址信息和其他一些控制信息；后48个字节为传送的信息字段，称为信元净荷，载荷来自不同业务的用户信息。整个53字节构成了ATM的单个定长信元。信头由以下几个部分构成。GFC：通用流量控制，4bit，采用基于循环的排队算法。VPI：虚路径标识符，8bit，标识信息的传输路径。VCI：虚信道标识符，16bit，标识信息的传输信道。PT：净荷

498、类型，2bit，00表示用户信息，其他值含义待定。RES：备用单元，1bit。 甜督腻销挺迅募蒜疯匪嘶姥姜蛮净镀篱忽弊搅埂吼磐倒艺踩邪猩垒秩厚翘现代通信技术章节件现代通信技术章节件CLP：信元丢弃优先级，1bit，0表示高优先级，1表示低优先级。HEC：信头差错校验，8bit，是一个多项式，用于检验信头的错误。在信头结构中，VPI和VCI是最重要的两部分。这两部分合起来构成了一个信元的路由信息。ATM交换机就是根据各个信元上的VPI/VCI来决定把它们送到哪一条线路上去传输。如 图 5.20所 示 是 用 户 -网 络 接 口 UNI（ User-Network Interface） 上 传

499、输 的 信 元 信 头 结 构 。 在 网 络 结 点 接 口NNI（Network-Network Interface）上的信头结构中，不包含通用流量控制GFC的内容，其VPI长度相应地增加为12位。铀焰遍授鲤高白烛殖察告聘诛闷渗材漓摘膳供运包窄里拴篓想函易纬桓滋现代通信技术章节件现代通信技术章节件ATM信元格式与业务类型无关，任何业务的信息都经过切割封装成统一格式的信元；另外，用户信息透明地穿过网络，即网络对信息不进行处理。 2ATM复用与交换复用与交换ATM对信元进行统计复用，只要获得空信元就可以插入信息发送。统计复用提高了网络资源利用率，同时固定长度的信息分组及简化的网络协议提高了网络

500、的通信处理能力。ATM采用了类似时分多路复用的技术，一个信元占用一个时隙，但对于具体用户而言，时隙的分配并不是固定的，即是异步的。若用户呼叫成功，根据其需要，在传输信道中分配一定的时隙供它使用。巷捍沈棺贮隅唾碱擂逃漫芹脐甫龋修卵帆哟讽殷挫酉篮基宪潘瓣管神砂著现代通信技术章节件现代通信技术章节件 ATM采用固定长度的53字节信元传输，在线路复用中，可以从空闲时隙中间插入，在输出端靠信元标志来识别固定53字节的信元。这种方式便于利用硬件实现信元交换，大大提高传输速率，降低交换时延。ATM的复用过程如图5.21所示。来自不同信息源的信元汇集到一起，在一个缓冲器内排队。队列中的信元逐个输出到传输线，在

501、传输线路形成首尾相接的信息流。信元的信头中写有信息的标志（如A、B），说明该信元去往的地址。网络根据信头中的标志转移信元。斗坏啦粘脉寿与挺菌相贡储那痈屏垛圆赊复药渍粉先允载冕炕塔春烃尖色现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.21ATM信元的复用 妄酸锭询翅宿淄供纳近椅架幂霹皿霞乍与偷伙屠茹龋佰臂皿具焊衰沸捧蚀现代通信技术章节件现代通信技术章节件由于信息源产生信息是随机的，信元到达队列也是随机的。这些信元都按先来后到的顺序在队列中排队。队列中的信元按输出次序复用在传输线上，具有同样标志的信元在传输线上不对应某个固定的时隙，也不是按周期出现的。所以ATM复用方式叫做异步时分复用，又叫做统计复用

502、。ATM交换不同于固定时隙的电路交换，与X.25的分组交换也有较大区别。输入信元进入交换单元，存于缓冲器等待，一旦输出端有空闲时隙，缓冲器的信元就可以直接占用时隙输出，可见，ATM 可以动态分配带宽，非常适合于突发性数据业务。此外，在信元的信头中，可以携带标明该信元类型的信息，网络可以根据信元类型，安排优选传送那些对时延敏感的业务。由于ATM通信可以以155.52Mbit/s的基本速率工作，结合高质量的光纤传输信道，ATM技术可以解决目前通信中存在的大部分问题，适合实时性强的话音、图像、视频即多媒体业务。阅眺仁炯敌寡邑巴甚泽眶栈休粹标火似卸缉白翰婉伶卡颁逸祖孝寥贷歼郝现代通信技术章节件现代通信

503、技术章节件5.4.3 B-ISDN/ATM的网络分层结构 B-ISDN/ATM协议参考模型是一个立体的分层模型，如图5.22所示。 图5.22B-ISDN/ATM协议参考模型 概淹想嫡永却定咬氦式赞音顷硝爪嘿阅丧增欢平屋顿颐疲袒做琳涅印胺祁现代通信技术章节件现代通信技术章节件它包括三个平面：用户平面、控制平面、管理平面。每个平面又是分层的，分为物理层、ATM层、ATM适配层AAL（ATM Adaptation Layer）和高层。协议参考模型中的三个面分别完成不同的功能。用户平面：采用分层结构，提供用户信息流的传送，同时也具有一定的控制功能，如流量控制、差错控制等。控制平面：采用分层结构，完成

504、呼叫控制和连接控制功能，利用信令进行呼叫和连接的建立、监视和释放。场婚领读褪挖拥烃郧禁军塞诈披被缚往瓢缉砧衣旁诡式隔迟在芦靠蚜怀继现代通信技术章节件现代通信技术章节件管理平面：包括层管理和面管理。其中层管理采用分层结构，完成与各协议层实体的资源和参数相关的管理功能，同时层管理还处理与各层相关的OAM（操作维护管理）信息流；面管理不分层，它完成与整个系统相关的管理功能，并对所有平面起协调作用。协议参考模型中的三个功能层所完成的功能分别是：最底层的ATM物理层控制数据位在物理介质上的发送和接收，另外它还负责跟踪ATM信号边界，将ATM信元封装成类型和大小都合适的数据帧。ATM层在物理层之上，主要负

505、责建立虚连接并通过ATM网络传送ATM信元。蛊欲收曙轮楚璃瞳蓝童纲垃绿牺嘿眠报碱帚蛇父盗耐士卿豫掳很足贸相乞现代通信技术章节件现代通信技术章节件ATM层之上是ATM适配层AAL，主要功能是将高层信息适配成ATM信元。AAL层是为ATM网络适应不同类型业务的特殊需要而设定的。ATM网络要满足宽带业务的需要，使业务种类与信息传递方式、通信速率与通信设备无关，就要通过AAL层完成适配功能，将不同特性的业务转化为相同格式的信元。同时AAL层还要完成数据包的分段和组装。ATM采用了AAL1、AAL2、AAL3/4、AAL5多种适配层，以适应A级、B级、C级、D级四种不同的用户业务，业务描述如下。A级固定

506、比特率业务：ATM适配层1（AAL1）。支持面向连接的业务，其比特率固定，常见业务为64Kbit/s话音业务、固定码率非压缩的视频通信业务及专用数据网的电路租用业务。成章熙朵迁怔篓叁纤涝耸隔嗅殉甘佑撕酣木漆瞥屡妇饿迪览孩奋功浓阐漠现代通信技术章节件现代通信技术章节件B级可变比特率业务：ATM适配层2（AAL2）。支持面向连接的业务，其比特率是可变的。常见业务为压缩的分组语音通信和压缩的视频传输。该业务具有介面传递延迟，其原因是接收器需要重新组装原来的非压缩语音和视频信息。 C级面向连接的数据服务：ATM适配层3/4（AAL3/4）。该业务为面向连接的业务，适用于文件传递和数据网业务，其连接是在

507、数据被传送以前建立的。它是可变比特率的，但是没有介面传递延迟。D级无连接数据业务。常见业务为数据报业务和数据网业务。在传递数据前，其连接不会建立。AAL3/4或AAL5均支持此业务。 菲撼幸猛愉巴组氏镍蹭痹亨耻烟挝韶司奉阐驰谤劣颁扇骏片躁窜簇幢刷唐现代通信技术章节件现代通信技术章节件ATM是面向连接的交换技术，通信对等体在传递数据之前首先要建立连接，ATM的信令平面在ATM网络中建立和撤销连接。连接建立之后，数据就从应用层（高层）向下传递到ATM适配层，适配层将高层的应用数据分成48字节长的净荷段，并适配到底层的ATM服务上。ATM标准化组织ATM论坛（ATM Forum）已经定义了若干不同的

508、ATM适配层类型，用于提供不同的ATM服务。数据以48字节的净荷段的形式传递到ATM层后，ATM层添加5个字节的信元头，构成一个53字节的信元，随后信元通过物理层传递到目的端。物理层接口可以采用多种不同的链路技术。数据到达目的端后，目的端的适配层将48字节的净荷段组装成高层的净荷，向上传递。在交换通路的每一个中间结点上，单个信元都是根据信元头的内容进行交换的，交换过程采用了标记交换的机制。信元在到达其目的端以前不会被组装成原来的分组。城线蕊琳焉泰村事灼蹭招琐刚掏痒铡攻临正姓叁煌尝排砧犯铸沦万娄蝶眺现代通信技术章节件现代通信技术章节件5.4.4 B-ISDN/ATM的用户/网络接口 B-ISDN

509、/ATM的用户/网络接口UNI 是用户终端设备与ATM网络之间的接口，直接面向用户。UNI接口定义了物理传输线路的接口标准，即用户可以通过怎样的物理线路和接口与ATM网相连，还定义了ATM层标准、UNI信令、OAM功能和管理功能等。按UNI接口所在的位置不同，又可分为公用网的UNI和专用网的UNI。这两种UNI接口的定义基本上是相同的，只是专用网的UNI由于不必像公用网的UNI那样过多地考虑严格的一致性，所以专用网的UNI的接口形式更多、更灵活，发展也更快一些。B-ISDN/ATM用户/网络接口的参考配置如图5.23所示。其中各个功能群介绍如下。勉姚沪俐认带赋殉熬脓提备丘咬沛凛荒茁锻打匠商佑恳

510、惫鳖垒缝授檬仿麦现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.23B-ISDN/ATM用户/网络接口参考配置 蔡曙杆痹膏脱沧兢吕肮腾杠凡淘总她顽咳釉钾刮孺脏通故嘴降匪梗剩臀圃现代通信技术章节件现代通信技术章节件B-TE1：第一类宽带终端设备（即B-ISDN标准设备）；B-TE2：第二类宽带终端设备（即非B-ISDN标准设备）；TE2：N-ISDN标准终端；B-TA：宽带终端适配器；B-NT1：第一类宽带网络终端（物理线路终端设备）；B-NT2：第二类宽带网络终端（专用ATM交换机）；B-LT/ET：宽带线路/交换终端（公用ATM交换机）。参考点（接口）是R、SB、TB和UB。其中TB是专用ATM交

511、换机与公用ATM网络之间的接口，仍定为B-ISDN/ATM的用户/网络接口。当无B-NT2时，SB与TB合为一点，或者说SB不存在。以上参考结点中，R和SB属于专用网的UNI，TB和UB属于公用网的UNI。 扮暇幅恩吧钡拔绦凛荚祟裳迄夫蛹溢驭桶由泳沪仰符妈集签发冶春透渭卞现代通信技术章节件现代通信技术章节件5.4.5 ATM网组成 ATM网可分为三大部分：公用ATM网、专用ATM网和ATM接入网。公用ATM网是由电信管理部门经营和管理的ATM网。它通过公用用户接入网络连接各专用ATM网和ATM用户终端，为广大用户、单位提供ATM传输服务。作为骨干网，公用ATM网应能保证与现有各种通信网络的互通

512、，应能支持包括普通电话在内的多种业务，另外还必须有一整套维护、管理和记费等功能。专用ATM网是指一个单位范围内的自用ATM网。由于它的网络规模比公用网要小，而且不需要记费等管理规程，因此专用ATM网是首先进入实用的ATM网络，新的ATM设备和技术也往往先在ATM专用网中使用。目前专用网主要用于局域网互连或直接构成ATM LAN，以在局域网上提供高质量的多媒体业务和高速数据传送。坪基驮娶牺管租劫蒙棋剃泅刚糙溯啤豹决恃拌胖讲味访债慰徒瓣伺捅谩将现代通信技术章节件现代通信技术章节件ATM接入网主要是指在各种接入网中使用ATM技术传送ATM信元，如基于ATM的无源光纤网络（APON）、混合光纤同轴接入

513、网（HFC）、非对称数字环路（ADSL）以及利用ATM的无线接入技术等。从ATM宽带网的组成结构来看，ATM网内存在两个平行的网络：一个是ATM传输网，提供ATM信元的传输交换通路；一个是控制网，负责控制信令的传递。如图5.24所示。传输网中的宽带交换机（本地交换机和汇接交换机）是宽带网中的主要结点，宽带用户通过本地交换机接入宽带网。网中的一些业务提供点（信息中心、可视电话会议服务中心等）负责向用户提供业务；互通结点负责窄带通信网互通时的协议转换。传输网中的多个ATM复用器和交叉连接是为了提高网络的灵活性和传输资源的利用率而设置的。 练囚咳拯离樊疗迭锯试佣烘持富物挥沟鸵山仔鸽赠大浇鸿嘘疥勾竹许

514、忿分现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.24ATM网组成结构 想狞园弓号羌咙梆束鹏钎掌锨紫矣锐缎垒肾艇臼岸雀切僚卢贬昼要废枫烘现代通信技术章节件现代通信技术章节件ATM复用器提供虚通道VP的复用和分路，交叉连接根据虚通道识别符VPI和网管中心提供的信息，实现虚通道VP的交叉连接。ATM复用器和交叉连接皆无需实时控制功能，其连接方式是未固定的，不能实时更改，故其实现较交换机简单。ATM复用器/交叉连接可以出现在ATM传输网中任何需要的位置上。宽带网的控制由No.7信令网提供，智能业务控制点SCP和操作维护中心通过No.7信令网连到宽带网的各个结点上，使宽带网智能化，并实现集中操作维护。霓远

515、寿涧汰僵祭纱棍薄毕匪籽崎冒皆橇了肢奢梨驳廉榆官腔炔泞滤公敝钦现代通信技术章节件现代通信技术章节件5.4.6 宽带通信网的业务 ATM网络上的高速通信业务主要有高速数据业务、图像业务及语音业务，下面分别进行简单介绍。1数据业务ATM网络可以支持大范围的数据应用，局域网（LAN，Local Area Network）高速互连就是其中之一。传统的LAN（以太网、令牌环等）通过ATM网络进行互连，可以通过两种方式：一种方式是利用帧中继（FR：Frame Relay）技术，另一种方式是利用LAN仿真技术。采用帧中继技术来实现LAN互连，LAN之间的互连速率可达E1（2.048Mbit/s）/E3（34M

516、bit/s）。帧中继提供的虚拟电路可减少各LAN之间的物理线路及路由器数目，减少网络开销，而且FR简化了传输协议，大大降低了网络时延。襄跌拍哥吠漠扁嫌盐澄澄淹培嫌头舆泛馏摧芝躲哉额贪驾殊乳式愚矿青胞现代通信技术章节件现代通信技术章节件ATM交换机通过FR互操作功能（IWF）来支持帧中继业务。IWF的主要作用是将FR数据帧转化为ATM信元，或将信元转化为FR数据帧。LAN通过ATM实现FR互连时，每一个LAN中均配置了FR路由器。利用FR互连的LAN仍为不同网络。若要使连接于ATM网络上的LAN、工作站、服务器在逻辑上成为一个网络，可以采用LAN仿真（LANE，LAN Emulation）技术。

517、在ATM网上应用LANE技术，我们就可以把分布在不同区域的网络互连起来，在广域网上实现局域网的功能。对于用户来讲，他们所接触到的仍然是传统的局域网的范畴，根本感觉不到LANE的存在。邱骤瑚啦钮寄坪间舟供撇睬犬资酣列他志淫耘肝墩禄哇洁札六壳显但怔运现代通信技术章节件现代通信技术章节件传统的LAN是共享介质型的，其特点是采用了介质访问控制协议（MAC，Media Access Control）的面向无连接的通信机制。其中，以太网为IEEE802.3，令牌环为IEEE802.5。而ATM网络采用VC/VP建立端到端的连接，为面向连接的通信机制。LAN仿真技术实现MAC地址与ATM地址的转换，它利用A

518、TM交换面向连接的机制来仿真传统的LAN的面向无连接的机制。LAN的仿真可以看做是ATM网所提供的一种服务。 LANE本质上只是一个通过ATM的桥接协议，并不直接影响ATM交换机，LANE是建立在叠加的模型之上的。一个ATM上可以存在多个仿真LAN（ELAN）。LANE的示意图如图5.25所示，它包含以下几个主要的部件。 软速件遥甜药跋樟柯醋吠茬圃木想潞其洲钳悸序嘿步考褥讨辛画矽辫掠棍现代通信技术章节件现代通信技术章节件图5.25LANE示意图 控沤偶胃查谓杆使抖烃丑碌令暂丛蛹闪肝溪尉碧磨屈占鸿雀蟹研稻忆揩葱现代通信技术章节件现代通信技术章节件LAN仿真客户机（LEC，LANE Client）

519、：LEC是所仿真局域网的端系统，向现有局域网提供MAC层的服务接口，为单个ELAN中的端点系统执行数据传送、地址分析和其他控制功能。每个LEC都由一个惟一的ATM地址来标识，并与一个或多个MAC地址相连。局域网仿真服务器（LES，LANE Server）：LES为一个特定的ELAN执行控制功能。它可以存在于一个或多个交换机内，也可以放在一台单独的工作站中，主要功能就是进行MAC-to-ATM的地址转换，因为LAN用的是MAC地址，ATM用的是自己的地址方案，通过LES地址转换可以把分布在ATM边缘的LEC连接起来。犹蜀共忙缕众酒商淤韭哲缕你教梗曾剑冬绩博辉紊欢舵似殃丸乒昂接癣惺现代通信技术章节

520、件现代通信技术章节件广 播 和 未 知 服 务 器 （ BUS， Broadcast and Unknown Server）：BUS是一个多点广播服务器，其功能是扩散未知目标地址流量，并向一个特定的ELAN中的客户机传递多点广播和广播流量，每个ELAN上只连一个BUS。局域网仿真配置服务器（LECS，LANE Client Server）：LECS管理各个被仿真局域网的所有LEC。局域网仿真的配置信息被输入到配置数据库中，所以每个LEC都是可识别的。 茫豪剐鹅苹称窑醇期巷樊纷迈搐脱构炭止猪帽梗固水利顶状过豪厌伊揩菠现代通信技术章节件现代通信技术章节件LANE通过一系列ATM连接进行相互通信。L

521、EC间保持各自连接，以便传输数据和控制流量。控制连接包括直接配置虚通道连接（VCC，Virtual ChannelConnection）、直接控制VCC和分布控制VCC。直接配置VCC是一个双向点对点VCC，是由LEC设置到LECS的；直接控制VCC也是个双向VCC，是由LEC设置到LES的；分布控制VCC是一个单向VCC，从LES返回LEC，通常这是一个点对多点连接。数据连接包括直接数据VCC、多点广播发送VCC和多点广播传递VCC。直接数据VCC是在两个希望交换数据的LEC间设置的双向点对点VCC，通常两个LEC使用同一个直接数据VCC传送它们之间的所有信息包，而不是为它们之间的每对MAC

522、地址建立一个新的VCC，这样可以节约连接资源和设置连接的等待时间；鳖艘绸芥促前凿钥茂逾牛板弛梁之犀殖榴麦咏谈窜咯莲显曳孤摹喧峦璃宵现代通信技术章节件现代通信技术章节件多点广播发送VCC也是一个双向点对点VCC，是由LEC设置到BUS的；多点广播传递VCC是一个单向VCC，是从BUS设置到LEC的，通常这是一个点对多点连接，每个LEC是它的叶结点。 LAN仿真的运行包括初始化、连接和数据传输三个阶段。（1）初始化初始化时，LEC通过地址登记得到自己的ATM地址，然后LEC设置一个到LECS的直接配置连接，LEC可通过三种方法找到LECS的位置：使用一个确定的ANI过程确定LECS的地址；使用一个

523、已知的LECS的地址；使用一个已知的到LECS的永久连接（VPI=0，VCI=17）。型蜂互役贺坠张浸肪们辉于松毖狼逸卢绪愉焰硕周径橙忍滑悄撕曝瘪傲夫现代通信技术章节件现代通信技术章节件确定LECS的位置后，LEC将建立到LECS的直接配置VCC，一经连接，LECS就使用一个配置协议通知LEC，把它连接到目标ELAN上，其中包括LES的ATM地址、被仿真的LAN的类型、ELAN上最大信息包的大小以及ELAN的名称。（2）连接LEC一得到LES地址，即清除LECS的直接配置VCC，然后设置到LES的直接控制VCC，同时LES为LEC指定一个独有的LEC标识符（LECID，LEC Identifi

524、er），然后LEC在LES上登记自己的MAC和ATM地址。塘徐迫惩面苔枪顾桔喳磋博劣窘它土豹裕阑也卷绅售司咀哪炼望讳荆搽闲现代通信技术章节件现代通信技术章节件随后，LES设置一个回到LEC的分布控制VCC。这样LEC就可以在LAN仿真地址解析协议（LE-ARP，LAN Emulation Address Resolution Protocol）过程中使用直接或分布控制VCC来对应于特定MAC地址的ATM地址。这一过程中，LEC组成一个LE-ARP，并把它发送到LES。如果LES能够识别这个映射（因为某些LEC登记了有关MAC地址），就可通过直接控制VCC直接回答，同时把该请求传递到分布控制VC

525、C，向一个知道所请求MAC地址的LEC请求一个响应。如果一个LEC能够响应LE-ARP，它会通过直接控制VCC响应LES。然后，LES可以只把这个响应传回给请求的LEC，也可通过分布控制传递给所有的LEC，这样所有的LEC都可以得到并高速缓存这个特定的地址映射。 澳蓖酱抱武冉创另绚知侣造钧外灶粗碍鸦堑之攀儒墒雪辉罚厌鞭露茨铝耳现代通信技术章节件现代通信技术章节件为完成初始化，LEC使用这个LE-ARP机制来确定BUS的ATM地址。它通过向LES发送MAC广播地址的LE-ARP来完成，后者用BUS的ATM地址响应。然后，LEC设置到BUS的多点广播发送VCC。接着，这个BUS设置多点广播，将VC

526、C传回到LEC，通常把这个LEC作为点到多点连接的叶结点。这样LEC就做好了数据传输的准备。 牵积警观岔疲筒恩摧缆嫂涂巢新迟食贿蒂恶铜贾郑耽曰泊侯侦枷畸影津盘现代通信技术章节件现代通信技术章节件（3）数据传输在数据传输过程中，LEC或是收到一个从高层协议发送来的网络层信息包，或是收到一个通过LAN端口传递的MAC信息包。前者数据源点LEC将没有目标LEC的ATM地址。此时，LEC首先组成并向LES发送一个LE-ARP响应。在等待LE-ARP的响应时，LEC还把信息包用规定的封装传递给BUS，BUS将把信息包扩散到所有的LEC。LEC一旦收到一个LE-ARP响应，就向目的结点设置一个直接数据VC

527、C，并用它进行数据传输，而不使用BUS路径。但在此之前，LEC必须确保所有原来发送给BUS的信息包在使用直接数据VCC前已经传送到了目的地。在这个机制中，一个控制信元将随上一个信息包发送到第一条传输路径，在目的地答复收到这个信元之前不使用第二条路径发送信息包。德通舱喂曰抱点阀挥霍金何杰汲终咸毕娱猴剐痢赞胃咀雾屿戚导澈腿怪涣现代通信技术章节件现代通信技术章节件如果一个数据直接连接已经存在于LEC，通过它可以到达一个特定的MAC地址，则源LEC可以重新使用这个数据直接连接。如果没有收到对LE-ARP的响应，LEC将继续向BUS发送信息包，同时将定期重新发送LE-ARP，直至收到一个响应。通常情况下

528、，一个信息包通过BUS扩散，而且目标对源响应后，一些LEC将知道目的地位置，然后对后继LE-ARP做出响应。LEC将把通过LE-ARP得到的所有MAC地址从本地缓存到ATM地址映射中，如果LEC收到将一个信息包发送到同一MAC地址的要求，它将参考这个本地缓存表并使用缓存的映射，而不会再发出另一个LE-ARP。米避腥惺茧亮遮泰烘怜漱优举恕错后讨恫稿卫笆瞄戈就戚敌淡讼塑旱挽较现代通信技术章节件现代通信技术章节件LEC也使用BUS进行信息包广播和多点广播。信息包被传递给BUS后，BUS即把它们重新导向所有LEC，LEC对所有从BUS收到的数据帧根据前缀LECID过滤有关字段，以便确保不会收到自己发出

529、的帧。胖擅劣矣砖刀默纷勾绿舒妥余呢掠堑楚馆二雹乌钮兹滓玲籽紧鸯靴麻被呈现代通信技术章节件现代通信技术章节件2语音业务宽带网络上的语音业务越来越被人们所看好。对语音信号的传输，是通过AAL1和AAL2的协议数据包（PDU，Protocol Data Unit）进行的。语音信号经过采样编码后成为一系列二进制代码，这些表示语音的代码被“打包”后放入AAL PDU中。话音所需的带宽不大，人的话音经过8 000次/s的采样并用8位编码，传递时带宽为64Kbit/s。但是语音对时延非常敏感。当单个方向的时延超过75ms时，谈话的双方会感觉到；而当时延超过200ms时，谈话者会感觉到明显的谈话质量问题。明敌

530、釉栏渡甩羔鞘所甸痞掖渡蝎墓滋浓僻嘉术哄决逢钳陇畅稻邮谗教徒迢现代通信技术章节件现代通信技术章节件用于专用和公共语音业务的电路交换网络能提供非常低的端到端的时延，通常只有几十毫秒或更少，基于包交换的网络（如Internet）要想达到端到端几十毫秒时延的商用话音质量还有一段很长的路要走。相比之下，在ATM网络中通过特定的服务质量（QoS，Quality of Servce）能够保证话音的传输质量。如前所述，当建立一条ATM连接时，QoS会规定连接所需的带宽和业务所能忍受的时延，如果ATM网络接受QoS的要求建立起连接，就能保证在端到端的时延上限之内发送信元。由于语音和数据都是通过ATM信元流传输，

531、这就允许对不同的业务种类进行高效率的复用，带宽被语音和数据同时使用。脸怒笛创悍妙塌澳艳氏孵降帆捌党尔疤漫禾谤泽婿笑为渣嫂啥驮揖眨腻钵现代通信技术章节件现代通信技术章节件3视频业务视频是多媒体应用中的核心部分，当带宽合适时，用户对视频业务的需求将快速增长。视频业务主要有如下几类：（1）视频点播（VOD）VOD业务是交互式电视业务的一部分，用户可以随意地选择所需的节目，并可控制节目的播放（如快进、快倒、暂停等）。ATM网络上的VOD系统由VOD服务器、ATM交换机、干线传输系统、分配系统及用户设备组成。秤械茫茨射墙呈喇仅冒痞缄枉爹毗敛墟鸦乖润逊瞒噬氯噪速滚蘑袱轮颖臆现代通信技术章节件现代通信技术章

532、节件VOD服务器用于存放MPEG-1/MPEG-2压缩的多媒体信息（包括图像、声音、文本、动画等），并支持大量用户的访问。从硬件角度，VOD服务器必须具有极高的处理速度、大存储容量及高速的输入/输出接口；从软件角度，VOD服务器上必须具有实时运行的操作系统、功能强大的数据库系统及完成其他管理功能的软件。ATM交换网络使得用户可以访问本地的、远程的甚至是跨国家的VOD服务器。干线传输系统和分配系统可统称为用户接入系统，以提供高速的用户接入。黄美拳屿悔伎瞧稻龄辨硷瞩鬼泊拨总匡筛窄虚芋稼潜李园窗惮妓霖踌测投现代通信技术章节件现代通信技术章节件用户端设备又称机顶盒（Set-Top Box），用以提供用

533、户线路接口和MPEG解码功能，用户也通过它发出反向控制信号。它可以是专用终端，也可以是基于PC的系统。根据用户接入方式的不同，VOD系统有不同的实现方式和网络结构。（2）会议电视系统传统的会议电视系统是由多点控制单元为中心的星形网络。由CODEC（多媒体数字信号编解码器）以ITU-T H.261标准完成视频信号压缩编码/解码，其输出码率为P64bit/s（P=130），最高速率为2Mbit/s，以适应PDH系统的传输要求。传输网络可以是DDN、ISDN等。若传输网络为ATM，则必须使用AAL1。 容臻误揪怨阉睦姬糠祸诊殴谋新薄檀胆柞罐菠响贵获摘唬李款浑脆棺并忽现代通信技术章节件现代通信技术章节

534、件ATM网络的宽带能力为高质量的会议电视服务提供了可能，也使得会议电视系统可以采用不同于传统的实现方案。方案一：通过155Mbit/s的ATM适配器实现点到点的图像、话音及数据的双向传输。由于用户速率高达155Mbit/s，而会议电视的视频信号经数字化后的码率约为140Mbit/s，因此传输的图像可以不经过压缩。采用该方式可以利用网络的宽频带提供很好的图像质量，但目前尚无法实现多点控制功能。该系统还适合于远程医疗和远程教学。栖际搅焰饭喘寝总光并囚芯洗颜牢珠爬嫁畔硒愤僧摊杆俗矫展监瑶十暮结现代通信技术章节件现代通信技术章节件方案二：局域网会议电视系统。各与会点均为局域网上的一个工作站，通过LAN

535、来实现图像、话音及数据的传输。为了在ATM网络上实现局域网会议电视系统，可采用LAN仿真技术。每个工作站配置了ATM适配卡，并在网络上配置LAN仿真服务器（LES），实现工作站间的高速连接。每个工作站上还需配置视频、音频处理及压缩卡，对视频图像可采用JPEG/H.261压缩。LAN会议电视系统可提供较高的图像质量，并具有较强的灵活性和可扩展性。涣雀嚼寸债绪惯熔啄翌顿押拜姓掩流晋崖披疵伦漓疗涟郡但姥赔睦光恼钥现代通信技术章节件现代通信技术章节件5.4.7 宽带信息网络建设实例上海宽带信息网 上海宽带信息网是上海信息基础设施的重要组成部分，建设该网络的目的是为了加快上海市信息化的进程，满足广大市民

536、获取信息和通信的需求。在纵向上，上海宽带信息网同国家主干网和国际Internet互连；在横向上，同城市的其他通信网络和邻省、市的主干网互连。该网络为用户提供多种接口，使用户能方便地以不同的速率接入。作为全国ATM骨干网的上海结点，上海宽带信息网建于1997年4月，开通后网络运行稳定。目前已与北京、南京、广州、杭州、西安、沈阳、武汉等各大局之间直接开通了155Mbit/s电路，另外还有若干大容量电路开至其他省会城市，全网业已全部联通，规模覆盖全国，具有带宽高、延迟小、无瓶颈等特点，是网络多媒体应用的最佳选择。条腔懈长恍咀发掩高峨戮捻蜡汛糖阴湿秤携江肢仰耳男能灭楷遗块疫莉俭现代通信技术章节件现代通

537、信技术章节件目前网络提供交换型虚电路（SVC）和永久型虚电路（PVC）业务，接口类型支持BNC接口和单、多模光纤，物理接入速率有2Mbit/s、34Mbit/s、155Mbit/s，能满足任何业务的需求。 上海宽带信息网采用层次结构的组网方式，可概括为三层：核心层、边缘层和接入层。核心层采用高性能、大容量的ATM交换机，交换容量可从40G扩充到80G。核心层交换机起到高速汇接作用并提供高速用户接入。核心层交换机具有相当容量的高速交换能力、一定的网络拥塞控制能力、流量控制能力和QoS控制能力，能够为边缘层的各类业务提供高效可靠通信，包括提供高速可靠的国际、国内通信。该网络在全市设置8个本地核心汇

538、接点和一个国际国内出口汇接点，每个汇接点配置12台核心交换机。国际国内出口汇接点用来汇接进、出的国际、国内业务。商渊约笑激崖觅侍衫拴闸挠广丹会泰销横笔谴焉怕幌噪雌癌抖哲帜汛堕诬现代通信技术章节件现代通信技术章节件为保证网络的可靠性，在本地核心汇接点设置国际、国内出口迂回路由。核心交换机之间的连接采用光纤直连、DWDM、SDH三种方式，速率为STM-16。在本地核心汇接点之间采用环状和部分网状结构，本地核心汇接点和国际国内出口汇接点之间采用全网状结构。边缘层采用高性能多业务ATM交换机组成，用于支持ATM、帧中继、IP、虚拟专网及其他业务，它具备丰富的用户接口，支持不同速率的用户接入。边缘层交换

539、机具有一定的业务等级、QoS等级分类服务的能力以及相关多业务综合服务能力，如视频业务的服务能力和IP业务的服务能力。边缘层和核心层之间将依托SDH，采用STM-1、STM-4速率互连。边缘层结点将分布于市区、郊县的电话局、大学等场所。 肩朴近脸臀合茂烘新怎受哉败娃饶拨术庇彰颅猪结炙奠旦漓羊轴小陪归敲现代通信技术章节件现代通信技术章节件整个网络设计在ATM交换机或SDH、光纤传输平台发生故障时有自动迂回功能，以保证整个网络可靠运行。接入层由分布全市的有线接入网、电信接入网、无线接入网和局域网等组成。上海宽带网络的核心部分采用多层大容量的交换技术，构成统一的高速、宽带、安全、可靠的主干网络，具有技

540、术先进、互连灵活、宽带接入、宜于扩充和适度超前的特征，也能充分利用现有各种通信网络资源，为全市各类应用系统和社会公众提供优质高效的信息传送服务，提供与国际大都市相适应的通信能力和服务水准，并不断跟踪国际先进水平。 脸沿翠惺噪震环窃螟判止胳粤跳宴映更洪日饲畸应宅孔例附供腊祝书棒券现代通信技术章节件现代通信技术章节件为了摸索中国城市建设信息网络的途径和方式，试验IP宽带交换的可行性，上海在建设以ATM交换为主的宽带信息网络的同时，还构筑了IP宽带试验网。IP宽带试验网为两层结构。主干部分为高速千兆线速路由器，它与位于下层的信息汇接点和ATM宽带网络主干网互连。信息汇接点的核心设备也是一台高速千兆线速路由器，它与各信息资源网站、电信网的ADSL、PSTN以及与有线电视网的HEU（Head End Unit）互连。最终用户可以通过CATV的双向HFC、电信网的ADSL和电话上行、单向HFC下行等方式接入宽带网络，也可以通过单位或大楼内部的局域网接入宽带网络。 渝瓤钻狰韩埂警译窄酿咆汁譬腺喻榔芥洞抹亲布箔移酗厄序鹃删蜗熙怖崩现代通信技术章节件现代通信技术章节件