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1、X第第第第 1 1 页页页页X第第第第 2 2 页页页页第第1 1章章 无线通信基础无线通信基础 无线通信的基本特征是利用电磁波在空中传递信号。它的发展建立在20世纪物理学、电子技术和信息技术大发展的基础上。X第第第第 3 3 页页页页1.1 1.1 无线电波无线电波 在广播电视和通信中，电磁波通常被称为无线电波。除了无线电波之外，电磁波还包括红外线、可见光、紫外线以及 射线等，它们之间的区别仅仅是波的频率不同。X第第第第 4 4 页页页页1.1.1 1.1.1 无线电波段的划分无线电波段的划分 本书讨论的无线通信覆盖的无线电波频率范围主要是HF、VHF、UHF和SHF波段。X第第第第 5 5
2、 页页页页1.1.1 1.1.1 无线电波段的划分无线电波段的划分微波频段分米波段，特高频（UHF），波长为1m-10cm厘米波段，超高频（SHF），波长为10-1cm毫米波段，极高频（EHF），波长为10-1mm频率与波长的关系：X第第第第 6 6 页页页页1.1.2 1.1.2 无线电波的传播特性无线电波的传播特性1、无线信道信道是通信中信息的传递通路，是通信理论中对发射机与接收机之间信息传输媒介的一个概括性的总称，是任何一个通信系统不可缺少的组成部分。信道分类：有线信道无线信道按传输媒介的不同分类明线、电缆和光纤中、长波的地波传播信道，短波的电离层反射传播信道，超短波和微波的直射传播信道
3、和散射传播信道等X第第第第 7 7 页页页页1.1.2 1.1.2 无线电波的传播特性无线电波的传播特性2、电磁波在无线信道中的传播特性（1）传播方式直射反射绕射散射一般情况下，电磁波总是以直线方式传播碰到一个尺寸比自身波长大得多的物体碰到一个尖利的边缘时，也称衍射碰到尺寸小于自身波长的多个物体X第第第第 8 8 页页页页1.1.2 1.1.2 无线电波的传播特性无线电波的传播特性2、电磁波在无线信道中的传播特性（2）传输损耗路径衰耗是指无线电波直线传播的损耗，包括在自由空间中传播时固有的与距离二次方成反比的衰耗，以及散射和吸收等导致的衰耗等。路径衰耗与距离的n次方成比例，其中n称为路径衰耗指
4、数，不同传输环境取不同的值。路径衰耗、阴影衰落、多径衰落X第第第第 9 9 页页页页1.1.2 1.1.2 无线电波的传播特性无线电波的传播特性2、电磁波在无线信道中的传播特性（2）传输损耗阴影衰落无线电波在传播路径中遇到起伏的地形、建筑物和高大的树木等障碍物时，会在障碍物的后面形成电波的阴影。接收机在移动过程中通过不同的障碍物和阴影区时，接收天线接收到的信号强度会发生变化，造成的这种信号衰落称为阴影衰落。它是服从对数正态分布的随机变量。路径衰耗、阴影衰落、多径衰落X第第第第 1 10 0 页页页页1.1.2 1.1.2 无线电波的传播特性无线电波的传播特性2、电磁波在无线信道中的传播特性（2
5、）传输损耗多径衰落慢衰落（大尺度衰落）：相对无线电波的频率来说其变化比较缓慢，上述两种信号衰落即为慢衰落。快衰落（小尺度衰落，多径衰落）：无线电信号在短时间或短距离传播中发生信号幅度剧烈地起伏变化，这种衰落是由信号的多径传播引起的。路径衰耗、阴影衰落、多径衰落X第第第第 1 11 1 页页页页1.1.2 1.1.2 无线电波的传播特性无线电波的传播特性3、无线电波传输中的多径衰落由于受到周围建筑物以及地面的反射和散射作用，往往使同一波源发出的信号沿多条不同的传输路径，以不同的时间到达接收机。这些经不同路径到达的波，称为多径波。由于不同路径的信号的传播距离及传播时延不同，到达接收机时的相位也就不
6、同，从而使接收到的信号的幅度有时因同相叠加而增强，有时又因反相叠加而减弱。这样，接收信号的幅度就会产生剧烈的变化，造成畸变和衰落，这就是无线电波传输中的多径衰落。X第第第第 1 12 2 页页页页1.1.2 1.1.2 无线电波的传播特性无线电波的传播特性3、无线电波传输中的多径衰落多径衰落可能引起两种特殊的选择性衰落：（1）频率选择性衰落（2）时间选择性衰落X第第第第 1 13 3 页页页页1.1.2 1.1.2 无线电波的传播特性无线电波的传播特性4、电离层的结构及其对短波信道的影响电离层中的电子和离子密度在空间各处不相同，而且在不停地变动，这种不均匀性会使得无线电波在传输过程中会出现多径
7、衰落、相位起伏、多普勒频移等一系列对通信不利的影响。X第第第第 1 14 4 页页页页1.2 1.2 调制与解调调制与解调 无线电波是无线通信的信息载体，通常把它称为载波。在通信发射端将要传递的信息装载到载波上，这个过程就叫做调制。装载了信息的电磁波称为已调波。在通信接收端从收到的已调波上把信息取出来，就叫做解调。X第第第第 1 15 5 页页页页1.2 1.2 调制与解调调制与解调常用调制方式及用途X第第第第 1 16 6 页页页页1.2.1 1.2.1 幅度调制幅度调制1、双边带调幅（AM）式中，载波幅度；调制信号，它可以是确知信号,也可以是随机信号；载波角频率；载波的初相位。若=，=0，
8、则有=+式中，为调幅度 X第第第第 1 17 7 页页页页1.2.1 1.2.1 幅度调制幅度调制1、双边带调幅（AM）单音调制的双边带调幅波（AM）的波形与频谱（c）X第第第第 1 18 8 页页页页1.2.1 1.2.1 幅度调制幅度调制2、单边带调制（SSB）(c)单边带调幅频谱(a)话音信号频谱 (b)双边带调幅波频谱X第第第第 1 19 9 页页页页1.2.2 1.2.2 角度调制角度调制频率调制（FM）与相位调制（PM）统称为角度调制，属于非线性调制。FM：使高频振荡的频率按调制信号的规律变化而振幅保持不变的一种调制方式。PM：使高频振荡的相位按调制信号的规律变化而振幅保持不变的一
9、种调制方式。X第第第第 2 20 0 页页页页1.3 1.3 数字通信数字通信数字系统与模拟系统相比的优点：（1）抗干扰能力强，通信质量高，可通过再生而消除噪声的积累；（2）数字设备集成度高，便于大规模生产，成本低，效率高；（3）能充分发挥计算机的强大数据处理能力，可将语音通信和数据通信融合成综合业务数据网；（4）保密性能好。X第第第第 2 21 1 页页页页1.3.1 1.3.1 基本概念基本概念 实现信息传递的全部技术设备和传输媒介组成一个通信系统。（1）通信系统1、通信系统与通信网一般单向通信系统的模型框图X第第第第 2 22 2 页页页页1.3.1 1.3.1 基本概念基本概念信息源：
10、通信中信息的提供者，简称信源。（1）通信系统1、通信系统与通信网发送设备：对信源产生的消息信号进行处理变换，使其变为便于传送的信号形式，并根据传输距离大小以一定的信号功率传送出去。信道：从发送设备到接收设备之间信号传递所经过的物理传输媒介。X第第第第 2 23 3 页页页页1.3.1 1.3.1 基本概念基本概念（1）通信系统1、通信系统与通信网噪声源：为分析方便，将各处噪声的集中表现抽象成噪声源模型加入到信道上。接收设备：完成发送设备的发变换，从带有干扰的信号中正确恢复出原始信息。受信者：又称为信宿，是传输信息的归宿点，将复原的原始信号转换成相应的消息。X第第第第 2 24 4 页页页页1.
11、3.1 1.3.1 基本概念基本概念（2）数字通信系统1、通信系统与通信网 信源为数字信号的通信系统称为数字通信系统。一般数字通信系统的组成框图X第第第第 2 25 5 页页页页1.3.1 1.3.1 基本概念基本概念信源编码与译码：信源编码是把模拟信号变换为数字信号，并进行数据压缩。信源译码是信源编码的逆过程。（2）数字通信系统1、通信系统与通信网信道编码与译码：信道编码是对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分。信道译码是按一定规则进行解码，发现或纠正错误，提高系统抗干扰的能力。加密与解密：加密是为了保证所传信息的安全，人为将被传输的数字序列扰乱，即加上密码。解密是在接收端利用与发送端相同
12、的密码复制品对收到的数字序列进行解密，恢复原来信息。X第第第第 2 26 6 页页页页1.3.1 1.3.1 基本概念基本概念数字调制和解调：数字调制把数字基带信号的频谱从低频搬到高频，形成适合在信道中传输的频带信号。数字解调是在接收端恢复数字基带信号。（2）数字通信系统1、通信系统与通信网同步与数字复接：同步使收、发两端的信号在时间上保持步调一致。数字复接是依据时分复用基本原理把若干个低速数字信号合并成一个高速的数字信号，以扩大传输容量，提高传输效率。X第第第第 2 27 7 页页页页1.3.1 1.3.1 基本概念基本概念双向、多点通信（3）通信网1、通信系统与通信网X第第第第 2 28
13、8 页页页页1.3.1 1.3.1 基本概念基本概念数字信号的信息速率Rb定义为单位时间内系统传输的信息量（比特，bit），又称比特率。（1）信息速率Rb和码元速率Rs2、信息速率、信噪比、误码率与信道容量通信系统的二个重要的质量指标：有效性、可靠性码元速率Rs是单位时间内所传送的码元个数，单位为“波特”，又称波特率、传码率、符号速率。式中，n为码元采用的进制数有效性X第第第第 2 29 9 页页页页1.3.1 1.3.1 基本概念基本概念信噪比定义为输出有用信号功率（PS）与输出噪声功率（PN）的比值。（2）信噪比（S/N）通信系统的二个重要的质量指标：有效性、可靠性单位为分贝（dB）可靠性
14、2、信息速率、信噪比、误码率与信道容量X第第第第 3 30 0 页页页页1.3.1 1.3.1 基本概念基本概念误码率=单位时间内接收的错误码元数/单位时间内传输的总码元数（3）误码率和误比特率通信系统的二个重要的质量指标：有效性、可靠性可靠性误比特率=单位时间内接收的错误比特数/单位时间内传输的总比特数2、信息速率、信噪比、误码率与信道容量X第第第第 3 31 1 页页页页1.3.1 1.3.1 基本概念基本概念（4）信道容量C信道容量指单位时间、单位带宽的信道能够无错误地传输的最大比特数。香农公式W为信道的带宽，单位为Hz；S/N为信噪比；C为信道容量，单位为b/s。2、信息速率、信噪比、
15、误码率与信道容量X第第第第 3 32 2 页页页页1.3.1 1.3.1 基本概念基本概念结论：当信道容量一定时，带宽和信噪比之间，即有效性与可靠性之间成反比关系。通常只能做到在满足一定可靠性指标下，尽量提高通信系统的有效性。（4）信道容量C2、信息速率、信噪比、误码率与信道容量X第第第第 3 33 3 页页页页1.3.1 1.3.1 基本概念基本概念 在数字通信系统中，在传输距离不太远的情况下，将来自信息源的数字基带信号直接传输，称为数字基带传输。3、基带传输与频带传输 将数字基带信号经过载波调制，把频谱搬移到高频处再传输，这种传输称为数字频带传输。基带信号：由信源直接生成的信号。频带信号：
16、基带信号经调制后生成的信号。X第第第第 3 34 4 页页页页1.3.2 1.3.2 语音编码（信源编码）语音编码（信源编码）波形编码：语音编码的基本方法：波形编码和参量编码 将时域的模拟语音的（电压）波形信号经过采样、量化、编码而形成数字语音信号。如脉冲编码调制（PCM）、增量调制（M）及其变形均属于波形编码。适合用于有线通信中。X第第第第 3 35 5 页页页页1.3.2 1.3.2 语音编码（信源编码）语音编码（信源编码）参量编码：语音编码的基本方法：波形编码和参量编码 基于人类语言的发声机理，找出表征语音的特征参量，对特征参量进行编码的一种方法。线性预测编码(LPC)及其变形均属于参量
17、编码。缺点是语音质量只能达到中等水平，不能满足商用语音通信的要求。X第第第第 3 36 6 页页页页1.3.2 1.3.2 语音编码（信源编码）语音编码（信源编码）混合编码：语音编码的基本方法：波形编码和参量编码 在混合编码的信号中，既含有若干语音特征参量信息又含有部分波形编码信息。规则脉冲激励线性预测编码（RPE-LPC）、矢量和激励线性预测编码（VSELP）等属于混合编码。在数字移动通信中得到了广泛应用。X第第第第 3 37 7 页页页页1.3.3 1.3.3 数字调制技术数字调制技术1、三种基本调制方式（1）幅移键控（ASK）就是数字信号的振幅调制，是利用已调波的振幅变化去携带信息，而载
18、波的频率和相位不变。（2）频移键控（FSK）就是数字信号的频率调制，是利用已调波的频率变化去携带信息，而载波的振幅和相位不变。（3）相移键控（PSK）就是数字信号的相位调制，是利用已调波的相位变化去携带信息，而载波的振幅和频率不变。X第第第第 3 38 8 页页页页1.3.3 1.3.3 数字调制技术数字调制技术1、三种基本调制方式数字基带信号的不同调制方法与波形X第第第第 3 39 9 页页页页1.3.3 1.3.3 数字调制技术数字调制技术2、相对调相与解调数字信号的相位调制可分为绝对调相和相对调相。对应于数字信号“1”和“0”采用固定不变的相位（如“1”码对应0相位，“0”码对应 相位）
19、的相位调制方式称为绝对调相绝对调相绝对调相绝对调相。所谓相对调相相对调相相对调相相对调相，其相位是一种相对的关系，其调制规律为：当遇到基带信号“1”码时，载波的相位相对于前一个码元相位改变 （即倒相）；当遇到“0”码时，载波的相位相对于前一个码元相位不变。X第第第第 4 40 0 页页页页1.3.3 1.3.3 数字调制技术数字调制技术2、相对调相与解调（1）二相相对调相（2DPSK）与解调2DPSK调制原理方框图X第第第第 4 41 1 页页页页1.3.3 1.3.3 数字调制技术数字调制技术2、相对调相与解调（2）四相相对调相（QPSK）与解调 （a）QPSK调制器组成框图 （b）QPSK
20、工作原理矢量图X第第第第 4 42 2 页页页页1.3.3 1.3.3 数字调制技术数字调制技术2、相对调相与解调（2）四相相对调相（QPSK）与解调QPSK相干解调方框图X第第第第 4 43 3 页页页页1.3.3 1.3.3 数字调制技术数字调制技术3、组合调制方式 调制时采用更多调相相位来降低码速率，称为多进制调相多进制调相 MPSK。同时利用幅度和相位来提高信息的区分度，多进制正交幅度调制 MQAM就是这种组合调制方式。（a）16QAM （b）16PSK多进制组合调制方式矢量图 X第第第第 4 44 4 页页页页1.3.4 1.3.4 信道编码与差错控制技术信道编码与差错控制技术信道编
21、码，即进行差错控制编码。差错控制编码的基本方法：在发送端被传输的数字信号序列里附加一些监督码元，在接收端按照既定的规则检验信息码元与监督码元之间的关系，若传输中发生错误，接收端就可发现错误，采取补救措施，甚至利用已有的信息来纠正错误。常用的差错控制方法有三种：检错重发（ARQ）、前向纠错（FEC）和混合纠错（HEC）。X第第第第 4 45 5 页页页页1.3.5 1.3.5 扩频通信技术扩频通信技术1、扩频通信的原理扩频的3种基本方式：直接序列扩频系统（DSSS）、跳频扩频系统（FHSS）和跳时扩频系统（THSS）。直接序列扩频通常将已调制信号与扩频码相乘。BPSK直接序列扩频系统X第第第第
22、4 46 6 页页页页1.3.5 1.3.5 扩频通信技术扩频通信技术1、扩频通信的原理解扩器输出功率谱示意图X第第第第 4 47 7 页页页页1.3.5 1.3.5 扩频通信技术扩频通信技术2、扩频通信的主要特点（1）抗干扰性强（2）隐蔽性好（3）可以实现码分多址通信（4）抗多径干扰（5）能精确定时和测距X第第第第 4 48 8 页页页页第第2章章 现代短波通信现代短波通信2.1 概述概述 短波通信是指利用波长为100m至10m（频率为1.5MHz至30MHz）的无线电波进行的通信。又称为高频（HF）无线电通信。短波通信可以利用地波传播，但主要是利用电离层反射进行传播。X第第第第 4 49
23、9 页页页页第第2章章 现代短波通信现代短波通信2.1 概述概述短波通信的优点：可用低廉的成本实现远距离通信；通信设备体积小，可方便地改变工作频率；短波电台临时组网方便、迅速，具有很大的灵活性。短波通信的缺点：可供使用的频段窄，通信容量小；信道条件差（是一种变参色散信道）；大气和工业无线电噪声干扰严重。X第第第第 5 50 0 页页页页2.2 短波在电离层中的传播特性短波在电离层中的传播特性2.2.1 短波的传播方式短波的传播方式短波的天波传播模式X第第第第 5 51 1 页页页页2.2 短波在电离层中的传播特性短波在电离层中的传播特性 短波段低频端的电波被吸收的程度较大，高频端的电波有可能穿
24、出电离层，大部分电波被电离层反射，形成短波的天波传播模式。天波的入射角应选择在保证电波能返回地面但又不被吸收的范围内。缩小寂静区的办法：选用高仰角天线减小电波到达电离层的入射角，同时选用较低的工作频率，使射线在入射角较小时电波不至于穿透电离层。地面波和天波均不能到达的区域2.2.1 短波的传播方式短波的传播方式X第第第第 5 52 2 页页页页2.2 短波在电离层中的传播特性短波在电离层中的传播特性 最高可用频率：指在实际传播中能被电离层反射回地面的电波的最高频率。Fmu：入射角为0（00）时的最高可用频率。2.2.2 最高可用频率（最高可用频率（MUF）临界频率 ：对应于电离层各分层的电子密
25、度，都存在一个相应的最高频率 ，在此频率的电波垂直入射（0=0）到电离层时，将被该分层反射，而高于此频率的电波将穿出该分层。X第第第第 5 53 3 页页页页2.2 短波在电离层中的传播特性短波在电离层中的传播特性一天内最高可用频率的变化规律2.2.2 最高可用频率（最高可用频率（MUF）X第第第第 5 54 4 页页页页2.2 短波在电离层中的传播特性短波在电离层中的传播特性（a）为天波和地波构成的多径；（b）为天波的单跳模式和多跳模式构成的多径；（c）为电离层不同分层的反射构成的多径；（d）为电离层的漫射构成的多径。2.2.3 多径传播问题多径传播问题多径传播将带来的问题：信号的延时和信号
26、的衰落。X第第第第 5 55 5 页页页页2.2 短波在电离层中的传播特性短波在电离层中的传播特性2.2.4 衰落衰落 在短波通信中，即使在电离层的平静时期，也不可能获得稳定的信号，接收到的信号强度总呈现忽大忽小的随机起伏，这种现象称为信号的“衰落”。快衰落：持续时间仅几分之一秒的衰落。慢衰落：持续时间比较长（可能达到1小时甚至更长）的衰落。X第第第第 5 56 6 页页页页2.2 短波在电离层中的传播特性短波在电离层中的传播特性2.2.4 衰落衰落 1、慢衰落（吸收型衰落）它是由于电离层电子密度及其高度的变化造成电离层吸收特性的变化而引起的。其表现为信号电平的缓慢变化。2、快衰落（干涉型衰落
27、）它是由于多径传输引起的干涉型衰落。干涉衰落具有明显的频率选择性。X第第第第 5 57 7 页页页页2.2 短波在电离层中的传播特性短波在电离层中的传播特性2.2.5 多普勒频移多普勒频移 如果在发送端发送一个单频（等幅、恒定相位的正弦波）信号，经多径传输后得到的接收信号不再是一条普线的单频信号，高频载波的频普将被展宽，这种现象称为多普勒频移或多普勒展宽。多普勒频移的倒数称为信道的“相干时间”。当系统传输的信息符号（时间）宽度大于信道的相干时间时，将引起时间选择性衰落。X第第第第 5 58 8 页页页页2.4 短波数据通信技术短波数据通信技术短波通信原来主要用于话音通信，但各类数据信息包括数字
28、传真、慢扫描图像和计算机等各类数据终端的数据，也希望能在短波信道上传输。在短波数据传输中，要解决的最大问题就是短波信道对数据传输的影响。主要是：(1)多径衰落引起的短波数据通信中的突发错误；(2)多径效应造成码元的时间扩展引起的码间干扰；(3)电离层的快速运动和变化引起多普勒频移，使发射信号的频率结构发生变化造成数据信号的错误接收。抗多径衰落是实现短波数据通信的首要问题，主要采用了以下几方面的技术：X第第第第 5 59 9 页页页页2.4 短波数据通信技术短波数据通信技术在短波通信中，由于多径效应引起了时域扩展，若不采用专门的时域均衡措施，所能传输的最高码元速率仅为200波特(码元宽度为5ms
29、)。采用专门的调制解调技术以后，可以将数据速率提高到2400b/s以上，现在主要有并行制和串行制两种不同的体制。并行体制的基本思想是把高速的串行信道分割为许多低速的并行信道，这时在短波电离层信道上已不再是高速数据传输，而是同时并行发送的低速信道；在接收端，单边带接收机输出的多路数据信号经并串变换后再恢复成高速数据流。2.4.1 传输高速数据信号的调制技术传输高速数据信号的调制技术 X第第第第 6 60 0 页页页页2.4 短波数据通信技术短波数据通信技术并行体制由于多频同时发射会导致发射功率分散、信号平均功率和峰值功率比低等缺点，但是技术成熟，成本低，具有较高的性能价格比。串行体制的特点是在一
30、个话路带宽内采用单载波串行发送高速数据信号，因此提高了高频发射机的功率利用率，克服了并行体制功率发散的缺点。由于串行体制采用了高效的自适应均衡、序列检测和信道估值等综合技术，从根本上克服了由于多径传播和信道畸变所引起的码间串扰。从发展角度看，串行体制提高数据率的潜力较大。2.4.1 传输高速数据信号的调制技术传输高速数据信号的调制技术 X第第第第 6 61 1 页页页页2.4 短波数据通信技术短波数据通信技术时频调制(FTSK)是一种组合调制，它是由时移键控(TSK)和频率键控(FSK)组合而成的。时频调制是指在一个或一组二进制符号的持续时间内，用若干个窄的高频脉冲的组合来传送原二进制数据。每
31、个高频脉冲在不同的时隙内具有不同的频率。这种由不同时隙和不同频率所构成的信号形式，称为时频调制信号。时频调制实际上是用编码的方法来传输信息的，因此也称之为时频编码调制。2.4.2 时频组合调制时频组合调制 X第第第第 6 62 2 页页页页2.4 短波数据通信技术短波数据通信技术时频调制的主要优点是它能够抗瑞利衰落。由于它的一个二进制符号就发送两个不同频率的高频脉冲，只要选用的频率f1、f2之间有足够大的频差(500Hz)，这两个频率就具有几乎不相关的衰落特性，可以达到频率分集的效果。时频调制可以克服分集接收的一些不足之处，如可能造成的功率分散、设备复杂度增加等。另外，如果采用比较好的编码方式
32、，时频调制不仅可以在抗衰落方面达到分集接收的效果，而且还可以起到抗码间串扰的作用。2.4.2 时频组合调制时频组合调制 X第第第第 6 63 3 页页页页2.4 短波数据通信技术短波数据通信技术分集接收技术是在短波线路上采用的抗衰落和抗多径的技术措施之一。它的基本思想是：接收端消息的恢复建立在多重接收的基础上，利用接收到的多个信号的适当组合来达到提高通信质量和可通率。分集接收技术包括两个方面的内容：（1）信号的分散传输。（2）信号的组合。2.4.3 分集接收技术分集接收技术 X第第第第 6 64 4 页页页页2.4 短波数据通信技术短波数据通信技术1、信号的分集（1）空间分集（2）频率分集（3
33、）时间分集（4）极化分集 2.4.3 分集接收技术分集接收技术 X第第第第 6 65 5 页页页页2.4 短波数据通信技术短波数据通信技术2、信号的组合 合并方式有选择式、等增益合并和最大比值合并三种。目前在短波通信中，选择式和等增益合并由于电路比较简单而被广泛应用，尤其是选择式和等增益合并的混合合并方式最流行。即当各种信噪比都比较接近时，采用等增益合并；当某路信噪比很低时将该路自动切断，不参与合并。2.4.3 分集接收技术分集接收技术 X第第第第 6 66 6 页页页页2.4 短波数据通信技术短波数据通信技术短波通信中的差错控制技术基本上有两类：一类称为反馈纠错方式，即根据线路接收端的要求而
34、自动重发的检错方式，简称ARQ方式；另一类称为前向纠错方式，简称FEC方式。在这两类的基础上又派生出混合纠错HEC方式。2.4.4 差错控制技术差错控制技术 X第第第第 6 67 7 页页页页2.5 短波自适应选频技术短波自适应选频技术在短波通信系统中，工作频率的选择非常重要，如果不能正确地选择工作频率，通信质量就很难保证，有时甚至不能正常通信。传统的短波无线电通信采用人工选择频率的方式。这种利用人工选频建立短波通信线路的方法，不仅时效低，而且对短波通信使用人员的专业素质要求很高，需要依靠操作员的长期工作经验，通信的质量无法得到可靠的保证。长期频率预报是根据太阳黑子数来预测通信电路的最高可用频
35、率，由于这种方法基于月中值的概念，所以工作频率不能够实时跟踪电离层的变化，实际短波通信的效果是不理想的。X第第第第 6 68 8 页页页页2.5 短波自适应选频技术短波自适应选频技术要实现高质量的短波通信必须采用自适应技术。这里说的短波自适应技术，主要是针对短波信道的缺陷而发展起来的频率自适应技术，通过在通信过程中，不断测试短波信道的传输质量，实时选择最佳工作频率，使短波通信链路始终在传输条件较好的信道上。自适应选频技术包括以下几个方面：实时信道估值，自适应信号处理和自适应信号控制。X第第第第 6 69 9 页页页页2.5 短波自适应选频技术短波自适应选频技术典型的短波自适应选频系统能够使无线
36、电台在最佳信道上自动建立通信，这是通过线路质量分析、自动线路建立和自动转换信道三个环节来实现的。2.5.1 自适应选频的基本原理自适应选频的基本原理 1、线路质量分析 线路质量分析(LQA)是一种实时选频技术。对信道进行LQA就是对信道参量进行测量和统计分析，然后按测试结果对信道进行评分和排序。LQA的结果存储在LQA矩阵表中，当装配有自适应控制器的电台要进行选择性呼叫时，便根据LQA的结果，自动地在最佳信道上进行。X第第第第 7 70 0 页页页页2.5 短波自适应选频技术短波自适应选频技术2.5.1 自适应选频的基本原理自适应选频的基本原理 2、自动线路建立(ALE)ALE是短波自适应通信
37、最终要解决的问题，其过程如下：(1)主呼台选择性呼叫(2)被呼台预置信道扫描 3、自动转换信道 在进行通信的同时，电台仍然对该信道的通信质量不断进行监测。当该信道突然遭受到强烈的无线电干扰，致使信道质量下降到低于门限值时，通信双方将自动转入下一个信道工作。X第第第第 7 71 1 页页页页2.5 短波自适应选频技术短波自适应选频技术实时信道估值(Real Time Channel Evaluation，RTCE)，就是实时地获取一组信道参数，通过这些参数来定量描述信道的状态和对传输某种通信业务的能力。对于数据通信系统来讲，需要测试的信道参数有：接收信号功率的强弱、噪声功率及其分布、多径延时、多
38、普勒展宽、给定时段内接收的错误码元的数目、自动差错重发（ARQ）系统中给定时段内请求重发的次数等。2.5.2 实时信道估值（实时信道估值（RTCERTCE）技术）技术 X第第第第 7 72 2 页页页页2.5 短波自适应选频技术短波自适应选频技术RTCE有这样几种具体方法：1 电离层脉冲探测RTCE 2 调频连续波探测RTCE 3 CHEC探测RTCE 4 导频探测技术 5 误码计算技术 6 8移频键控（8FSK）信号探测 2.5.2 实时信道估值（实时信道估值（RTCERTCE）技术）技术 X第第第第 7 73 3 页页页页2.5 短波自适应选频技术短波自适应选频技术在短波自适应选频通信系统
39、中，自适应信号处理器是系统的核心部件，实时探测的电离层信道参数都在这里计算处理。目前，国际上研制成功的高速编程信号处理器，采用FFT算法来提取多种电离层信道参数，估算各种传输速率所需的各种质量等级的频率，供通信实时应用。2.5.3 自适应信号处理技术自适应信号处理技术 X第第第第 7 74 4 页页页页2.5 短波自适应选频技术短波自适应选频技术在短波自适应通信系统中，自适应控制器是系统的指挥中心，是系统成败的关键。自适应控制系统是一种特殊的非线性控制系统，系统本身的特性(结构和参数)、环境及干扰特性存在某种不确定性。在系统运行期间，系统本身只能在线地积累有关信息，进行系统结构有关参数的修正和
40、控制，使系统处于所要求的最佳状态。2.5.4 自适应控制技术自适应控制技术 X第第第第 7 75 5 页页页页2.6 短波扩频与跳频通信短波扩频与跳频通信短波直接序列扩频通信系统通常以话音频带的带宽（3kHz左右）来传送扩频信号，因此又称为短波窄带扩频系统。短波通信中这种窄带扩频系统用得不多，更多的是采用宽带扩频系统，即下面的跳频扩频通信系统。2.6.1 短波直接扩频通信系统短波直接扩频通信系统 X第第第第 7 76 6 页页页页2.6 短波扩频与跳频通信短波扩频与跳频通信1、跳频通信的优点(1)抗干扰性强(2)有较强的抗截获能力(3)可实现码分多址通信，可以组网工作(4)抗多径衰落的效果好(
41、5)便于和定频电台兼容2.6.2 短波跳频扩频通信技术短波跳频扩频通信技术 X第第第第 7 77 7 页页页页2.6 短波扩频与跳频通信短波扩频与跳频通信2、短波跳频通信系统的原理和组成 2.6.2 短波跳频扩频通信技术短波跳频扩频通信技术 短波跳频通信系统的原理框图X第第第第 7 78 8 页页页页2.6 短波扩频与跳频通信短波扩频与跳频通信3、短波跳频通信技术的发展 20世纪80年代以来，短波跳频通信技术不断得到发展，先后经过了常规跳频、自适应跳频和高速跳频三个阶段。2.6.2 短波跳频扩频通信技术短波跳频扩频通信技术 X第第第第 7 79 9 页页页页第第3章章 微波通信微波通信3.1
42、概述概述v微波通信是利用微波作载波进行的无线电通信。微波通信是利用微波作载波进行的无线电通信。v由于微波波段的频带较宽，传输特性也比较稳定，由于微波波段的频带较宽，传输特性也比较稳定，通过中继（接力）的方式可以实现远距离通信，因此，通过中继（接力）的方式可以实现远距离通信，因此，曾是曾是2020世纪六七十年代世界各国干线通信的主要传输世纪六七十年代世界各国干线通信的主要传输手段。手段。X第第第第 8 80 0 页页页页第第3章章 微波通信微波通信3.1 概述概述微波中继通信示意图X第第第第 8 81 1 页页页页3.2 微波通信的特点微波通信的特点（1)1)频带宽频带宽,能传输的信息容量大。能
43、传输的信息容量大。（2)2)天电、工业噪声干扰及太阳黑子变化对短波及天电、工业噪声干扰及太阳黑子变化对短波及频率较低的无线电波段影响很大，而微波频段频率较低的无线电波段影响很大，而微波频段(GHz(GHz级别级别)频率高频率高,不易受这些外界干扰的影响。因此，不易受这些外界干扰的影响。因此，通信相对稳定、可靠。通信相对稳定、可靠。（3)3)由于波长短由于波长短,天线的尺寸就可以做得很小。天线的尺寸就可以做得很小。（4)4)由于是直线传播，微波通信必须采用中继接力由于是直线传播，微波通信必须采用中继接力的方式。的方式。X第第第第 8 82 2 页页页页3.4 微波中继系统的组成和工作方式微波中继
44、系统的组成和工作方式3.4.1 系统组成系统组成 v微波中继系统主要功能是实现远距离通信，通信距微波中继系统主要功能是实现远距离通信，通信距离往往长达数千米甚至上万米，整个通信链路由多个离往往长达数千米甚至上万米，整个通信链路由多个相距几十千米的中继站构成，系统中包含了各种类型相距几十千米的中继站构成，系统中包含了各种类型的微波通信站。的微波通信站。微波中继通信线路系统的示意图X第第第第 8 83 3 页页页页3.4 微波中继系统的组成和工作方式微波中继系统的组成和工作方式3.4.1 系统组成系统组成 v图中的节点，统称为图中的节点，统称为微波站微波站，除两头的终端站之外，除两头的终端站之外，
45、还有大量的中继站，枢纽站和分路站，它们的作用分还有大量的中继站，枢纽站和分路站，它们的作用分别是别是：1 1）终端站终端站：处于线路两端的微波站，是系统的终端。：处于线路两端的微波站，是系统的终端。它对一个方向收、发，采用不同的收、发频率，可以它对一个方向收、发，采用不同的收、发频率，可以上、下话路或数据。上、下话路或数据。2 2）中继站中继站：线路的中间转接站，将收到的微弱微波：线路的中间转接站，将收到的微弱微波信号放大后转发，便于在下一中继段进行传输。信号放大后转发，便于在下一中继段进行传输。X第第第第 8 84 4 页页页页3.4 微波中继系统的组成和工作方式微波中继系统的组成和工作方式
46、3.4.1 系统组成系统组成 v图中的节点，统称为图中的节点，统称为微波站微波站，除两头的终端站之外，除两头的终端站之外，还有大量的中继站，枢纽站和分路站，它们的作用分还有大量的中继站，枢纽站和分路站，它们的作用分别是别是：3 3）分路站分路站：除具有对接收信号放大、转发的中继站：除具有对接收信号放大、转发的中继站功能外，还能将信道上传送的多路信号中的部分话路功能外，还能将信道上传送的多路信号中的部分话路分离出来，并插入相同路数的新话路，以实现长距离分离出来，并插入相同路数的新话路，以实现长距离传输系统的区间通信。传输系统的区间通信。4 4）枢纽站枢纽站：两条以上的微波线路交叉的微波站，它：两
47、条以上的微波线路交叉的微波站，它可以从几个方向分出或加入话路或电视信号，实现两可以从几个方向分出或加入话路或电视信号，实现两条链路上信号或部分信号的交换。条链路上信号或部分信号的交换。X第第第第 8 85 5 页页页页3.4 微波中继系统的组成和工作方式微波中继系统的组成和工作方式3.4.1 系统组成系统组成 v微波站的主要设备包括发信设备、收信设备、天线微波站的主要设备包括发信设备、收信设备、天线馈线系统、电源设备以及保障通信线路正常运行和无馈线系统、电源设备以及保障通信线路正常运行和无人维护所需的监测控制设备等。人维护所需的监测控制设备等。v终端复用设备是最重要的设备之一，它的基本功能终端
48、复用设备是最重要的设备之一，它的基本功能是：将交换机送来的多路信号或群路信号适当变换，是：将交换机送来的多路信号或群路信号适当变换，送到微波终端站或微波分路站的发信机；将微波终端送到微波终端站或微波分路站的发信机；将微波终端站或微波分路站的收信机送来的多路信号或群路信号站或微波分路站的收信机送来的多路信号或群路信号适当变换后送到交换机。适当变换后送到交换机。X第第第第 8 86 6 页页页页3.4 微波中继系统的组成和工作方式微波中继系统的组成和工作方式3.4.1 系统组成系统组成（a）终端站（b）中继站微波中继系统的终端站和中继站X第第第第 8 87 7 页页页页3.4 微波中继系统的组成和
49、工作方式微波中继系统的组成和工作方式3.4.2 中继方式中继方式 v根据转接方式的不同，中继方式有基带转接、中频根据转接方式的不同，中继方式有基带转接、中频转接和微波转接三种。转接和微波转接三种。1、基带转接 来自天线的微波信号首先通过混频器下变频至中来自天线的微波信号首先通过混频器下变频至中频（频（IFIF），经过解调、取样判决后，得到基带数字信），经过解调、取样判决后，得到基带数字信号，然后将恢复的基带码流重新调制，经混频器上变号，然后将恢复的基带码流重新调制，经混频器上变频至微波发射频率（频至微波发射频率（RFRF），将信号放大后再通过天线），将信号放大后再通过天线发射出去。这种转接方式
50、称为基带转接。发射出去。这种转接方式称为基带转接。X第第第第 8 88 8 页页页页3.4 微波中继系统的组成和工作方式微波中继系统的组成和工作方式3.4.2 中继方式中继方式 1、基带转接 基带转接方式X第第第第 8 89 9 页页页页3.4 微波中继系统的组成和工作方式微波中继系统的组成和工作方式3.4.2 中继方式中继方式 1、基带转接 基带转接方式实现话路信号的分出或插入 X第第第第 9 90 0 页页页页3.4 微波中继系统的组成和工作方式微波中继系统的组成和工作方式3.4.2 中继方式中继方式 2、中频转接 中频转接只将收到的微波信号下变频至中频中频转接只将收到的微波信号下变频至中