微波与卫星通信第六章 微波与卫星通信的线路噪声及线路参数计算
无线通信—微波和卫星通信(现代通信技术课件)
• 频分多址 • 时分多址 • 空分多址 • 码分多址
卫星通信多址方式
卫星通信系统
• 卫星通信系统的线路
– 在一个卫星通信系统中，各地球站经过通信卫星转发器可以组成多条 单跳单工或双跳单工卫星通信线路。
– 单工是指通信的双方分别被固定为发信站和收信站。 发信站发送的信 号只经一次卫星转发后就被接收站接收的卫星通信线路叫做单跳单工 卫星通信线路。
– 发信站发送的信号经过两次卫星转发后被接收站接收的卫星通信线路 叫做双跳单工卫星通信线路。
卫星通信系统
卫星通信系统的分类
– 同步卫星通信系统(GEO)
• 卫星绕地球的运行周期与地球自转同步，而对地 球应相对静止，又称为静止轨道卫星系统。
– 非同步卫星通信系统
• 中轨道卫星系统(ICO或MEO) • 高轨道卫星系统(HEO) • 低轨道卫星系统(LEO)
同步通信卫星的设置和可通信区
• 通信卫星一般是指同步卫星， 同步卫星的轨道是圆形且在赤 道平面上，同步卫星离地面 35785.6公里，飞行方向与地 球自转方向相同时，从地面上 任意一点看，卫星都是静止不 动，这种对地静止的卫星称为 通信卫星。利用三或四颗同步 卫星，就能够使信号基本覆盖 地球的表面。
5.微波设备 微波设备主要由IDU、ODU、中频电缆、天线等部分组成
IDU是室内单元，Indoor Unit。ODU是室外单元， Outdoor Unit。 中频是指发射机将信号载 波变换成发射频率，或者 将接收频率变换成基带的 一个中间频率，一般由系 统架构决定。 而射频，就是天线发射出 去的、在空中传播的电磁 波信号频率。
微波通信
5.微波设备组成
IDU负责完成业务接入、复分接 和调制解调，在室内将业务信
邮电高等函授微波与卫星通信
邮电高等函授《微波与卫星通信》综合练习题一.名词解释1.扰码（↓）2.遥信（↓）3.码元误码率4.2PSK5.正折射6.等效地球半径因子7.衰落（↓）8.天线增益9.出站链路（↓）10.选择性应答11.连接容量12.P-ALOHA（↓）13.本振频稳度14.CDMA跳频二.填空1.当电波在空间传播的轨迹向上弯曲时，表明此段大气折射率梯度dN/dh 0。
2.若用一付微波天线收、发同一波段的射频信号，当发信采用垂直极化波时,则收信应采用波。
3.就云，雪，降雨，雾气对微波传播的影响来说，其中引起的衰减最为严重。
4.因QAM已调波是用载波的相位和幅度来表征多进制码元信息的,所以说QAM方式的载波是既调又调。
5.复用设备中传输速率分别为139.264Mb/s, 2.048Mb/s 时, 连接到微波站信道设备的传输线路分别采用码和码。
6.若一个收信支路中的收信中频为70MHz，用超外差方式接收时，当输入信号频率为300MHz时,它的镜像频率干扰值等于 MHz。
7.中小容量设备中发信机采用的“直接调制方式”是指。
8.当h C<0,表明微波传输路径上的尖顶形障碍物位于收发信两点的连线以，此时的微波线路称为路线路。
9.分集技术就是指的一种技术措施。
10.为达到“1”，“0”码等概率传输,在发端对原始基带码使用器进行扰码处理，而在收端对已解调的基带码再进行，还原成原始码。
11.当△f/f0＝200×10-9,频稳度等于 ppm。
12.相干解调的关键是，即要求在接收端产生一个和发送端调制波的载波同，同相位的相干信号，这种方式又叫。
13.噪声系数定义为：在一定条件下，接收机、放大器或网络的与的比值。
14.数字微波通信系统采用的备份方式可分为备份和备份。
15.微波中继通信的射频波道有波道和波道两种。
16.FDMA卫星通信系统中，各个地球站之间的频率配置可以是指配的，也可以是分配的。
17.卫星通信系统由段和段两部分组成。
微波与卫星通讯实验报告参考
实验一卫星数字电视接收一、实验目的1、了解接收卫星电视的具体方法。
2、学会使用天线接收机，并掌握接收天线的调整。
3、接收“中星6B卫星电视”，出稳定的节目。
二、实验器材天线、高频头、卫星接收机、电视、馈线三、实验过程与原理1、接收天线的组成与工作原理天线是收集和处理远处的卫星发出的高频电磁波信号的装置。
它的通信器件主要包括反射器、馈源、高频头和馈线。
天线是无线电波的输入端口。
机械部件主要包括馈机械部件主要包括馈机械部件主要包括馈机械部件主要包括馈源支撑杆、俯仰角调整机构、方位转动机构和底座等。
2、方位角的计算从接收点到卫星的视线在接收点的水平面上有一条正投影线，从接收点的正北方向开始，顺时针方向至这条正投影线的角度就是方位角，顺时针方向至这条正投影线的角度就是方位角，实际使用时应考虑当地磁偏角数值。
计算结果方位角负值为南偏角。
计算结果方位角负值为南偏西，正值为南偏东，方位角以正南为西，正值为南偏东，方位角以正南为西，正值为南偏东，方位角以正南为西，正值为南偏东，方位角以正南为0º角边。
3、仰角的计算从接收点仰望卫星的视线于水平线构成的夹角就是仰角。
在计算方位角、仰角之前先从地图上查出本地站址的经度和纬度4、影响天线效率的主要因素天空噪声：这是由星体中的能量变换和某些大气层活动造成的宽带辐射大宽带辐射。
这种噪声主要通过主瓣输入，与仰角的大小无关。
大地噪声：温暖的地面中分子的激发造成的大带宽噪声称为大大地噪声。
在高纬度的低仰角中，它对天线噪声的作用最大。
人为噪声：机器和设备发出的噪声也会增大天线噪声。
例如汽例如汽例如汽例如汽车的打火系统、剪草机以及萤光灯的开和关。
天空噪声和人为噪声比起噪声的主要成份大地噪声的作用更小。
一般来说，在噪声比起噪声的主要成份大地噪声的作用更小。
一般来说，在仰角低于30°左右时，天线噪声温度会迅速增加。
5、卫星数据接收机及其主要性能•卫星数据接收机，俗称机顶盒，目前没有标准的定义，传统的说法是“置于电视机顶上的盒子置”。
无线通信系统与技术第5章微波与卫星通信系统PPT课件
•基带转接方式：将接收到的微波信号首先 通过混频器下变频至中频，经过解凋、采 样判决后，得到基带数字信号，然后将恢 复的基带码流重新调制，经混频器上变频 至微波发射频率，将信号放大后再通过天 线发射出去。
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图5-4 再生转接式中继站框图
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5.1.2 微波传播特性
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2．卫星通信的特点
① 通信距离远，建站成本与通信距离无关。 ② 以广播方式工作，便于实现多址联接。 ③ 通信容量大，能传送的业务类型多。 ④ 可以自发自收进行监测。
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• 卫星通信具有以上的特点，在具体实施中 也给技术上带来了一些难点。 ① 需要先进的空间技术和电子技术。 ② 要解决信号传播时延带来的影响。
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③ 沿线附近卫星地面站的位置、同步卫星 轨道指向和工作频率，有关飞机场、雷达站 等设施的位置、工作频率和通讯设施，它们 涉及与线路相互干扰的问题； ④ 沿线的地形、地物、气候等情况，它们 对电波传播和接收信号的衰落特性均有影响。
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5.2 卫星通信系统
• 卫星通信是地球站之间利用通信卫星转发 信号的无线电通信，是现代通信的重要手段。
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• 用11/14GHz与4/6GHz相比，其具有以下 优点。 ① 由于不同于地面中继线路所用频段，因 此不存在与地面网干扰问题。
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② 若地球站及卫星的天线尺寸一定， 11/14GHz波束宽度比4/6GHz的一半还窄。 ③ 相同尺寸的卫星天线的增益，接收时是 4/6GHz的5.33倍，发射时是9.15倍，总的 改善为16.9dB。
1．地形地物对微波传播的影响
• 微波中继通信系统中的微波主要在靠近地 表的大气空间传播，因而地形地物对微波会 产生反射、折射、散射、绕射和吸收现象。
微波通信和卫星通信
现代通信技术辅导7第七章微波通信和卫星通信一、知识点∙微波通信。
∙卫星通信。
二、重点难点内容微波通信是在20 世纪40 年代至50 年代开始使用的无线电通信技术，经过多年的发展己经获得广泛的应用。
微波通信分为模拟微波通信和数字微波通信两类。
模拟微波通信早已发展成熟，并逐渐被数字微波通信所取代，数字微波通信已成为一种重要的传输手段，并与卫星通信，光纤通信一起作为当今三大传输手段。
卫星通信可看作微波通信的一个具体应用，所以把微波通信和卫星通信放在同一章中。
学习中注意比较卫星通信和地面微波通信的异同点。
（一）微波通信本节主要讲述微波通信的概念和特点，微波通信系统的基本组成，微波站的设备组成及微波的传输特性和抗衰落技术。
1. 微波通信的概念和特点（1）微波的频段划分无线电波波段的划分如表1 所示。
表（一）无线电波波段的划分整个电磁频谱，包含从电波到宇宙射线的各种波、光和射线的集合。
不同频率段落分别γ射线和宇宙命名为无线电波（3kHz～3000GHz）、红外线、可见光、紫外线、x 射线、射线。
微波是超高频率的无线电波。
由于这种电磁波的频率非常高，故微波又称为超高频电磁波。
电磁波的传播速度υ与其频率f 、波长又有下列固定关系：若微波是在真空中传播，则速度为微波频段的波长范围为lm～lmm，频率范围为300MHz～300GHz，可细分为特高频(UHF) 频段／分米波频段、超高频（SHF）频段／厘米波频段、极高频（EHF）频段／毫米波频段和至高频频段／亚毫米波频段。
实际工程中常用拉丁字母代表微波小段的名称，例如S , C , X 分别代表10厘米波段、5 厘米波段和3厘米波段；Ka，U，F分别代表8毫米波段和3毫米波段等等，详见表2。
表（二）微波频段的划分（2）微波中继通信的概念微波中继通信是利用微波作为载波并采用中继（接力）方式在地面上进行的无线电通信。
A ,B 两地间的远距离地面微波中继通信系统的中继示意如图1 所示。
微波技术与天线第6章
第6章 天线辐射与接收的基本理论
z r
O
y x
图 6- 4 坐标参考图
第6章 天线辐射与接收的基本理论
[ 例 6 - 1］画出沿z轴放置的电基本振子的E平面和H平面 方向图。
解: ① E平面方向图: 在给定r处, Eθ与φ无关; Eθ的归一化场强值为
|Eθ|=|sinθ| 这是电基本振子的E平面方向图函数, 其E平面方向图如图 6 - 5（a）所示。 ② H平面方向图:
第6章 天线辐射与接收的基本理论
图 6 -5 (a) 电基本振子E平面方向图； (b) 电基本振子H平面方向图； (c) 电基本振子立体方向图
第6章 天线辐射与接收的基本理论
在给定r处, 对于θ=π/2, Eθ的归一化场强值为|sinθ|=1, 也与φ 无关。因而H平面方向图为一个圆, 其圆心位于沿z方向的振子 轴上, 且半径为1, 如图 6 - 5（b）所示。
r
第6章 天线辐射与接收的基本理论
比较电基本振子的远区场Eθ与磁基本振子的远区场E φ, 可以发现它们具有相同的方向函数|sinθ|, 而且在空间相互正交, 相位相差90°。所以将电基本振子与磁基本振子组合后, 可构 成一个椭圆（或圆）极化波天线, 具体将在第8章中介绍。
第6章 天线辐射与接收的基本理论
微波技术与天线第6章
第6章 天线辐射与接收的基本理论
第6章 天线辐射与接收的基本理论
6.1
通信的目的是传递信息, 根据传递信息的途径不同, 可将通 信系统大致分为两大类: 一类是在相互联系的网络中用各种传 输线来传递信息, 即所谓的有线通信, 如电话、计算机局域网等 有线通信系统; 另一类是依靠电磁辐射通过无线电波来传递信 息, 即所谓的无线通信, 如电视、 广播、 雷达、 导航、卫星等 无线通信系统。 在如图 6 1 所示的无线通信系统中, 需要将来 自发射机的导波能量转变为无线电波, 或者将无线电波转换为 导波能量, 用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。
微波通信及卫星通信课程作业部份答案
《微波通信与卫星通信》课程作业注意事项：要求该课程作业全数手写在浙江理工大学标准作业本上；每一章的作业题目要另起一页从头开始；本文档中所列出的题目必需把原题抄写在作业本上，随后再写答案；所有题目都是必选的，请全数做完而且独立完成；要求笔迹清楚工整。
请于2021年1月7日上课时随课程论文一路上交。
第1章微波与卫星通信概述1-1 微波通信有哪些特点卫星通信有哪些特点微波通信具有良好的抗灾性能，对水患、风灾和地震等自然灾害，微波通信一样都不受阻碍。
但微波经空中传送，易受干扰，在同一微波电路上不能利用相同频率于同一方向，因此微波电路必需在无线电治理部门的严格治理之下进行建设。
另外由于微波直线传播的特性，在电波波束方向上，不能有高楼阻挡,因此城市计划部门要考虑城市空间微波通道的计划，使之不受高楼的阻隔而阻碍通信卫星通信①通信距离远，且费用与通信距离无关。
②广播方式工作，能够进行多址通信。
③通信容量大，适用多种业务传输。
④能够自发自收进行监测。
⑤无缝覆盖能力。
⑥广域复杂网络拓扑组成能力。
⑦平安靠得住性。
1-2 请论述智能天线的概念。
智能天线又称自适应天线阵列、可变天线阵列、多天线。
智能天线指的是带有能够判定信号的空间信息（比如传播方向）和、定位信号源的，而且能够依照此信息，进行空域的天线阵列。
智能天线是一种安装在现场的双向天线，通过一组带有可电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并能够同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。
[1]智能天线采纳空分复用（SDMA）方式，利用信号在传播方向上的不同，将时延扩散、、、信道干扰的阻碍降低，将同、同时隙信号区别开来，和其他复用技术相结合，最大限度地有效利用资源。
初期应用集中于和信号处置领域，20世纪70年代后被引入军事通信中。
随着的进展，阵列处置技术被引入到移动通信领域，专门快就形成了智能天线的研究领域。
在移动通信技术的进展中，以自适应阵列天线为代表的智能天线已成为最活跃的研究领域之一，应用领域包括声音处置、跟踪扫描雷达、、和网络。
微波与卫星通信(全文)
微波与卫星通信基于单比特采样的IR-UWB系统采样抖动性能分析基于FPG的曼彻斯特编解码器研究单比特取样超宽带系统的时延估量误差分析一种HSP系统UE端SIR估量算法优化方案多模式卫星接收机的载波同步方案设计与实现卫星通信进展动态基于嵌入式无线CPU短信通信终端系统的设计基于可信集的无线传感器XX络路由切换协议一种基于移动终端的无线传感器XX络数据收集协议基于LINUX的嵌入式WEB服务器的设计浅析OFDM技术在应急通信系统中的应用RFID分形阅读器天线设计一种用于Ku波段的宽频带微带天线一种双槽孔Ku频段圆极化微带天线本刊征稿简则OFDM系统基于信道多径时延检测的自适应信道估量基于OFDM的DVB-T传输系统的研究与仿真相关阴影Ricin信道上广义矩形MQM的性能基于信道缩短的多频带超宽带信道估量编队微小卫星变码速率星间通信系统仿真研究WCDM拥塞操纵方法分析基于改进的C/S结构在无线传感器XX络工作站中的应用一种基于代价梯度的无线传感器XX络QoS路由协议1/n卷积码盲识别无线传感器XX络拥塞操纵机制研究一种新的脑-机接口与上下文感知结合的架构研究用于WLN的二元微带天线阵倾斜地形回波波形对测距的影响CDM系统多用户检测评价标准本刊征稿简则基于高斯脉冲导数的正交UWB波形最优化设计多载波调制中降低峰均比问题的研究修正LMSNewton算法在抑制DSSS窄带干扰中的应用一种改进的LDPC码比特反转解码算法基于链路选择因子的高速无线个域XX自适应时隙调度算法一种HSDP系统中依赖负载的正比公平调度算法TD-SCDM无线XX络设计原理和方法TD-SCDM系统RNC设备中的分组调度方法基于FPG的S模式应答通信设计基于TD-SCDMXX络的集群直通模式基于OPNET的移动IP在CDM20001X中的仿真改进型帧时隙LOH防碰撞算法研究星载数字化TDRSS/USB双模应答机设计与试验浅谈长庆骨干光传输XX波分系统组XX设计多元LDPC码与二元LDPC码的性能比较相关序列及其性能比较研究估量误差对天线选择系统性能影响分析满足UWB室内辐射掩蔽的脉冲信号功率谱分析一种加权的UWB-TR接收机的性能研究农村XX络覆盖优化研究一种TD-SCDM系统中的自适应功率操纵算法TD-SCDM在LTE中的导频设计OFDM水声通信中最大多普勒频偏估量算法研究基于用户行为分析的NICE协议研究相控微带天线阵互耦对阵增益的影响分析智能天线中时空虚拟DO矩阵算法与改进合成孔径雷达有源压制干扰研究宽带电力线通信的电磁兼容探讨存在多个载波频率偏移的分布式STBC-OFDM系统的均衡技术基于水声信道的级联TCM编码技术研究。
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背景误块数与扣除不可用时间和严重 误块秒期间的所有误块数后的总块数之比 称为背景误块比。
由于计算BBER时，已扣除了大突发 性误码的情况，因此该参数大体反映了系 统的背景误码水平。由上面的分析可知， 三个指标中，SESR指标最严格，BBER最 松，因而只要通道满足ESR指标的要求， 必然BBER指标也得到满足。
6.2
数字微波的信道噪声与噪声指标分配
6.3
数字微波信道线路参数计算
6.4
移动通信系统中的无线链路计算
6.5
卫星接收机载噪比与G/T值的计算
6.6
卫星通信线路的C/T值
6.7
FDM/FM/FDMA系统中的卫星线路参数设计
6.1 数字微波通信的假想参考通道 与误码性能指标
假设参考数字连接模型 数字信道是指对话音信号进行PCM处 理后的数字化语音信号经过多路复用的信 道。
ITU-T建议的一个标准的最长HRX包 含14个假设参考数字链路和13各数字交换 点，全长27500km。
(2) 假设参考数字链路（HRDL）
为了简化数字传输系统的研究，把 HRX中的2个相邻交换点的数字配线架间 所有的传输系统、复接、分接设备等各种 传输单元（不包括交换），用假想参考数 字链路（HRDL）表示。
这样在ITU-R F.1189建议的基础上规 定了我国最长的假想参考通道（HRP）， 如图6-2所示，可见假想参考通道的全长为 6900km，并且它是由长途网、中继网和用 户网构成。
其中在长途网中两最远网络节点之间 的距离为6500km；中继网中从长途网传输 节点与本地传输节点之间的最长距离为 100km，而本地节点到用户之间的最长距 离为100km。
系统参考模型有三种假设形式：假设 参考数字连接（HRX），假设参考数字链 路（HRDL），假设参考数字段 （HRDS）。
(1) 假设参考数字连接（HRX）
假设参考数字连接是为了通信网总的 性能研究和指标分配而找出的通信距离距 离最长、结构最为复杂、传输质量最差的 连接，这种连接是用假设的参考模型来表 示，即假设参考数字连接包含所有的传输、 交换及其他功能单元。
从表中可以清楚地看出是以误块秒比 (ESR)、严重误块秒比(SESR)及背景误块 比(BBER)来表示的．首先我们介绍误块的 概念。
(1) 误块（EB）
由于SDH帧结构是采用块状结构，因 而当同一块内的任意比特发生差错时，则 认为该块出现差错，通常称该块为差错块， 或误块。
(2) 误码性能参数
6.1.1 SDH体制下的数字微波 通信
在PDH系统中信息是以串行比特流的 形式传输的，可用严重误码秒（一秒钟内 的误码率>10-3）、误码秒（一秒钟内有误 码）来衡量系统误码性能。
而在SDH系统中信息是以块状结构传 输的，其长度不等，可以是几十比特，也 可能长达数千比特。
然而无论其长短，只要出现误码，即 使仅出现1比特的错误，该数据块也必须进 行重发,因而SDH系统中的误码性能是用误 块来进行说明的，这在ITU-T制定的G.826 规范中得以充分体现，如表6-1所示。
通常一个数字通道是指与交换机或终 端设备相连接的两个数字配线架DDF或等 效设备（如DXC设备）间的全部传输手段。
一般涵盖了一个或几个数字段，它包 括所有的复接和分接设备，这样数字信号 在通过数字通道过程中，其取值和顺序均 不会发生变化，因而呈现透明性。
为了有机地分析整个通信网，ITU-T 提出了“系统参考模型”的概念，并规定 了系统参考模型的性能参数及指标。
SESR指标可以反映系统的抗干扰能力。 它通常与环境条件和系统自身的抗干扰能 力有关，而与速率关系不大，故此不同速 率系统的SESR指标相同。
③ 背景误块比（BBER） 如果连续10秒钟误码率劣于10-3则认为 是故障。那么这段时间为不可用时间，应 从总统计时间中扣除，因此扣除不可用时 间和严重误块秒期间出现的误块后所剩下 的误块称为背景误块。
第六章 微波与卫星通信的线路 噪声及线路参数计算
本章是在前几章内容的基础上，对数 字微波通信、移动通信系统和卫星通信系 统工程设计中所涉及的主要问题进行详细 的讨论，其中包括假想参考电路与传输质 量标准、误码率与噪声指标的分配、基本 线路参数的计算等内容。
6.1
数字微波通信的假想参考通道与误码性能指标
天线（或说成是天线馈线系统）送给 收信机输入端的固有热噪声功率 N 固 为
N固有 N F KT0 B
（6-1）
式中： NF：接收机噪声系数（输入信噪比与 输出信噪比之比）；
K为波尔兹曼常数，K=1.38×10-23 （W/Hz· K）； T0收信机的环境温度（用绝对温度表 示）； B为收信机的等效带宽（单位为Hz）。
① 误块秒比（ESR） 当某1秒具有1个或多个误块时，则称 该秒为误块秒，那么在规定观察时间间隔 内出现的误块秒数与总的可用时间（在测 试时间内扣除其间的不可用时间）之比， 称为误块秒比。
② 严重误块秒比（SESR） 某1秒内有不少于（即≥）30％的误块， 则认为该秒为严重误块秒，那么在规定观 察时间间隔内出现的严重误块秒数占总的 可用时间之比称为严重误块秒比。
6.1.2 误码性能规范
6.2 数字微波的信道噪声与噪声 指标分配 6.2.1 噪声的分类
数字微波的信道噪声可分为四类：分 别为热噪声（包括本振噪声）、各种干扰 噪声、波形失真噪声、其他噪声。这里着 重介绍前两种噪声。
1．热噪声
本节中讨论的热噪声是指收信机的固 有热噪声和收发本振热噪声。
(1) 收信机的固有热噪声
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(3) 假设参考数字段（HRDS）
一个假想参考链路（HRDL）是由多 个假想参考数字段（HRDS）构成。
而一个假想参考数字段HRDS是指两 个相邻的数字配线架DDF或等效设备（例 如两个分插复用器ADM）之间用来传输特 定速率的数字信号的线路及设备。
综上所述，HRX的总性能指标可以按 比例分配到其中的HRDL中去，HRDL上 的性能指标又可以再分配到HRDS中去。 数字微波通信的性能指标都是在这三种参 考模型的基础上指定的，它的重要指标有 误码特性。