电子信息技术进展--张博瑞.doc

电子信息技术进展论文现代通信系统 班级： 电信10003 姓名： 张博睿 学号： 1404100419本学期学习了由李长庚老师教授的现代通信系统这门课程，这门课程的主要内容有：了解卫星通信发展和应用的基本趋势，学会卫星通信系统的基本概念，包括系统组成，工作原理，链路计算，多址方式，通信协议等。了解当前移动卫星、宽带卫星、微小卫星、DVB数据广播系统、卫星Internet的发展、VSAT。通信技术是信息技术中极重要的组成部分。从广义说，各种信息的传递均可称之为通信。但由于现代信息的内容极为广泛，因而人们并不把所有信息传递纳入通信的范围。通常只把语音、文字、数据、图像等信息的传递和传播称为通信。面向公众的单向通信，如报纸、广播、电视便不包括在内。但这种单向传播方式，由于通信技术的发展，也在发生变化。现化通信技术给我们带来方便太多了，从以前为了传输信号用的风火台点狼烟到现在用电话和手机。从以前亲眼看到几百米景物到现在电视捍几千米几千公里里景物。从一个人讲话小范围几十人听到现在几万人或几亿人都能听的音视。从人记录信息甲骨文到现在计算机打印等现代通信技术的主要内容及发展方向，是以光纤通信为主体调卫星通信、无线电通信为辅助的宽带化、综合化（有的称数字化）、个人化、智能化的通信网络技术。通过这个学期的学习，对以上学习内容有了一定程度的了解，尤其是卫星通信方面的内容学习之后有了一定的感触。现代通信与传统通信最重要的区别是：在现代通信中，通信技术与计算机技术是紧密结合的。要实现上述四化，必须开发许多领域的技术，如微电子技术（超大规模集成电路）、新的电子器件、。高性能的微处理机、新传输媒体（如光纤、更高波段的电磁波）、新交换技术等。从国外通信技术的发展看，大约从70年代开始，通信即进入了现代通信的新时代。目前，各项通信技术的发展正处在方兴未艾之中。计算机技术、通信技术主要是指信息处理技术和信息传输技术，传感技术则是信息获取技术。人们一般是通过耳听目视获得几乎全部信息的。因此，扩大耳听目视的自然范围，克服空间、时间及人体器官的有限响应，如波长、灵敏度、信息量的局限等，成为信息获取技术的重要发展方向。为了望远，人们发明了光学望远镜、射电天文望远镜；为了观微，人们发明了光子、电子、离子显微镜；为了观内，人们发明了调光、超声波、，微波、核磁共振成像技术；为了观大，人们发明了飞机与卫星的各种波段的航空航天遥感。这一切都大大扩充了视听的范围。1957年10月第一颗人造卫星发射成功。自那以来，短短30余年，世界主要国家已形成了相当规模的航天产业，迄今已有22个国家组织发射了航天器；有58个国家投资发展航天技术，总投资高达近万亿美元；有170多个国家和地区应用航天技术成果。航天遥感的出现，给人类观测地球提供了最有效的场合。它的迅速发展使得在资源勘探、海洋开发、农林管理、气象预报、环境灾害监测、地貌测绘等应用领域中，发生着革命性变化。美欧日等24国发起了一项规模极为庞大的“行星一地球计划”，计划10年内发射24个地球遥感卫星，耗资150亿300亿美元，目的是监测地球环境的变化。在空间已经采用的信息获取新技术是各类星载遥感仪器，如照相机、电视摄像机、红外及多光谱扫描仪、电荷耦合固态推扫式摄像器、微波辐射仪、合成孔径雷达等。目前的发展以信息传输型的遥感仪器为主流，而不是从空间回收拍摄的胶片。其中利用卫星红外传感器获得目标已取得显著进展，可以从空中对1/2地球表面进行实时监视，如帧频（每秒钟传送图像的次数）为每秒2次，每个像点用一个10位数码描述，每位数需硬运算10次，卫星上需要一个100亿次的计算机，而发展这样的计算机需要近10年时间。卫星通信是在空间技术和微波通信技术的基础上发展起来的一种通信方式。其利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电信号，可实现两个或多个地球站之间的通信。全球卫星通信产业正在飞速发展,卫星通信技术和电子技术取得了突破性进展，包括中、低轨道全球卫星移动通信系统在内的新系统不断涌现出来,归纳起来，分为非同步(含低轨道LEO、中轨道MEO)和同步(同步轨道GEO)两大类。以低轨道卫星为基础的系统,具有时延短、路径损耗小、能有效地频率复用、卫星互为备份、抗毁能力强等特点，多星组网可实现真正意义上的全球覆盖。典型的有“铱”系统、“全球星”系统。以静止轨道卫星为基础的系统,使用卫星少,卫星静止可实现昼夜通信,监控卫星系统简单。这些系统,正在步入产业化、商业化和国防化的轨道。卫星通信还有几项新技术：小天线地球站,VSAT卫星通信系统和GPS全球定位系统。随着技术的提高，卫星通信会越来越便捷。卫星通信简单地说就是地球上(包括地面和低层大气中)的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信是现代通信技术的重要成果，它是在地面微波通信和空间技术的基础上发展起来的。与电缆通信、微波中继通信、光纤通信、移动通信等通信方式相比，卫星通信具有下列特点：(1)卫星通信覆盖区域大，通信距离远。(2)卫星通信具有多址联接功能。(3)卫星通信频段宽，容量大。(4)卫星通信机动灵活。(5)卫星通信质量好，可靠性高(6)卫星通信的成本与距离无关。但卫星通信也有不足之处，主要表现在：(1)传输时延大。(2)回声效应。(3)存在通信盲区。(4)存在日凌中断、星蚀和雨衰现象。现代通信系统中的关键技术有数据压缩技术在数据处理领域已相当成熟。静态和动态的数据压缩均可为通信系统在时间、频带、能量上带来高效率。由于传送多媒体信息的需要,通常要求通信系统的带宽在2500MHz以上,多媒体通信系统因此选择了Ku甚至Q和V波段。但K以上波段雨衰相当严重,而卫星功率亦受限。因此,研究智能高性能天线非常必要。为了使卫星通信能够适应互联网的需要,宽带IP卫星通信技术的研究进一步加快。ITU-R第四研究组于1999年4月就在瑞士日内瓦举行了WP4A、WP4B、4SNG、SG4会议。在WP4B会议上,IP和多媒体技术在卫星中的应用作为新技术课题提案获得了通过,对宽带卫星通信系统的发展具有重要影响。参加这次大会的有关人士认为:IP很有可能成为未来的主要通信网络技术,大有取代目前占主导的ATM技术的势头。目前,应用较成熟的有正交频分复用多载波调制技术(OFBM)和16-QAM调制等。在信道编码上,可结合天线分集技术采用定时格码中的定时块码、Reed-Solomon码,亦可采用Turbo乘积码TPC技术。数字卫星通信系统已采用多覆盖和星上交换技术(SS/TDMA),然而,在TDMA方式,当传输速率增加时,就需要增大卫星天线的口径和高功放的输出功率,显然上述方法受到极大限制。一种有效的解决方法是将一个高速率的TDMA信道用不同的频率分成几个较低的速率的TDMA信道,即采用频分多路方式的FDMA(FDM/TDMA)来替代高速率的TDMA信道,以降低每一信道的速率。未来的卫星通信数据率却要求工作在数百或数千Mbit/s,因此,只能由激光通信来实现。激光通信技术主要应用于卫星网星际互联。因为星际通信在外层空间进行,不受大气层的影响,可充分发挥激光的优点。为了减小全球卫星通信中的“双跳”法带来的信号长时延,利用“星际激光链路”技术会取得意想不到的优势。 全球卫星定位系统(简称GPS)是一种结合卫星及通讯发展的技术，利用导航卫星行测时和测距。经过近十年我国测绘等部门的使用表明,全球卫星定位系统以全天候、高精度、自动化、高效益等特点，成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影、运载工具导航和管制、地壳运动测量、工程变形测量、资源勘察、地球动力学等多种学科，取得了好的经济效益和社会效益。GPS的组成部分：GPS全球卫星定位系统由三部分组成：一是：空间部分GPS星座(GPS星座是由24颗卫星组成的星座，其中21颗是工作卫星，3颗是备份卫星)；二是：地面控制部分地面监控系统;三是：用户设备部分GPS信号接收机。GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而目前世界上存在着全球四大卫星定位系统：美国GPS：由美国国防部于20世纪70年代初开始设计、研制，于1993年全部建成。欧盟“伽利略”：1999年，欧洲提出计划，准备发射30颗卫星，组成“伽利略”卫星定位系统。今年该计划正式启动。俄罗斯“格洛纳斯”：尚未部署完毕。中国“北斗”：2003年我国北斗一号建成并开通运行，不同于GPS，“北斗”的指挥机和终端之间可以双向交流。去年5月12日四川大地震发生后，北京武警指挥中心和四川武警部队运用“北斗”进行了上百次交流。北斗二号系列卫星今年起将进入组网高峰期，预计在2015年形成由三十几颗卫星组成的覆盖全球的系统。三大卫星通信系统类型有：低轨道(LEO)卫星系统：利用低轨道卫星实现手持机个人通信的优点在于：一方面卫星的轨道高度低，使得传输延时短。路径损耗小，多个卫星组成的星座可以实现真正的全球覆盖，频率复用更有效；另一方面蜂窝通信、多址、点波束、频率复用等技术也为低轨道卫星移动通信提供了技术保障。因此，LEO系统被认为是最新最有前途的卫星移动通信系统。铱（Iridium）卫星移动通信系统：铱系统是美国Motorola公司提出的一种利用低轨道卫星群实现全球卫星移动通信的方案。铱系统的基础结构和基础处理均在星上，蜂窝区随着地球自转而快速扫过地球表面。铱系统的越区交换是小区跨越用户移动，而不是用户跨越小区，这点与陆地移动通信系统不一样。可惜由于种种原因，最后铱系统功亏一篑，宣告破产。全球星（Globalstar）系统:全球星系统以高技术、低成本作为设计思想的。全球星系统是作为地面蜂窝移动通信系统和其他移动通信系统的延伸，与这些系统具有互运行性。它还是一个类似于无绳电话的无线电话系统，但其服务范围不受限制，同一手持机就可以在世界上任何的地方、任何时间与任何地方的用户建立可靠、迅速、经济的通信联络。 近年来卫星通信新技术的发展层出不穷。例如甚小口径天线地球站(VSAT)系统,中低轨道的移动卫星通信系统等都受到了人们广泛的关注和应用。卫星通信也是未来全球信息高速公路的重要组成部分。它以其覆盖广、通信容量大。通信距离远、不受地理环境限制、质量优、经济效益高等优点,1972年在我国首次应用,并迅速发展,与光纤通信、数字微波通信一起,成为我国当代远距离通信的支柱。进入21世纪的信息全球化及全球巨大的个人多媒体通信流量与无缝隙覆盖需求，注定了无线宽带应用，包括各类卫星手段，将会发挥其愈来愈重要的战略作用。而各类卫星系统的重要特征，涵盖在下述三个方面：首先在于它在未来全球/区域/国家信息社会中的一系列独特特征与作用；它对各行各业、各类实际应用的广泛性与普遍性；以及它在未来宽带无线演进中通用无线接入及WWAN、WMAN、WLAN与WPAN等各类综合业务应用，服务内涵中不可缺少的互补支持作用：卫星系统的独特特征与重要作用卫星系统的广泛服务应用与众多产出领域宽带无线演进中不可缺少的重要互补支持作用。在欧洲宽带卫星业务正逐步成为现实，国际卫星通讯公司的宽带业务扩展到全球只是一个时间问题。在短时间内轨道问题已经解决，确切的说，覆盖全球范围的地球低轨道卫星系统是一个多卫星的星座。而频率问题，是继续发展Ku波段还是在Ka波段开辟一片新天地，仍然悬而未决。事实上，即使是在发达地区，光缆的使用也只是占农村人口的极小部分。应该认识到，当代的“农村居民”已不再是“使用手摇式电话的患技术恐惧症的人”的同义词了。不但农民已经像很多城镇居民一样成为应用因特网的一代，而且选择在紧张的城市生活之外定居的商业人士及专业人士的人数还在不断增加，在农村他们同样能够与外界保持联系。“SOHO”一词的发明就证明了这一点。因此，宽带业务的核心在于覆盖面积的问题。卫星系统在因特网传输方面的主要优势在于覆盖面大，这与它在DBS和DTH业务上完全相同。所以，就卫星传送而言，卫星在DBS方面取得成功的经验将用于以它为基础的因特网传送，事实上同电视信号传送一样，对于那些陆上基础设施有限或根本不具备的地区，卫星覆盖是惟一的选择。无论结局如何，卫星运营商已经习惯提供一整套的业务：从电视、广播到固定、移动数据通信。然而在不久的将来，所有这些业务都将转化为一种单一业务：大量传送各种组合数据信号。卫星宽