通信概论 (2).doc

1、 通信中的信号的形式表示。通信的目的是传递消息，按照不同的分法，通信可分成许多类别，下面我们介绍几种较常用的分类方法。 1. 按传输媒质分 按消息由一地向另一地传递时传输媒质的不同，通信可分为两大类：一类称为有线通信，另一类称为无线通信。所谓有线通信，是指传输媒质为架空明线、电缆、光缆、波导等形式的通信，其特点是媒质能看得见，摸得着。所谓无线通信，是指传输消息的媒质为看不见、摸不着的媒质（如电磁波）的一种通信形式。通常，有线通信可进一步再分类，如明线通信、电缆通信、光缆通信等。无线通信常见的形式有微波通信、短波通信、移动通信、卫星通信、散射通信和激光通信等，其形式较多。 2. 按信道中所传信号的特征分 前面已经指出，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可以相应地把通信系统分为模拟通信系统与数字通信系统。 3. 按工作频段分 按通信设备的工作频率不同，通信系统可分为长波通信、中波通信、短波通信、微波通信等。表 1-1 列出了通信中使用的频段、常用传输媒质及主要用途。 工作频率和工作波长可互换，其关系为 式中， （ m ）为工作波长； （ Hz ）为工作频率； =310 .8 m/s 为电波在自由空间中的传播速度。表 1-1 通信频段 、 常用传输媒质及主要用途频率范围波 长频段名称常用传输媒介用 途3Hz 30kHz10 8 10 4 m甚低频VLF有线线对超长波无线电音频、电话、数据终端、长距离导航、时标30 300kHz10 4 10 3 m低频LF有线线对长波无线电导航、信标、电力线通信300kHz 3MHz10 3 10 2 m中频MF同轴电缆中波无线电调幅广播、移动陆地通信、业余无线电3 30MHz10 2 10m高频HF同轴电缆短波无线电移动无线电话、短波广播、定点军用通信、业余无线电30 300MHz10 lm甚高频VHF同轴电缆超短波 / 米波无线电电视、调频广播、空中管制、车辆通信、导航、集群通信、无线寻呼300MHz 3GHz100 10cm特高频UHF波导微波 / 分米波无线电电视、空间遥测、雷达导航、点对点通信、移动通信3 30GHzl0 lcm超高频SHF波导微波 / 厘米波无线电微波接力、卫星和空间通信、雷达30 300GHz10 lmm极高频EHF波导微波 / 毫米波无线电雷达、微波接力、射电天文学10 5 l0 7 GHz310 -4 3l0 -6 cm红外、可见光、紫外光纤激光空间传播光通信4. 按调制方式分 前面已经指出，根据是否采用调制，可将通信系统分为基带传输和频带（调制）传输。基带传输是将没有经过调制的信号直接传送，如音频市内电话；频带传输是对各种信号调制后再送到信道中传输的总称。 5. 按业务的不同分 按通信业务分，通信系统可分为话务通信和非话务通信。电话业务在电信领域中一直占主导地位，它属于人与人之间的通信。近年来，非话务通信发展迅速，它主要包括数据传输、计算机通信、电子信箱、电报、传真、可视图文及会议电视、图像通信等另外从广义的角度来看，广播、电视、雷达、导航、遥控、遥测等也应列入通信的范畴，因为它们都满足通信的定义。由于广播、电视、雷达、导航等的不断发展，目前它们已从通信中派生出来，形成了独立的学科。 6. 按通信者是否运动分 通信还可按收发信者是否运动分为移动通信和固定通信。移动通信是指通信双方至少有一方在运动中进行信息交换。另外，通信还有其它一些分类方法，如按多地址方式可分为频分多址通信、时分多址通信、码分多址通信等；按用户类型可分为公用通信和专用通信以及按通信对象的位置分为地面通信、对空通信、深空通信、水下通信等。通信方式 从不同角度考虑问题，通信的工作方式通常有以下几种。 1. 按消息传送的方向与时间分 对于点对点之间的通信，按消息传送的方向与时间，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。 所谓单工通信，是指消息只能单方向进行传输的一种通信工作方式。单工通信的例子很多，如广播、遥控、无线寻呼等。这里，信号（消息）只从广播发射台、遥控器和无线寻呼中心分别传到收音机、遥控对象和 BP 机上。 所谓半双工通信方式，是指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。对讲机、收发报机等都是这种通信方式。 (点击此处此处，观看 单工、半单工和双工通信方式动画） 所谓全双工通信，是指通信双方可同时进行双向传输消息的工作方式。在这种方式下，双方都可同时进行收发消息。很明显，全双工通信的信道必须是双向信道。生活中全双工通信的例子非常多，如普通电话、手机等。 2. 按数字信号排序方式分 在数字通信中，按照数字信号代码排列顺序的方式不同，可将通信方式分为串序传输和并序传输。 所谓串序传输，是将代表信息的数字信号序列按时间顺序一个接一个地在信道中传输的方式，如图 1-7 （ a ）所示。如果将代表信息的数字信号序列分割成两路或两路以上的数字信号序列同时在信道上传输，则称为并序传输通信方式，如图 1-7 （ b ）所示 一般的数字通信方式大都采用串序传输，这种方式只需占用一条通路，缺点是传输时间相对较长；并序传输方式在通信中也会用到，它需要占用多条通路，优点是传输时间较短。 3. 按通信网络形式分 通信的网络形式通常可分为三种：两点间直通方式、分支方式和交换方式。 直通方式是通信网络中最为简单的一种形式，终端 A 与终端 B 之间的线路是专用的；在分支方式中，它的每一个终端（ A 、 B 、 C 、 、 N ）经过同一信道与转接站相互连接，此时，终端之间不能直通信息，必须经过转接站转接，此种方式只在数字通信中出现；交换方式是终端之间通过交换设备灵活地进行线路交换的一种方式，即把要求通信的两终端之间的线路接通（自动接通），或者通过程序控制实现消息交换，即通过交换设备先把发方来的消息贮存起来，然后再转发至收方。这种消息转发可以是实时的，也可以是延时的。 分支方式及交换方式均属网通信的范畴。无疑，它和点与点直通方式相比，还有其特殊的一面。例如，通信网中有一套具体的线路交换与消息交换的规定、协议等；通信网中既有信息控制问题，也有网同步问题等。尽管如此，网通信的基础仍是点与点之间的通信，因此，本书中只把注意力集中到点与点通信上，而不涉及通信网的其它问题2、 程控交换机的一次语音通信过程。本地交换机自动检测用户的摘机动作，给用户的电话机回送拨号音，接收话机产生的脉冲信号或双音多频（DTMF)信号，然後完成从主叫到被叫号码的接续（被叫号码可能在同一个交换机也可能在不同的交换机）。在接续完成後，交换机将保持连接，直到检测出通信的一方挂机。 其中通话接续部分是利用交换机中的数字交换网络，采用PCM方式实现数字交换的，控制部分是通过软件由计算机来实现的。3、 通信技术中的多路复用技术（详见书P19-P22）多路复用是指两个或多个用户共享公用信道的一种机制。通过多路复用技术，多个终端能共享一条高速信道，从而达到节省信道资源的目的，多路复用有频分多路复用（FDMA），时分多路复用（TDMA），码分多路复用（CDMA）几种。频分多路复用（FDMA） 频分制是将传输频带分成N部分，每一个部分均可作为一个独立的传输信道使用。,如图所示。这样在一对传输线路上可有N对话路信息传送，而每一对话路所占用的只是其中的一个频段。频分制通信又称载波通信，它是模拟通信的主要手段。时分多路复用（TDMA） 时分制是把一个传输通道进行时间分割以传送若干话路的信息，如图所示。把N个话路设备接到一条公共的通道上，按一定的次序轮流的给各个设备分配一段使用通道的时间。当轮到某个设备时，这个设备与通道接通，执行操作。与此同时，其它设备与通道的联系均被切断。待指定的使用时间间隔一到，则通过时分多路转换开关把通道联接到下一个要连接的设备上去。时分制通信也称时间分割通信，它是数字电话多路通信的主要方法，因而PCM通信常称为时分多路通信。码分多路复用（CDMA） CDMA技术不是一项新技术，作为一种多址方案它已经成功地应用于卫星通信和蜂窝电话领域，并且显示出许多优于其他技术的特点。但是，由于卫星通信和移动通信中带宽的限制，所以CDMA技术尚未充分发挥优点。光纤通信具有丰富的带宽，能够很好地弥补这个缺陷。近年来，OCDMA已经成为一项备受瞩目的热点技术。OCDMA技术在原理上与电码分复用技术相似。OCDMA通信系统给每个用户分配一个唯一的光正交码的码字作为该用户的地址码。在发送端，对要传输的数据该地址码进行光正交编码，然后实现信道复用；在接收端，用与发端相同的地址码进行光正交解码4、双工多工机制。上、下行含义1、单工：单工就是指A只能发信号，而B只能接收信号，通信是单向的。2、半双工半双工就是指A能发信号给B，B也能发信号给A，但这两个过程不能同时进行。3、全双工全双工比半双工又进了一步。在A给B发信号的同时，B也可以给A发信号。对于全双工以太，IEEE制订了802.3x全双工/流控制标准，该标准对全双工方式下的流控制机制做了具体的规定。在各以太标准（10/100/1000 Base）中，除100 Base T4之外，均具有全双工能力，但在实际应用中，似乎只有Gb以太（即千兆以太）才使用全双工方式。全双工以太的主要优势在于它能够在二个独立的信道上同时实现二个方向上的数据传输，借以提高链路的总带宽，所以它只适用于文件服务器一类的需要同时进行双向数据传输的站点。对于一般只进行单向数据传输的站点，全双工以太并无优势可言，所以全双工以太在应用上有很大的局限性。全双工以太主要用在交换机互连的场合，尤其是Gb以太交换机。Win2K中，网卡与双工相关的设置在 本地连接 - 属性 - 配置 - 高级 里有一项“Link Speed & Duplex”，其值一般都是“Auto Detect”。建议不做改动。交换机上有Duplex灯，如果亮表示工作在双工方式。目前，绝大多数的交换机均能自动识别与支持双工方式，无需手工设置。上行链路：在点到多点系统中，由分散点到集中点的传输链路。例如：在移动通信中，由移动台到基站的链路；在卫星通信中，由地球站到卫星的链路。下行链路：在点到多点系统中，由集中点到分散点的传输链路。例如：在移动通信中，由基站到移动台的链路；在卫星通信中，由卫星到地球站的链路。上下行带宽在移动通信系统中，移动设备(终端)与管理设备（基站）进行通信的过程中。由移动设备向管理设备发送信息频段叫做上行。由管理设备向移动发送信息频段叫做下行。上下行通道占用频率带宽叫作上下行带宽。5、 通信系统各功能模块。下一级的输入阻抗与前一级的阻抗匹配问题答：通信系统的分类 按消息的物理特征：话音、数据、可视图文、图像通信等。按调制方式分类：详见表 1 1按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统。传输媒质分传输媒质：有线通信系统和无线通信系统。 有线通信-导线、架空明线、同轴电缆、光纤、波导 无线通信-短波电离层、微波视距传播、卫星中继按信号复用方式分类：频分复用、时分复用和码分复用。通信系统模型信源：定义产生消息的来源。作用把各种消息转换成原始电信号。距离电话机、摄像机、电传机、计算机等。分类模拟信源、数字信源发送设备：信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号使信源和信道匹配。发送设备的变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方式。对数字通信系统，发送设备常常又包括编码器与调制器。信道：信道是指传输信号的物理媒质。无线信道中，信道可以是大气（自由空间）有线信道中，信道可以是明线、 电缆或光纤。接收设备：功能是完成发送设备的反变换， 即进行解调、译码、解码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始基带信号来，对于多路复用信号，还包括解除多路复用，实现正确分路。信宿：信宿是传输信息的归宿点， 其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息。干扰源：干扰源是通信系统中各种设备以及信道中所固有的，并且是人们所不希望的。干扰的来源是多样的，它可分为内部干扰和外部干扰，而且外部干扰往往是从信道引入的，因此，为了分析方便，把干扰源视为各处干扰的集中表现而抽象加入到信道。 下一级的输入阻抗要足够大，上一级的输出阻抗要足够小什么是阻抗匹配信号传输过程中负载阻抗和信源内阻抗之间的特定配合关系。一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻抗之间所应满足的某种关系，以免接上负载后对器材本身的工作状态产生明显的影响。对电子设备互连来说，例如信号源连放大器，前级连后级，只要后一级的输入阻抗大于前一级的输出阻抗5-10倍以上，就可认为阻抗匹配良好；对于放大器连接音箱来说，电子管机应选用与其输出端标称阻抗相等或接近的音箱，而晶体管放大器则无此限制，可以接任何阻抗的音箱。匹配条件 负载阻抗等于信源内阻抗，即它们的模与辐角分别相等，这时在负载阻抗上可以得到无失真的电压传输。负载阻抗等于信源内阻抗的共轭值，即它们的模相等而辐角之和为零。这时在负载阻抗上可以得到最大功率。这种匹配条件称为共轭匹配。如果信源内阻抗和负载阻抗均为纯阻性，则两种匹配条件是等同的。阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功率，负载阻抗与内阻必须满足共扼关系，即电阻成份相等，电抗成份绝对值相等而符号相反。这种匹配条件称为共扼匹配。阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。史密夫图表上。电容或电感与负载串联起来，即可增加或减少负载的阻抗值，在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。如果把电容或电感接地，首先图表上的点会以图中心旋转180度，然后才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。重覆以上方法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗力变为零完成匹配。共轭匹配在信号源给定的情况下，输出功率取决于负载电阻与信号源内阻之比K，当两者相等，即K=1时，输出功率最大。然而阻抗匹配的概念可以推广到交流电路，当负载阻抗与信号源阻抗共轭时，能够实现功率的最大传输，如果负载阻抗不满足共轭匹配的条件，就要在负载和信号源之间加一个阻抗变换网络，将负载阻抗变换为信号源阻抗的共轭，实现阻抗匹配。匹配分类大体上，阻抗匹配有两种，一种是透过改变阻抗力（lumped-circuit matching），另一种则是调整传输线的波长（transmission line matching）。要匹配一组线路，首先把负载点的阻抗值，除以传输线的特性阻抗值来归一化，然后把数值划在史密夫图表上。1. 改变阻抗力把电容或电感与负载串联起来，即可增加或减少负载的阻抗值，在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。如果把电容或电感接地，首先图表上的点会以图中心旋转180度，然后才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。重复以上方法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗力变为零完成匹配。2. 调整传输线由负载点至来源点加长传输线，在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动，直至走到电阻值为 1的圆圈上，即可加电容或电感把阻抗力调整为零，完成匹配。阻抗匹配则传输功率大，对于一个电源来讲，单它的内阻等于负载时，输出功率最大，此时阻抗匹配。最大功率传输定理，如果是高频的话，就是无反射波。对于普通的宽频放大器，输出阻抗50，功率传输电路中需要考虑阻抗匹配，可是如果信号波长远远大于电缆长度，即缆长可以忽略的话，就无须考虑阻抗匹配了。阻抗匹配是指在能量传输时，要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等，此时的传输不会产生反射，这表明所有能量都被负载吸收了。反之则在传输中有能量损失。高速PCB布线时，为了防止信号的反射，要求是线路的阻抗为50欧姆。这是个大约的数字，一般规定同轴电缆基带50欧姆，频带75欧姆,对绞线则为 100欧姆,只是取个整而已，为了匹配方便。何为阻抗阻抗从字面上看就与电阻不一样，其中只有一个阻字是相同的，而另一个抗字呢？简单地说，阻抗就是电阻加电抗，所以才叫阻抗；周延一点地说，阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上的和。在直流电的世界中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻，世界上所有的物质都有电阻，只是电阻值的大小差异而已。电阻小的物质称作良导体，电阻很大的物质称作非导体，而最近在高科技领域中称的超导体，则是一种电阻值几近于零的东西。但是在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外，电容及电感也会阻碍电流的流动，这种作用就称之为电抗，意即抵抗电流的作用。电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗，简称容抗及感抗。它们的计量单位与电阻一样是奥姆，而其值的大小则和交流电的频率有关系，频率愈高则容抗愈小感抗愈大，频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。此外电容抗和电感抗还有相位角度的问题，具有向量上的关系式，因此才会说：阻抗是电阻与电抗在向量上的和。高频电路的阻抗匹配由于高频功率放大器工作于非线性状态，所以线性电路和阻抗匹配（即：负载阻抗与电源内阻相等）这一概念不能适用于它。因为在非线性（如：丙类）工作的时候，电子器件的内阻变动剧烈：通流的时候，内阻很小；截止的时候，内阻接近无穷大。因此输出电阻不是常数。所以所谓匹配的时候内阻等于外阻，也就失去了意义。因此，高频功率放大的阻抗匹配概念是：在给定的电路条件下，改变负载回路的可调元件，使电子器件送出额定的输出功率至负载。这就叫做达到了匹配状态。通信系统中，下一级的输入阻抗要足够大，上一级的输出阻抗要足够小6、 无线电波通信信道。 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。根据传输媒介的不同，通信系统的物理信道可分为有线信道和无线信道两种。无线信道也就是常说的无线的“频段（Channel）”，其是以无线信号作为传输媒体的数据信号传送通道。信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。信道具有一定的频率带宽，正如公路有一定的宽度一样。无线信道有中、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以及各种散射传播信道等。由于无线信道涉及各种自然媒介，受地球表面的地形地貌、磁场、气候、温度、纬度、离开地面的高度以及其他宇宙天体对地球的作用等多种因素的影响，无线信道要比有线信道复杂得多。无线通信信道频率资源：1.长波信道：长波信道所使用的频率是在 300 kHz 以下，波长在 1 000 m 以上。长波沿着地面（尤其是沿海平面）的传播损耗较小，并具有较好的对海水渗透性；2.中波信道：中波信道频率在 0.3 3 MHz 或波长在 100 1000 m 范围内。该中频频段内的电磁波，是以地面波为主要传播方式，传播损耗比长波稍大，传播距离较远；3短波信道 ：短波频段为 3 30 MHz ，波长为10 100 m，也称为高频信道。该频段的地面传播损耗较大，地面传播距离较短；但借助地球上空的电离层反射，可进行远距离通信，这种传播方式通常称为天波；4.超短波信道：超短波频率范围一般为30 3000 MHz ，其中30 300 MHz 称为甚高频（VHF），300 3000 MHz 称为特高频（UHF），有时也把 3003000 MHz划入微波信道。该频段中，由于频率高而电离层不能反射，地面损耗又较大，故传播的主要方式是空间直射波和地面反射波的合成。该频段一般作为近距离（ 100 km）的通信手段；5.微波信道：3000 MHz 以上的波段，通常泛称为微波 ，微波频段中波长很短，天线方向性相当强；在自由空间传播时，能量沿一定方向发射，传输效率较高，容许调制的频带较宽，适用于大容量的信息传输6.卫星信道：卫星信道是微波中的数GHz 到数十GHz 的频段，卫星信道是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，在多个地球站之间进行通信的信息传输信道。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，都可通过卫星中继和转发信号来进行通信7.散射信道：利用对流层和电离层的不均匀性或流星余迹，对于一定仰角的电磁波射束在上层空间中，部分电磁波能量可回到地面而被接收到的散射现象，构成散射信道；实际使用的频段可以是超短波或微波，其优点是不用地面中继，一次可跳跃几百公里，但信道衰落快、多径效应影响大和信号很弱，通常需要采用分集接收和大功率发射无线信道的基本特征如下： 1.带宽有限：其取决于可使用的频率资源和信道的传播特性 2.干扰和噪声影响大：由无线通信工作的电磁环境所决定 3.在移动通信中存在多径衰落：在移动环境下，接收信号起伏变化 传输损耗方面：无线电波在传输过程中的信号损耗有路径衰耗、阴影衰落和多径衰落三类。1）路径衰耗是指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，n称为路径衰耗指数，不同传输环境取不同的值。 2）阴影衰落是另一种情况。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，造成信号衰落，这种衰落称为阴影衰落。统计测量表明，阴影衰落损耗是服从对数正态分布的随机变量。3） 以上两种信号衰落可以用无线信道的大尺度模型来描述，相对无线电波的频率来说变化比较缓慢，通常称为慢衰落。而在实际通信环境中，无线电信号在短时间(数十毫秒数量级)或短距离(可以和无线电波波长相比拟)传播中会发生信号幅度的剧烈的起伏变化，变化幅度有时达到2030 dB，这种衰落称为快衰落，又称为小尺度衰落，这种衰落是由于信号的多径传播引起的，统称为多径衰落。多径衰落是无线通信中要解决的一个难题。7.影响通信距离的因素 无线通信距离的主要性能指标有四个：一是发射机的射频输出功率，二是接收机的接收灵敏度，三是系统的抗干扰能力，四是发射/接收天线的类型及增益，而在这四个主要指标中，各国电磁兼容性标准（如北美的、欧洲的规范）均只限制发射功率，只要对接收灵敏度及系统的抗干扰能力两项指标进行优化，即可在符合或标准的前提下扩大系统的通信距离。一、影响无线通信距离的因素:1、地理环境 通信距离最远的是海平面及陆地无障碍的平直开阔地，这也是通常用来评估无线通信设备的通信距离时使用的地理条件。其次是郊区农村、丘陵、河床等半障碍、半开阔环境，通信距离最近的是城市楼群中或群山中，总之，障碍物越密集，对无线通信距离的影响就越大，特别是金属物体的影响最大。所以如果无线模块附近的障碍物较多时也会影响通讯的距离和可靠性.2、电磁环境 直流电机、高压电网、开关电源、电焊机、高频电子设备、电脑、单片机等设备对无线通信设备的通信距离均有不同程度的影响。3、气侯条件 空气干燥时通信距离较远，空气潮湿（特别是雨、雪天气）通信距离较近，在产品容许的环境工作温度范围内，温度升高会导致发射功率减小及接收灵敏度降低，从而减小了通信距离。4、发射机的射频输出功率 发射功率越大，通信距离越大；从理论上说发射功率可无限制地增加，但实际上由于受成本或技规的限制，发射机的输出功率也是有限的。5、接收机的接收灵敏度 接收灵敏度反映了接收机捕捉微弱信号的功能，接收灵敏度越高，通信距离也越远。但由于受自然界电磁噪声及工业污染、电子元器件固有噪声的影响，-123dBm（即0.158uv）通常被认为是现代无线电通信中纯硬件实现的接收灵敏度的极限值，很难突破，即使加上软件纠错也只能再改善1-3dB，如果通信系统的接收灵敏度已接近这一极限值就已无潜力可挖了，要提高通信距离只能从其它方面着手了。6、系统抗干扰能力 实际的通信环境总是存在着各种干扰源，在同样的发射功率和同样的接收灵敏度的前提下，系统的抗干扰能力越强，实际通信距离也越远。许多高频工程师都有这样的体会：在实验室（屏蔽网房）内测试，调幅机与调频机的发射功率和接收灵敏度都相同，但在实际环境中测试时，调频机的通信距离往往是调幅机的若干倍，甚至调幅机根本就不能工作，而调频机仍能有较远的通信距离，原因是调频机的抗干扰能力要比调幅机强得多。而影响无线通信系统抗干扰能力的因素也很多，主要与调制/解调方式，工作带宽，电路设计PCB板布局和退耦及屏蔽措施是否得当有关，一般而言，调频系统的抗干扰能力优于调幅系统，而窄带系统的抗干扰能力优于宽带系统，因此，带宽越窄，抗干扰能力就越强，在同一发射功率和接收灵敏度条件下，通信距离也越远。7、软件纠错 具有软件纠错的系统，其通信距离也比无软件纠错的系统远；软件纠错能改善接收灵敏度1-3dB，但会产生一定的延时，在实时性要求很高的系统中也要考虑这一因素的影响。8、天线类型及其增益 天线的增益越高，通信距离也越远。当发射机采用高增益的定向天线时，能显著提高通信方向上的功率密度（场强），而接收机采用高增益定向天线时能显著改善信号/噪声比，并提高接收场强，从而大幅度提高通信距离。需要说明的一点是:增益越高的天线其几何尺寸也越大,特别是高增益的定向或全向天线要求室外安装才能发挥其最佳效率,所以选项购天线是也要考虑使用及安装是否方便。9、天线有效高度 在各种条件相同的前提下，天线距离地平面的高度越高，通信距离越远，特别是在城市环境下，提高天线的高度比增大发射功率对通信距离的影响要大得多。7、影响通信距离的因素。 8、 光纤，分类，光缆，使用光纤及其分类1、概述 光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中，芯的直径是15m50m，大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8m10m。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆,易断裂,因此需要外加一保护层。陆地上的光纤通常埋在地下1米处，有时会受到地下小动物的破坏。在靠近海岸的地方，越洋光纤外壳被埋在沟里。在深水中，它们处于底部，极有可能被鱼类咬坏或被渔船撞坏。2、分类光纤主要分以下两大类:1）传输点模数类传输点模数类分单模光纤(Single Mode Fiber)和多模光纤(Multi Mode Fiber)。单模光纤的纤芯直径很小,在给定的工作波长上只能以单一模式传输,传输频带宽,传输容量大。多模光纤是在给定的工作波长上,能以多个模式同时传输的光纤。与单模光纤相比,多模光纤的传输性能较差。2)折射率分布类折射率分布类光纤可分为跳变式光纤和渐变式光纤。跳变式光纤纤芯的折射率和保护层的折射率都是一个常数。在纤芯和保护层的交界面,折射率呈阶梯型变化。渐变式光纤纤芯的折射率随着半径的增加按一定规律减小,在纤芯与保护层交界处减小为保护层的折射率。纤芯的折射率的变化近似于抛物线。3、连接方式光纤有三种连接方式。首先，可以将它们接入连接头并插入光纤插座。连接头要损耗10%到20%的光，但是它使重新配置系统很容易。第二，可以用机械方法将其接合。方法是将两根小心切割好的光纤的一端放在一个套管中，然后钳起来。可以让光纤通过结合处来调整，以使信号达到最大。机械结合需要训练过的人员花大约5分钟的时间完成，光的损失大约为10%。第三，两根光纤可以被融合在一起形成坚实的连接。融合方法形成的光纤和单根光纤差不多是相同的，但也有一点衰减。对于这三种连接方法，结合处都有反射，并且反射的能量会和信号交互作用。4、发送和接收有两种光源可被用作信号源：发光二极管LED(light-emitting diode)和半导体激光ILD(injection laser diode)。它们有着不同的特性，如下表。项目LED半导体激光数据速率低高模式多模多模或单模距离短长生命期长短温度敏感性较小较敏感造价低造价昂贵光纤的接收端由光电二极管构成，在遇到光时，它给出一个点脉冲。光电二极管的响应时间一般为1ns，这就是把数据传输速率限制在1Gb/s内的原因。热噪声也是个问题，因此光脉冲必须具有足够的能量以便被检测到。如果脉冲能量足够强，则出错率可以降到非常低的水平。5、接口目前使用的接口有两种。无源接口由两个街头熔于主光纤形成。接头的一端有一个发光二极管或激光二极管（用于发送）。另一端有一个光电二极管（用于接收）。接头本身是完全无源的，因而是非常可靠的。另一种接口被称作有源中继器(active repeater)。输入光在中继器中被转变成电信号，如果信号已经减弱，则重新放大到最强度，然后转变成光再发送出去。连接计算机的是一根进入信号再生器的普通铜线。现在已有了纯粹的光中继器，这种设备不需要光电转换，因而可以以非常高的带宽运行。符合ITU-T G.652.A规定的普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展，光中继距离和单一波长信道容量增大,G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化，表现在1550nm区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITU-T G.654规定的截止波长位移单模光纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。G.653光纤虽然可以使光纤容量有所增加，但是，原本期望得到的零色散因为不能抑制四波混频，反而变成了采用波分复用技术的障碍。为了取得更大的中继距离和通信容量，采用了增大传输光功率和波分复用、密集波分复用技术，此时，传输容量已经相当大的G.652普通单模光纤显得有些性能不足，表现在偏振模色散（PMD）和非线性效应对这些技术应用的限制。在10Gbs及更高速率的系统中，偏振模色散可能成为限制系统性能的因素之一。光纤的PMD通过改善光纤的圆整度和或采用“旋转”光纤的方法得到了改善，符合ITU-T G.652.B规定的普通单模光纤的PMDQ通常能低于0.5pskm1/2，这意味着STM-64系统的传输距离可以达到大约400km。G.652.B光纤的工作波长还可延伸到1600nm区。G.652.A和G.652.B光纤习惯统称为G.652光纤。光纤的非线性效应包括受激布里渊散射、受激拉曼散射、自相位调制、互相位调制、四波混频、光孤子传输等。为了增大系统的中继距离而提高发送光功率，当光纤中传输的光强密度超过光纤的阈值时则会表现出非线性效应，从而限制系统容量和中继距离的进一步增大。通过色散和光纤有效芯面积对非线性效应影响的研究，国际上开发出满足ITU-T G.655规定的非零色散位移单模光纤。利用低色散对四波混频的抑制作用，使波分复用和密集波分复用技术得以应用，并且使光纤有可能在第四传输窗口1600nm区（1565nm-1620nm）工作。目前，G.655光纤还在发展完善，已有TrueWave、LEAF、大保实、TeraLight、PureGuide、MetroCor等品牌问世，它们都力图通过对光纤结构和性能的细微调整，达到与传输设备的最佳组合，取得最好的经济效益。为了在一根光纤上开放更多的波分复用信道，国外开发出一种称为“全波光纤”的单模光纤，它属于ITU-T 652.C规定的低水吸收峰单模光纤。在二氧化硅系光纤的谱损曲线上，在第二传输窗口1310nm区（1280nm-1325nm）和第三传输窗口1550nm区（1380nm-1565nm）之间的1383nm波长附近，通常有一个水吸收峰。通过新的工艺技术突破，全波光纤消除了这个水吸收峰，与普通单模光纤相比，在水峰处的衰减降低了23，使有用波长范围增加了100nm，即打开了第五个传输窗口1400nm区（即1350nm-1450nm区），使原来分离的两个传输窗口连成一个很宽的大传输窗口，使光纤的工作波长从1280nm延伸到1625nm。为了提高光缆传输密度，国外开发了一种多芯光纤。据报道，一种四芯光纤的玻璃体部分呈四瓣梅花状，涂覆层外形为圆形，其外径与普通单芯光纤相同（见图1a）。光纤的折射率分布采用突变型时，光纤的平均衰减在1310nm波长上为0.3750.01dBkm；在1550nm波长上为0.2250.01dBkm。这种光纤的接头采用硅棒加热可缩套管的方法（见图1b），其接头损耗的平均值为0.17dB，标准偏差为0.10dB。 光纤的类型由模材料(玻璃或塑料纤维)及芯和外层尺寸决定,芯的尺寸大小决定光的传输质量。常用的光纤缆有:8.3m 芯、125m 外层、单模。62.5m 芯、125m外层、多模。50m 芯、125m外层、 多模。100m 芯、140m外层、多模。中文名称：光缆英文名称：optical fiber cable;optical fiber cable定义1：以光纤为传输元件的缆(有时含有若干电线)，一般都含有加强元件及必要的护套。应用学科：电力（一级学科）；输电线路（二级学科）定义2：一种由单根光纤、多根光纤或光纤束加上外护套制成，满足光学特性、机械特性和环境性能指标要求的缆结构实体。应用学科：通信科技（一级学科）；光纤传输与接入（二级学科）光缆(optical fiber cable)主要是由光导纤维（细如头发的玻璃丝）和塑料保护套管及塑料外皮构成，光缆内没有金、银、铜铝等金属，一般无回收价值。光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外包有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路。 即:由光纤(光传输载体)经过一定的工艺而形成的线缆.光缆的制造光缆的制造过程一般分以下几个过程： 1.光纤的筛选：选择传输特性优良和张力合格的光纤。 2.光纤的染色：应用标准的全色谱来标识，要求高温不退色不迁移。 3.二次挤塑：选用高弹性模量，低线胀系数的塑料挤塑成一定尺寸的管子，将光纤纳入并填入防潮防 水的凝胶，最后存放几天（不少于两天）。 4.光缆绞合：将数根挤塑好的光纤与加强单元绞合在一起。 5.挤光缆外护套：在绞合的光缆外加一层护套。 光缆的种类1.按敷设方式分有：自承重架空光缆，管道光缆，铠装地埋光缆和海底光缆。 2.按光缆结构分有：束管式光缆，层绞式光缆，紧抱式光缆，带式光缆，非金属光缆和可分支光缆。 3.按用途分有：长途通讯用光缆、短途室外光缆、混合光缆和建筑物内用光缆。 4.按使用地点分类：室内光缆、室外光缆。 光缆的施工多年来，做光缆施工使得我们已有了一套成熟的方法和经验。 （一）光缆的户外施工： 较长距离的光缆敷设最重要的是选择一条合适的路径。这里不一定最短的路径就是最好的，还要注意土地的使用权，架设的或地埋的可能性等。 必须要有很完备的设计和施工图纸，以便施工和今后检查方便可靠。施工中要时时注意不要使光缆受到重压或被坚硬的物体扎伤。 光缆转弯时，其转弯半径要大于光缆自身直径的20倍。 1.户外架空光缆施工： A.吊线托挂架空方式，这种方式简单便宜，我国应用最广泛，但挂钩加挂、整理较费时。 B.吊线缠绕式架空方式，这种方式较稳固，维护工作少。但需要专门的缠扎机。 C.自承重式架空方式，对线干要求高，施工、维护难度大，造价高，国内目前很少采用。 D.架空时，光缆引上线干处须加导引装置，并避免光缆拖地。光缆牵引时注意减小摩擦力。每个干上要余留一段用于伸缩的光缆。 E.要注意光缆中金属物体的可靠接地。特别是在山区、高电压电网区和多地区一般要 每公里有3个接地点，甚至选用非金属光缆。 2.户外管道光缆施工： A.施工前应核对管道占用情况，清洗、安放塑料子管，同时放入牵引线。 B.计算好布放长度，一定要有足够的预留长度。详见下表： 自然弯曲增加长度（m/km）人孔内拐弯增加长度（m/孔)接头重叠长度（m/侧）局内预留长度（m）注50.518101520其它余留安设计预留C.一次布放长度不要太长（一般2KM），布线时应从中间开始向两边牵引。 D.布缆牵引力一般不大于120kg，而且应牵引光缆的加强心部分，并作好光缆头部的防水加强处理。 E.光缆引入和引出处须加顺引装置，不可直接拖地。 D.管道光缆也要注意可靠接地。 3.直接地埋光缆的敷设： A.直埋光缆沟深度要按标准进行挖掘，标准见下表： B.不能挖沟的地方可以架空或钻孔预埋管道敷设。 C.沟底应保正平缓坚固，需要时可预填一部分沙子、水泥或支撑物。 D.敷设时可用人工或机械牵引，但要注意导向和润滑。 E.敷设完成后，应尽快回土覆盖并夯实。 4.建筑物内光缆的敷设： A.垂直敷设时，应特别注意光缆的承重问题，一般每两层要将光缆固定一次。 B.光缆穿墙或穿楼层时，要加带护口的保护用塑料管，并且要用阻燃的填充物将管子填满。 C.在建筑物内也可以预先敷设一定量的塑料管道，待以后要敷射光缆时再用牵引或真空法布光缆。 编辑本段选用光缆的选用除了根据光纤芯数和光纤种类以外，还要根据光缆的使用环境来选择光缆的外护套。 1.户外用光缆直埋时 ，宜选用铠装光缆。架空时，可选用带两根或多根加强筋的黑色塑料外护套的光缆。 2.建筑物内用的光缆在选用时应注意其阻燃、毒和烟的特性。一般在管道中或强制通风处可选用阻燃 但有烟的类型（Plenum），暴露的环境中应选用阻燃、无毒和无烟 的类型（Riser）。 3.楼内垂直布缆时，可选用层绞式光缆（Distribution Cables）；水平布线时，可选用可分支光缆（Breakout Cables）。 4.传输距离在2km以内的，可选择多模光缆，超过2km可用中继或选用单模光缆。 直埋光缆埋深标准 敷设地段或土质 埋深（m） 备注 普通土（硬土） 1.2 半石质（沙砾土、风化石） 1.0 全石质 0.8 从沟底加垫10cm细土或沙土 流沙 0.8 市郊、村镇 1.2 市内人行道 1.0 穿越铁路、公路 1.2 距道渣底或距路面 沟、渠、塘 1.2 农田排水沟 0.8 编辑本段连接和检测光缆的连接方法主要有永久性连接、应急连接、活动连接。 1.永久性光纤连接（又叫热熔）： 这种连接是用放电的方法将连根光纤的连接点熔化并连接在一起。一般用在长途接续、永久或半永久固定连接。其主要特点是连接衰减在所有的连接方法中最低，典型值为0.010.03dB/点。但连接时，需要专用设备（熔接机）和专业人员进行操作，而且 连接点也需要专用容器保护起来。 2.应急连接（又叫）冷熔： 应急连接主要是用机械和化学的方法，将两根光纤固定并粘接在一起。这种方法的主要特点是连接迅速可靠，连接典型衰减为0.10.3dB/点。但连接点长期使用会不稳定，衰减也会大幅度增加，所以只能短时间内应急用。 3.活动连接： 活动连接是利用各种光纤连接器件（插头和插座），将站点与站点或站点与光缆连接 起来的一种方法。这种方法灵活、简单、方便、可靠，多用在建筑物内的计算机网络布线中。其典型衰减为1dB/接头。9、接入网技术的分类 网络接入技术可以分为MODEM接入，ISDN接入、DDN接入、ADSL接入、Cable MODEM接入、光纤接入、无线接入等。一、MODEM接入方式：1、MODEM接入方式为现在最广泛使用的一种。是一个数字信号与模拟信号之间的转换信号，调制器的作用是用音频信号作为载波，在线路的一端用要发送的数字信号去调制载波。解调器的作用是解调所接收到的音频信号，还原出它所携带的数字信号。调制解调器正是这两部分的综合。目前它的下行速率最高可达56Kbps，而上行速率只有33.6Kbps。从功能上讲，MODEM又可分为单功能MODEM和多功能MODEM。多功能MODEM不但价格较高，而且维护较难。所以，一般用户很少使用多功能MODEM。但是多功能的MODEM可以在一条电话线路上实现三种通信，能为小型办公室和家庭用户提供全自动PC和语音通信所需要的所有功能。2、MODEM从结构上可分为外置、内置和PC卡式三种。（1）、外置式也叫独立式，它的背面有与计算机、电话等设备连接的插口，连接和使用十分方便，不占计算机槽位，不需要专门安装软件驱动，应用非常广泛。但这种独立式Modem占用空间，需要专门直流电源供电。（2）、内置式也叫内装式，是以槽卡形直接插入计算机的扩充槽上，该设备不占空间，不需要专门电源，也更便宜，与电脑连接采用主板总线连接，相对来讲传输速率要高于外置式。但它占用了电脑的扩充槽，且安装较复杂。（3）、PC卡式是专为笔记本电脑设计的，一般都是多功能型设备，这类设备只有一张名片大，可以直接插入笔记本电脑的标准PCMCIA插槽中，为笔记本电脑移动办公、浏览Web提供了极大方便。二、ISDN（Integrated Services Digital Network） 既综合业务数字网：1、ISDN由电话综合数字网（IDN）发展而来。ISDN是数字交换和数字传