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几种无线通信方式的概念

浏览:16266  来源:通信人在线  日期:2020-12-03

1、红外线通信

红外线通信是利用红外线传输信息的通信方式。可传输语言、文学、数据、图像等信息。红外线通信系统一般由红外线发射系统和接收系统组成。例如在飞机客舱里使用的红外线通信系统,采用低功率的近红外线(波长为0.72~1.5μm)传送信号,对人体健康尤其对人的眼睛无何伤害作用,也不会干扰飞机与陆地之间的无线电通信。红外线通信的主要特点是容量大,保密性强,抗电磁干扰性能好,设备结构简单、体积小、重量轻、价格低;但在大气信道中传输易受到气候影响。红外线波长范围为0.7μm~1mm,其中300μm~1mm区域的波也称为亚毫米。大气对红外线辐射传输的影响主要是吸收和散射。

2、大气激光通信

激光通信是利用激光传输信息的通信方式。激光是一种新型光源,具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特征。按传输媒质的不同,可分为大气激光通信和光纤通信。大气激光通信是利用大气作为传输媒质的激光通信。光纤通信是利用光纤传输信号的通信方式。大气激光通信可传输语言、文字,数据、图像等信息。它具有通信容量大、不受电磁干扰、保密性强、设备轻便、机动性好等优点,但用时光学收发天线相互对准困难,通信距离限于视距(数公里至数十公里范围),易受气候影响,在恶劣气候条件下,甚至会造成通信中断。大气激光通信可用于江河湖泊、边防、海岛、高山峡等地的通信;还可用于微波通信或同轴电缆通信中断抢修时的临时顶替设备。波长为0.5/1m附近的蓝绿激光可用于水下通信或对潜艇通信。大气层外的激光通信称为空间激光通信。优点是传输损耗小,传输距离远,通信质量高,主要用于卫星间通信。

3、长波通信

长波通信是利用波长长于1000(频率低于300KHz)的电磁波进行的无线电通信,它可细分为在长波(波长10~1000)、甚长波(100km~10km)、超长波(10000km~1000km)和极长波(1~16万公里)波段的通信。

长波通信(包括长波以上)主要由沿地球表面的地波传播,也可在地面与高空电离层之间形成的波导中传播,通信距离可达数千公里甚至上万公里,波长越长,传输衰减越小,穿透海水和土壤的能力也越强,但相应的大气噪声也越大。多用于海上通信、水下通信、地下通信和导航等;由于传播稳定,受太阳耀斑或核爆炸引起的电离层骚扰的影响小,也可用作防电离层骚扰的备用通信手段。

4、中波通信

中波通信是利用波长为1000100m,频率为3003000KHz的电磁波进行的无线电通信。中波波段是无线电通信发展初期使用的波段之一。根据国际电信联盟(ITU)《无线电规则》的频率划分,526.5~1606.5KHz频段的中波用作凋幅广播,广播频段以下的中波常用于中近程无线电导航,飞机、舰船的无线电通信及军事地下通信等。广播段以上的中波除了也用作飞机、舰船通信等外,还用于无线电定位,在军事上还常用于近距离战术通信。

5、短波通信

短波通信是利用波长为100~10m(频率为3~30MHz)的电磁波进行的无线电通信,又称高频通信,短波通信主要靠天波传播,可经电离层一次或数次反射,最远可传至上万公里,如按气候、电离层的电子密度和高度的日变化以及通信距离等因素选择合适频率,就可用较小功率进行远距离通信。短波通信设备较简单,机动性大,因此也适用于应急通信和抗灾通信。随着新技术的发展,利用计算机进行自动测量传播参量和自动选择最佳通信频率的高频自适应通信,不但使报话短波通信可随时保持畅通,而且还可以进行数据率达4800bit/s的数据通信。

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6、扩频通信

技术背景:传统的模拟无线通信一般采用调频(FM)和调幅(AM)两种方式,不能适应高速数据通信的要求。进入八十年代后,数字无线数据通信方式成为主流,其调制方式有振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和相移键控(PSK),其优势是便于采用先进的数字信号处理技术,如均衡技术、编码技术等等,提高了数据传输速率和传输的可靠性。实际的系统如GSMIS-54等。但是这些系统也存在一些缺陷,如表6-1所示。

6-1:传统无线通信与扩频通信相比存在的缺陷

扩频通信技术即扩展频谱通信技术,它是指发送的信息带宽的一种技术。这样的系统就称之为扩展频谱系统或扩频系统。其基本原理和优势:扩频通信就其调制方式而言,与传统的数据通信没有什么差别,也包括ASKFSKPSK以及以后得到迅速发展的QAM,不同之处是在调制之前增加了一个扩频处理环节,把待传送符号用特征码进行扩展,扩展后的符号称为码片;在接收端同样增加了一个解扩处理的环节,将N个码片恢复为一个符号。这即是扩频通信的基本原理。扩频通信的优势是由扩频操作所使用的特征码--伪随机序列(PN CODE)带来的。伪随机码具有双值自相关特性,它保证了同步相关操作获得的输出远大于非同步相关的输出值。这样就大大降低了当两条传播路径的时差在一个码片以上时彼此之间的干扰。这即是通常所说的扩频抗多径原理。同时,相关解扩处理还能够大大降低窄带脉冲干扰,如一般的工业噪声、环境噪声等等。特别值得一提的是,由于解扩处理是对N个码片的能量进行累加,因此,可以允许接收的信号电平在噪声以下,只要保证累加获得的能量满足信号判决的要求即可。这一性能使得扩频通信技术首先在军队保密通信系统中获得了广泛的应用。扩频通信抗多径的性能使得移动通信信道的相关带宽不再成为限制通信速率的障碍,因此在扩频通信方式下可以实现高速数据通信。传输速率的限制取决于信号处理的速度。可见,扩频技术在提高数据通信速率和改善数据通信的可靠性方面,大大优于常规数字通信。同时,由于所有用户可以共用同一频带,大大简化了网络系统的规划,使得系统在适应不断增长变化的业务方面,具有很高的灵活性。

扩频通信是传输信息使用的射频带宽是信息带宽的10倍至100倍以上的通信体制。信息本身不再是决定传输带宽的决定因素,传输带宽主要由发信机和对应收信机预先制定的扩频码(又称地址码)序列确定。扩频通信的特点是具有常规通信体制所不具备的许多优势,具体详见下表6-2;其特点详见下表6-3

6-2:扩频通信的优势

6-3:扩频通信的特点

扩展频谱技术包括以下几种方式:直接序列扩展频谱,简称直扩,记为DSDirect Sequence);跳频,记为FHFrequency Hopping);跳时,记为THTime Hopping);线性调频,记为Chiep。除以上四种基本扩频方式以外,还有这些扩频方式的组合方式,如FH/DSTH/DSFH/TH等。在通信中应有较多的主要是DS/FHFH/DS

7、空间通信

空间通信是以航天器(或天体)为对象的无线电通信。航天器亦称空间飞行器或宇宙飞行器,它是在地球大气层以外的宇宙空间,基本按天体力学的规律运行的飞行器。空间通信的基本形式有地球站和航天器之间的通信,航天器相互之间的通信,通过航天器转发或反射电磁波进行的地球站之间的通信。航天器有人造地球卫星、空间探测器、载人飞船、航天站和航天飞机;地球站是指设在地球表面(包括陆地、水上和大气层中)的通信站。

一个复杂的空间通信系统是上述各种通信形式的组合。提供的主要业务有如下表7所示。

7:空间通信所提供的主要业务与作用

空间通信使用的频段为超长波到毫米波和激光。要求空间通信设备体积小、重量轻、功耗小、高可靠和长寿命,能在恶劣环境(振动、加速度、高真空、低温、粒子辐射等)下工作。对地球站设备的要求是发射功率大,接收灵敏度高,能自动捕获跟踪、测量和控制目标,能快速或实时处理信息。

空间通信已广泛应用于各种卫星应用系统(通信、导航、测地定位、侦察、气象观测、地球资源探测等),各种载人飞船、航天站、航天飞机,各种行星、月球和星际探测器,以及各种航天测控。

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