一、 無線對講系統(tǒng)常用信道特征
信道可分為有線信道和無線信道。
有線信道:如雙絞線、電纜、光纖、波導(dǎo)等;
無線信道:自由空間提供的各種頻段或波長的電磁波傳播通道。
信號在信道內(nèi)傳輸,會受到來自信道的各種各樣的干擾。干擾大體分為4類:
1.無線電干擾
來自各種無線發(fā)射機。其特點是頻率范圍寬,幾乎覆蓋全部使用頻段。但對于特定電臺的頻率一般是固定的,因此可以進行防護。另外由于無線電頻率管理較為完善,可以將此種干擾限制在最小限度。
2.工業(yè)干擾
來源于各種電氣設(shè)備,如電機、電力線、電源開關(guān)、電點火(如汽車點火)裝置等。此類干擾一般在較低頻率范圍,如汽車點火干擾在幾十兆赫范圍內(nèi)。采用屏蔽與考究的濾波措施,在很大程度上可避開工業(yè)干擾。
3.天電干擾
來自于雷電、磁暴、太陽黑子以及宇宙射線等,它們與季節(jié)、氣候變化關(guān)系較大。不同地區(qū)也有很大不同,如赤道附近及兩極地區(qū)嚴重。太陽黑子發(fā)生變動(約11年一個周期)的年份,天電干擾加大,有時長時間中斷短波通信。
4.內(nèi)部干擾
來自信道內(nèi)部各種電子器件電阻、天線以及傳輸線等。在這些電子設(shè)備中的分子或電子的隨機熱運動,形成所謂起伏噪聲,對于通信信號產(chǎn)生加性干擾。本文涉及的各類通信系統(tǒng),主要是這種噪聲,稱為熱噪聲,從機理上它是高斯型統(tǒng)計特征,是通信系統(tǒng)干擾的重要因素。
無線對講系統(tǒng)通信常用的信道類型主要有4類:
1、電話信道
電話信道一般是指龐大的公用交換電話網(wǎng)(PSTN)所提供的基于傳統(tǒng)模擬電話或低速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺馈Mㄐ判诺赖臉?gòu)成多半通過用戶終端到本地交換機(節(jié)點),再到另一個用戶建立的呼叫鏈路,一旦通話(即呼叫)結(jié)束,便及時拆斷該鏈路。電話信道一般屬于限帶為300~3400Hz的線性系統(tǒng)。當用于數(shù)據(jù)傳輸時,需在用戶端均加入調(diào)制/解調(diào)器(Modem),并利用600~3000Hz頻響較平坦的頻段傳輸已調(diào)波。目前從用戶到節(jié)點(交換機)的用戶線,可以增設(shè)寬帶Modem(如ADSL),可在數(shù)公里內(nèi)通信帶寬擴展到2~6MHz,支持寬帶上網(wǎng)和多媒體業(yè)務(wù)。
2、光纖
光纖是將電信號變?yōu)楣庑盘枺?/span> 電/光轉(zhuǎn)換)后進行光信號傳輸?shù)奈锢砻襟w。光纜是由包層覆蓋光纖芯線而構(gòu)成。光信號是以電磁場形式在光纖芯中傳播。光纖自20世紀70年代投用后,很快顯示出很多突出的優(yōu)點,諸如,它帶寬極寬(2×1014Hz以上),通過目前可達到的技術(shù)—密集波分復(fù)用(DWDM),一條光纖中可以支持1600Gb/s的傳輸速率;實驗表明,基于單波160Gb/s速率的1024個波,可達約160Tb/s的點到點傳輸流量(1Tb/s=1012b/s);光纖傳輸損耗極低,小于0.2dB/km,不受電磁干擾,重量極輕(一條光纖芯27g/km),抗彎曲,耐濕熱和腐蝕,敷設(shè)方便、靈活,可架設(shè)到電桿上,光纖價格極低,目前國內(nèi)生產(chǎn)供大于求。
3、移動無線信道
移動無線通信起初是為了延伸電信網(wǎng)的覆蓋范圍和通信能力而逐步發(fā)展起來的。迄今,移動網(wǎng)的發(fā)展令人驚異,已從城市擴展到鄉(xiāng)村與邊遠地區(qū)。截止2009年5月,我國的移動用戶數(shù)已達6.87億,為傳統(tǒng)的固定電話(PSTN)用戶數(shù)的2倍。下一代的移動通信將以寬帶方式接入,并與現(xiàn)行GSM系統(tǒng)相比,傳輸速率增加幾十倍、上百倍,可支持多媒體業(yè)務(wù),并廣泛實施個人通信系統(tǒng)(PCS)。
移動通信以蜂窩方式組網(wǎng),信道具有多徑衰落與時變特征。目前GSM移動通信利用900/1800MHz頻段,雙向頻譜為2×25MHz,各提供125個載波,每載波包括8個時分多址(TDMA)信道。于是各載波200kHz帶寬,包含8個25kHz信道,用戶數(shù)字電話速率為13kb/s,具有高糾錯能力的差錯保護位時,凈速率高達9.8kb/s。移動網(wǎng)在每個蜂窩小區(qū)設(shè)有一個基站,轉(zhuǎn)發(fā)小區(qū)內(nèi)多達上千個用戶同時通信。移動通信每個信道的輻射功率應(yīng)控制在它的25kHz帶寬內(nèi),帶外輻射衰減應(yīng)至少為-40dB,優(yōu)質(zhì)系統(tǒng)應(yīng)達-70dB,才不至于明顯干擾相鄰話路。隔離1至2個小區(qū)可以重復(fù)利用頻率,因此整個移動網(wǎng)可支持極大量用戶相互通信。通過越區(qū)切換和跨網(wǎng)漫游可以實現(xiàn)全國性、世界范圍內(nèi)的移動通信。
4、衛(wèi)星信道
衛(wèi)星信道是一種特殊的無線信道。在地球赤道上空35978km(近似稱3.6萬公里)均勻分布著三個同步衛(wèi)星,就可以通過它們的轉(zhuǎn)發(fā)器(Transponders)使地球上任兩處的地球站間進行通信。自60年代初(1962年)問世以來,至今穩(wěn)定使用的上行6GHz、下行4GHz頻點的系統(tǒng),總帶寬500MHz,并提供帶寬各為36MHz的12個轉(zhuǎn)發(fā)器,各又能容納1200路數(shù)字電話或25~150個窄帶會議電視。一個轉(zhuǎn)發(fā)器可支持五、六個HDTV(高清晰度數(shù)字電視)。由于跨洋衛(wèi)星通信(如中美兩國間)需經(jīng)由兩個衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器與雙方地球站溝通信息,因此遠達15萬km的距離,通信延遲則高達將近0.5秒,雙方對話均有明顯延時的感覺。目前國內(nèi)衛(wèi)星通信已開辦大量業(yè)務(wù),如衛(wèi)星電視節(jié)目、遠程教育等。
二、通信頻段劃分
為了合理使用頻率資源,各地區(qū)各種通信之間不致相互干擾,盡量節(jié)省頻帶,且滿足有效性與可靠性傳輸?shù)囊?,國際電信聯(lián)盟(ITU)科學地分配了整個通信頻段,如表1所示。 表1 通信頻段劃分
頻段/Hz |
名稱 |
典型應(yīng)用 |
3~30 |
極低頻(ELF) |
遠程導(dǎo)航、水下通信 |
30~300 |
超低頻(SLF) |
水下通信 |
300~3000 |
特低頻(ULF)或音頻(VF) |
數(shù)據(jù)終端、實線電話 |
3k~30k |
甚低頻(VLF) |
遠程導(dǎo)航、水下通信、聲納 |
30k~300k |
低頻(LF) |
導(dǎo)航、電力通信 |
300k~3000k |
中頻(MF) |
廣播、海事通信、測向、險遇求救、海岸警衛(wèi) |
3M~30M |
高頻(HF) |
遠程廣播、電報、電話、傳真、搜尋救生、飛機與船只間通信、船-岸通信、業(yè)余無線電 |
30M~300M |
甚高頻(VHF) |
電視、調(diào)頻廣播、陸地交通、空中交通管制、出租汽車、警察、導(dǎo)航、飛機通信 |
0.3G~3G |
特高頻(UHF) |
電視、蜂窩網(wǎng)、微波鏈路、無線電探空儀、導(dǎo)航、衛(wèi)星通信、gps、監(jiān)視雷達、無線電高度儀 |
3G~30G |
超高頻(SHF) |
衛(wèi)星通信、無線電高度儀、微波鏈路、機載雷達、氣象雷達、公用陸地移動通信 |
30G~300G |
極高頻(EHF) |
雷達著陸系統(tǒng)、衛(wèi)星通信、移動通信、鐵路業(yè)務(wù) |
300G~3T |
亞毫米波(0.1mm~1mm) |
未劃分,實驗用 |
43T~430T |
紅外(7μm~0.7μm) |
光通信系統(tǒng) |
430T~750T |
可見光(0.7μm~0.4μm) |
光通信系統(tǒng) |