通信导论教学作者陈金鹰531无线传输技术远距离课件.ppt

* 岸对潜单向通信 * 为此，当希望将电磁波信号送入较深的海水时，就需要适当降低工作频率，这就决定了水下电磁波通信只能是远距离、低频率、浅深度的水下通信。 例如，占地面积上平方千米计，发射机输出功率上几百千瓦的水下电磁波通信系统，通信距离可达数千公里，但在超低频通信时的收信深度也仅百米左右。而水下设备无法达到地面设备所具有占地面积，故海岸上难以收到水下潜艇发出的信号，所以水下潜艇的通信往往只能是只收不发的单向通信。如果要进行双向通信，则潜艇需要上浮到水面上来发信，以免海水对电磁波的吸收。对于收发双方皆在海水中的电磁波通信，在1米范围内，数据传输率可达到1 Mbps～10Mbps，但这样近的通信距离没有太大实用价值。 * 海水对蓝绿光的衰减比对其它波段光的衰减要小很多，因此水下光通信主要采用该波段。水下光通信的最大优势是可能提供超过1Gbps量级的数据传输率。 水下光通信的特点 * 然而也存在一些制约水下光通信性能的因素。如水对光信号的吸收很严重、水中的悬浮粒子和浮游生物使光产生严重的散射作用、水中的环境光对光信号的干扰。在实验室环境中，传输距离为2米的情况下，水下光通信的数据传输率达到了1Gbps。这样近的传输距离实用性也不大。 * 水下电话 * 声波在海面附近的典型传播速率为1520m/s，比电磁波的速率低5 个数量级。与电磁波和光波相比较，声波在海水中的衰减相对较小，因此，水声是一种有效的水下通信手段。水声信道是由海洋及其边界构成的一个复杂的介质空间，它具有内部结构独特的上下表面，能对声波产生许多不同的影响。 水声通信技术 * 这此影响包括声能量的在深海的球面扩展和在浅海的柱面扩展传播引起的声波能量的传播损失；海洋中潮汐、湍流、海面波浪、风所形成的噪声，地震、火山活动和海啸产生的噪声，生物噪声，行船及工业噪声等，在不同的时间、深度和频段有不同的噪声源；声波在传播时由于不同路径长度的差异，到达接收点的声波能量和时间也不相同，从而引起信号的衰落，造成波形畸变，并且使得信号的持续时间和频带被展宽。 * 此外，海水介质(如含盐量)不但在空间分布上不均匀，而且是随机时变的，使得声信号在传输过程中也随机变化，造成变化的主要原因是海面、非均匀介质、温度和内波等，信道的变化造成信道的脉冲响应具有时变性，这种时变性严重影响通信系统的性能。由于海水中内部结构（如内波、水团、湍流等）的影响，多径结构通常是时变的。在数字通信系统中，多径效应造成的码间干扰（ISI）是影响水声通信数据传输率的主要因素。 * 水下多径传输路径 反射波 海面 空气 接收天线 发射天线 直射波 海下多径传播 反射波 反射波 海底 * * 美国进行模拟仿真的结果显示：在北纬83度地区36．6km高空上部署3个气球，可连续覆盖从北极到北纬45度范围的导弹发射；30个这样的平台就可以提供类似的全球覆盖；800个这样的平台组成的星座可以对全球连续提供按需通信和情报、监视、侦察(ISR)覆盖。目前全球宇航公司正在研制一种名为同温层卫星的可控自由浮空器。同温层卫星的超压气囊采用超压超长航时气球(ULDB)，气囊下通过一根15km长的线缆悬挂一个由隐身、轻质、高约9m的机翼和方向舵组成的同温层帆，同温层帆中可以携带照相、定位和通信传感器。同温层卫星利用高20km的空域和高36．6km的空域之间的风速和风向差异产生升力，并操纵气球。 * * 近空间飞行器可以提高陆、海、空、天一体化信息网络系统的抗摧毁和抗干扰能力。近空间是“陆海空天电”五维一体化战场的重要组成部分，是国家安全体系中的一个重要环节。运行在空间范围的卫星易受干扰、成本高、部署周期长、损失后不易补充，运行在航空范围的飞机易受打击、生存力差、损失后不易恢复，而近空间飞行器加入陆、海、空、天信息网络系统后，将进一步实现信息获取和利用手段的多元化和一体化，明显提高体系的抗摧毁能力和抗干扰能力。 * 美国空军航天司令部在亚利桑那州上空对战斗天星的简易样机进行了12次飞行试验，并取得了成功。试验中，两个充氦自由气球在20km的高空飞行了8小时，将美国陆军信息战实验室研制的蓝军跟踪转发器PRC148的通信距离由18．5km扩展到555km，覆盖范围与伊拉克国土面积相当。 * ②近空通信在人口稀少地域通信中的应用 运用自由气球可实现边远山区、草原、海岛、油田地区的通信。 ③近空通信在应急通信中的应用 利用近空间飞行器所携带通信设备作为高空中继和路由器，可在地面通信设施因灾被破坏后，快速建设覆盖范围广大的临时通信网，为组织抢险救灾提供通信支撑。 * 我国的近空通信 神八踏上130万公里赴约之旅 * 神舟八号飞船追赶天宫一号 ?神舟八号飞船用发动机调整姿态 ??神舟八号飞船在停泊点与天宫一号“对视” 神舟八号飞船对接机构“捕获”天