卫星通信的原理（通用11篇）
卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星在空中起中继站的作用，即把地球站发上来的电磁波放大后再返送回另一地球站。地球站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户通过地球站出入卫星系统形成链路。由于静止卫星在赤道上空3600Km，它绕地球一周时间恰好与地球自转一周(23小时56分4秒)一致，从地面看上去如同静止不动一般。三颗相距120°的卫生就能覆盖正个赤道圆周。故卫星通信易于实现越洋和洲际通信。最适合卫星通信的频率是1～10GHz频段。为了满足越来越多的需求，已开始研究应用新的频如12GHz，14GHz，20GHz及30GHz。
卫星通信的主要特点如下：优点方面(1)通信范围大，只要卫星发射的波束覆盖进行的范围均可进行通信。(2)不易受陆地灾害影响。(3)建设速度快。(4)易于实现广播和多址通信。(5)电路和话务量可灵活调整。(6)同一信通可用于不同方向和不同区域，
缺点方面：(1)由于两地球站向电磁波传播距离有7Km，信号到达有延迟。(2)10GHz以上频带受降雨雪的影响。(3)天线受太阳噪声的影响。
在微波频带，整个通信卫星的工作频带约有500MHz宽度，为了全球放大和发射及减少变调干扰，一般在星上设置若干个转发器。每个转发器的工作频带宽度为36MHz或72MHz。目前的卫星通信多采用频分多址技术，不同的地球站占用不同的频率，即采用不同的载波。它对于点对点大容量的通信比较适合。近年来，已逐渐采用时分多址技术，即每一地球站占用同一频带，但占用不同的时隙，它比频分多址有一系列优点，如不会产生互调干扰，不需用上下变频把各地球站信号分开，适合数字通信，可根据业力量的变化按需分配，可采用数字话音插空等新技术，使容量增加5倍。另一种多址技术是码分多址(CDMA)，即不同的地球站占用同一频率和同一时间，但用不同的随机码来区分不同的地址。它采用了扩展频谱通信技术，具有抗干扰能力强，有较好的保密通信能力，可灵活调度话路等优点。其缺点是频谱利用率较低。它比较适合于容量小，分布广，有一定保密要求的系统使用。
光纤通信是指以光波为载波, 以光纤或者光缆为传输介质的通信方式。光纤通信的优点: (1) 频带宽、通信容量大; (2) 传输损耗低、中继距离长; (3) 光纤通信串话小, 保密性强, 使用安全; (4) 抗电磁干扰能力强; (5) 体积小、重量轻、便于敷设; (6) 材料资源丰富。
二、光纤的结构和分类
光纤由纤芯和包层两部分构成。纤芯是传输光信号的部分, 包层除对纤芯进行保护之外, 还将光信号封闭在纤芯中, 不让光信号泄露出去。
光纤的分类:按照纤芯的折射率的分布可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。按照光纤中传输的模式数量, 可分为单模光纤和多模光纤。
三、光纤的传输特性
1、损耗
光在光纤中传输, 随着传输距离的增加, 光功率会越来越小, 这种现象称为光纤的传输损耗。光纤的传输损耗是影响中继距离的重要因素。吸收损耗和散射损耗是光纤本身的主要损耗。另外, 耦合损耗是光源与光纤之间的损耗、连接损耗是光纤之间损耗等, 这些都是光纤传输损耗的因素。为了实现低损耗传输, 光纤有三个低损耗窗口:0.85um, 1.31um, 1.55um。况且随着波长的增加, 光纤的损耗会越来越小。
2、色散
光脉冲信号经光纤传输, 到达输出端会发生时间上的展宽, 这种现象称为色散。
(1) 产生原因:光脉冲信号的不同频率成分、不同模式, 在光纤中传输时途径不同, 速度不同, 到达终点所用时间不同, 即群时延差引入了色散。 (2) 导致问题:信号波形畸变, 表现为脉冲展宽, 产生码间干扰, 增加误码率。限制带宽, 影响通信容量和传输速率。 (3) 光纤的色散主要有模式色散、材料色散和波导色散。 (4) 模式色散:不同模式的光传输途径不同, 速度不同所引起的色散。 (5) 材料色散:由于光纤材料本身的折射指数随波长而变化引起的色散。 (6) 波导色散:光纤的几何结构不完善引起的色散。
四、光纤通信系统的构成框图
光纤通信系统由光发射端机、光纤、光中继器和光接收端机组成, 见下图所示。
1、光发射机
光发射机是实现电/光转换的光端机。
发端:首先由电发射机发出电信号, 送给光发射机, 光发射机完成电/光转换。光发射机的关键部件是光源, 光源的主要功能是完成电/光的转换。目前光纤通信中常用的光源有:半导体激光二极管 (LD) 和半导体发光二级管 (LED) 。由光发射机发出光信号以后送入光纤或者光缆进行传输。
2、光中继器
由于光纤存在损耗和色散, 光信号经过一段距离传输后会发生衰减和失真, 如果不及时进行修复, 很可能无法继续向前传输。有可能信号衰减掉了, 有可能严重变形, 总之, 必须马上进行修复。修复的办法就是:对衰减的信号进行放大, 对失真的波形进行修复, 把波形重新整形到发送端的状态。
光纤通信中光中继器的形式主要有两种, 一种是光-电-光转换形式的中继器, 另一种是在光信号上直接放大的光放大器。
光-电-光转换形式的中继器:光中继器需要先把光信号变成电信号, 对电信号再放大、再定时、再整形以后, 通过这三个过程, 得到接近于发射端的光信号的复制, 从而起到延长传输距离, 提高信号质量的效果。
光放大器:光放大器能直接放大光信号, 无需转换成电信号, 对信号的格式和速率具有高度的透明性, 使得整个光纤通信传输系统更加简单和灵活。光放大器主要有半导体光放大器和光纤放大器两大类。
3、光接收机
光接收机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。
收端:由光接收机把从光纤传过来的光信号转变为电信号。光接收机的核心部件是光检测器, 光检测器的主要功能是完成光电转换。然后把电信号传给电接收机。
五、光纤通信的发展趋势
(1) 纳米技术与光纤通信。将微电子机械系统 (MEMS) 技术应用光通信领域, 开发光学器件, 实现全光通信。 (2) 光交换是实现高速全光网的关键。未来通信网络将是全光网络平台, 光纤传送的光信号直接进行交换。不需要将数据转换成电信号才能进行交换, 然后再转换成光信号进行传输。 (3) 无源光网络 (PON) 技术。无源光网络作为一种新兴的覆盖“最后一公里”的宽带接入光纤技术, 其在光分支点不需要节点设备, 只需安装一个简单的光光器即可, 因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。 (4) 光孤子通信系统。光纤损耗和色散是影响光纤传输容量和距离的主要因素。由于光纤制作工艺的不断提高, 光纤损耗已接近理论极限, 因此光纤色散已成为实现超大容量、超长距离光纤通信的“瓶颈”。由光纤非线性效应所产生的光孤子可以抵消光纤色散的作用, 因此利用光孤子进行通信, 可以很好解决这个问题。
摘要：本文首先讲述了光纤通信的定义, 光纤通信的优点以及光纤的结构和分类;然后讲述了光纤的传输特性和光纤通信的工作原理;最后介绍了光纤通信的发展趋势。
关键词:通信原理;教学改革;教学模式;实践教学
一、前言
《通信原理》是通信工程和电子信息专业的专业基础课,既是基础课向专业课的过渡,也是通信电子学科的入门课,在通信类、电子类专业中占有非常重要的地位。这门课的教学直接影响这些专业的教学质量和所培养人才的知识结构及综合能力。这门课的前期基础课程有:电路分析基础、电子电路、高频电路、数字电路等电类基础课以及高等数学、概率论等数学课程,还有信号与系统课程,具有相当大的难度和理论深度。因此,本课程在授课时,如果过分强调数学推导和理论探讨,无疑将使学生产生畏难情绪,难以激发学生的学习兴趣和积极性;但如果完全不涉及理论分析,教学又无法达到本科院校的培養目标,即无法培养出既具备一定专业理论素养又具有较强动手能力的技术应用型人才。
二、理论课程授课方法改革探讨
(一)精选课程教材
目前,国内通信原理的教材非常多,以西安电子科技大学樊昌信教授的《通信原理》、张辉教授的《现代通信原理与技术》、华中科技大学王福昌教授的《通信原理》及清华大学曹志刚教授的《现代通信原理》最为经典。其中樊昌信的教材内容丰富、知识点最为详尽、教材体系最为完整。考虑到我校学生的水平以及许多高校研究生入学考试参考教材采用樊昌信版《通信原理》,因此,我们选用该版本的《通信原理》作为本科生教材,其余作为参考资料。
(二)改革授课内容
由于课时的限制,我们在讲授课程的时候,无法做到面面俱到,必须对讲授的内容做一定的选择。选择教学内容时遵循以下原则:①兼顾通信方向各课程的相关度进行教学内容的合理取舍。一方面尽量减少各课程间的重复内容,另一方面防止课程间存在盲区。②增强教学的实用性,突出数字通信,教学以数字通信为主要内容,模拟通信仅保留调制解调技术。③保证本课程的完整性、系统性。课程以预备知识、模拟通信、数字通信、差错控制为教学结构体系。④以通信的有效性和可靠性为主线,教学内容的删减,其教学主线必须得到体现。根据这四个原则,课程选取主要内容为:预备知识、信道、模拟调制系统、数字基带系统、数字调制系统、模拟信号的数字传输、数字最佳接收和同步原理。课程教学重点放在数字基带系统、数字调制系统、模拟信号的数字传输、数字最佳接收和同步原理。
重视学生对基本概念、基本理论的掌握。一方面,针对一些贯穿整个课程的概念如码元传输速率、噪声平均功率、基带输出信号的带宽、相对码(DPSK)与绝对码9PSK0关系,这些概念容易引起理解偏差和疑义概念,应重点讲述。另一方面,通信原理中还存在一些难于理解的原理,如无误码率传输的奈奎斯特准则、PCM编码13折编码方法、循环码的编译码方法等。我们用课堂例题讲解,课后作业练习方法加强学生对基本原理的理解和掌握。
(三)调整授课顺序
在教学过程中,课程教学内容的顺序十分重要。98 -03级通信原理教学完全按照教材的编排顺序讲解,即预备知识—模拟通信系统—数字通信系统—模拟信号数字传输……学生普遍反映对模拟信号数字传输感到很不理解,他们经常提出为什么会有这章内容,这章有什么作用等问题。因此,从04级开始,调整了教材编排顺序,将模拟信号的数字化放在数字通信系统的前面讲解,而教学内容没有改变。这样改变的结果让学生普遍感觉到对整个课程体系理解加深,所获得知识结构更加牢固。
(四)传统教学方法和现代教学手段相结合
教学手段、教学方法改革是提高教学质量的重要途径。在教学手段上采用传统手段与现代多媒体技术相结合。采用黑板和粉笔的传统教学方法既有优点,也有缺点。由于《通信原理》理论性强,公式推导不少,如果教师花很大一部分时间用在公式推导上,或者用很多时间去写一大串公式,这样效率低下的教学将导致老师和学生都不会满意,教学效果肯定不好。如果完全依赖多媒体教学,简单地把教学内容制成课件,这样教学的信息量虽然大,但是由于教学过程传输的信息快,学生像看电影一样进行理论课程学习,自然不能完全理解教学内容,从而影响听课效果。因此,片面评判单一教学手段的好坏是不正确的。对于复杂公式、各种波形图、频谱图、调制解调框图用多媒体播放,这样教学内容生动而又直观;对于复杂的公式的推导,重要的定理、结论通过板书在黑板上,这样的教学事半功倍,既培养了学生的兴趣,又提高了教学的效果。在教学方法上采用灵活多变的教学方式,引入比较教学法。所谓比较教学法就是比较不同教学内容间联系和区别的一种逻辑思维方法。应用比较教学的关键是确定教学内容间的相同点和不同点,本课程特点是通信系统调制与解调成对出现,模拟通信和数字通信并存,我们选择了调幅、调频、调相的调制解调以及它们的抗干扰性能,数字调制解调与模拟调制解调,模拟通信和数字通信抗噪声性能这些内容作比较教学法的试验。
三、课程建设取得的成果
多年来,我们学校十分重视《通信原理》课程的建设。本课程组以“知识、能力、素质”为教育思想,树立精品意识,分别在师资队伍建设、教学内容更新、教学方法与手段改革、实验教学内容、教材建设研讨、教学过程和环节管理等方面开展了大量深入的教研活动和探索,取得了丰富的教改和教研成果。
(一)积极开展教改项目
为了提高教学质量,深化教学改革,校精品课程已结题,省级精品课程得到立项并在建设中。课程组开展了教学理念的探讨,明确了四个教学思想的转变:使学生学习的重心从接受知识转向知识的探究过程,帮助学生从被动接受知识向主动掌握知识的转化;从应试教育到素质教育思想的转化;从以教师为中心的单向注入式教学,向“教”与“学”相融合的互动式教学转化;从单一传统的教学模式,到运用现代教育手段的教学模式的转化。参观学习了国内外部分优秀大学的相关专业与课程,对于开阔视野、解放思想很有帮助。
(二)革新教学方法、提高教学水平
课程组积极开展多种形式的教研活动,本着紧跟通信技术与理论的新发展,结合我校本专业教学的具体特点与要求的原则,进行革新。如修订教学大纲、教学内容安排、辅助教材建设、教辅软件设计、教研讨论、教学网络建设等,形成了集体交流、学习、观摩、研讨的良好制度,老师们相互听课、取长补短、共同提高教学水平。通过该项工作,课程组现营造起活跃的教研工作交流氛围,建立了定期教学研讨的机制。教研活动推动了教学改革,取得了明显的成效,促进了教学水平的提高。
(三)丰富教学资源
本课程利用的网络环境主要包括“教学管理系统”“网络学堂”。本课程运用“教学管理系统”实行网上选课,解决了全院学生跨专业选课问题。“网络学堂”中包含有本课程组经过多年努力开发的课程电子资源:教学计划、电子教案、课程文本、课程视频、实验指导、习题考试、讨论答疑、学生作品、专题探讨等等。
四、结论
本课程是构成本科专业培养计划的重要单元,是后继专业课程教学活动的基础,对确定人才培养模式,体现人才培养质量起到至关重要的作用。同时授课也是向学生传授知识、培养学生能力、提高学生素质的主要途径,是提高教育质量的关键所在。加强课程建设,促进教学内容和课程体系的改革,对提高学校的办学水平具有重要意义。
参考文献:
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[7]沈莉芳.通信原理实验教学改革的探索[J].中国教育,2009,(4).
理
课
程 设计
班级：
姓名：
学号：
任课教师：
Simulink建模仿真实现频分复用
设计目的
掌握频分复用工作原理
学会使用Simulink建模仿真
设计题目涉及的理论知识
当一条物理信道的传输能力高于一路信号的需求时，该信道就可以被多路信号共享，例如电话系统的干线通常有数千路信号的在一根光纤中传输。复用就是解决如何利用一条信道同时传输多路信号的技术。其目的是为了充分利用信道的频带或时间资源，提高信道的利用率。
信号多路复用有两种常用方法：频分复用（FDM）和时分复用（TDM）。时分复用通常用于数字信号的多路传输。频分复用主要用于模拟信号的多路传输，也可用于数字信号。
频分复用是一种按频率来划分信道的复用方式。在FDM中，信道的带宽被分成多个相互不重叠的频段（子通道），没路信号占据其中一个子通道，并且各路之间必须留有未被使用的频带（防护频带）进行分隔，以防止信号重叠。在接收端，采用适当的带通滤波器将多路信号分开，从而恢复出所需要的信号。
在物理信道的可用带宽超过单个原始信号（如原理图中的输入信号1、2、3这3路信号）所需带宽情况下，可将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同（或略宽）的子信道；然后在每个子信道上传输一路信号，以实现在同一信道中同时传输多路信号。多路原始信号在频分复用前，先要通过频谱搬移技术将各路信号的频谱搬移到物理信道频谱的不同段上，使各信号的带宽不相互重叠（搬移后的信号如图中的中间3路信号波形）；然后用不同的频率调制每一个信号，每个信号都在以它的载波频率为中心，一定带宽的通道上进行传输。为了防止互相干扰，需要使用抗干扰保护措施带来隔离每一个通道。 设计思想（流程图）
整个系统的流程为：
输入正弦信号→低通滤波器→调制器→带通滤波器→高斯信道→带通滤波器→解调→低通滤波器→输出信号 仿真模块
正弦信号；Sine Wave模块
低通滤波器 ：Analog Filter Design-lowpass模块
调制器：Analog Passband Modulation ,提供模拟调制技术。
DSB AM Modulator Passband模块 DSBSC AM Modulator Passband模块 SSB AM Modulator Passband模块
带通滤波器：Digital Filter Design模块
信道：AWGN channel,加性高斯白噪声信道。
解调器：Analog Passband Modulation ,提供模拟调制技术。
DSB AM Demodulator Passband模块 DSBSC AM Demodulator Passband模块 SSB AM Demodulator Passband模块 输出：Scope模块 加法：Sum 模块
仿真模型和模块的参数设置
参数设置 仿真结果设置Sine Wave模块参数，双击模块删除默认值输入新的设置 设置Amplitude 为1 设置Frequency为2*pi 设置Samples per frame 为0.01 低通滤波器
设置filter order为8
设置 passband edge frenquency 为30
3带通滤波器 信道
设置 Initial seed 67
设置 Mode Variance from mask 调制器
设置 Carrier frenquency 100 6 解调器
设置Carrier frenquency 100
结论（结果分析）
通过对以上三个不同的信号进行低通、带通滤波和AM、DSB、SSB的调制解调得出三个不同的波形。从而知道频分复用利用同一个信道同时传输多路信号的，充分利用信道的频带或时间资源，提高信道的利用率。尽管在传输和复用过程中，调制解调等过程会不同程度的引入非线性失真，而产生各路信号的相互干扰，但是频分复用仍然可以普遍应用在多路载波电话系统中。
2.2PSK恢复过程中存在的现象：倒π现象，反相工作现象
3.为了减小频率选择衰弱的流向需要限制数字信号传输速率（对）
4.高斯过程是广义平稳，是不是严平稳的（不是）
5.高斯过程通过线性后是不是高斯过程（是）
6.相干解调的2DPSK误码率最小……
7.基带系统所能提供最高频带利用率2 B/Hz
8.调幅抗噪声性能好于调频。错 调频性能好
9.如果一个系统各态历经性，是平稳的对，反之不一定成立
10.数字基带信号的功率谱包括哪几个部分：连续谱和离散谱
11.信道容量：离散信道容量，连续信道容量
12.如何消除码间串扰:基带传输系统的冲击响应波形h（t）仅在本码元的抽样时刻上有最大值，并在其他码元的抽样时刻上均为0
13:码间串扰的产生：系统传输总特性不理想,导致波形畸变，展宽从而对当前码元产生干扰。14：数字调试三种方式：PSK/FSK/ASK。
已知AMI码（信息交替反转码）恢复原有信号：把-1改为1
已知消息码，写CMI码（把1改11,00交替，0改01）双向码（1改10,0改01）
17.随机过程：E（均值、数学期望）与时间无关，自相关函数与时间间隔有关
18.广义平稳的随机过程特点：均值是一个常量，自相关函数只与时间间隔有关
19.数字基带传输系统中产生误码：信道加性噪声、码间串扰
20.PCM编码的几个过程：抽样、量化、编码。
21.高斯白噪声服从正态分布、高斯分布。
22.单边带信号：相移法、滤波法、相移滤波法
23.数字传输中传输特性不良引起的失真与传输中叠加的噪声可产生误码。
24.观测码间串扰和加性噪声对可靠接受的影响靠眼图来观察。
．．．．跳频通信原理
跳频通信原理跳频通信原理跳频通信原理 简言之跳频就是在无线传输中，射频频率按照某种特定算法发生的重复变化。这种变化通常借助于扩频代码序列发生器。一种利用载波跳变实现频谱展宽的扩频技术。广泛应用于抗干扰的通信系统中。其方法是把一个宽频段分成若干个频率间隔，由一个伪随机序列控制发射机在某一特定的驻留时间所发送信号的载波频率。当接收机的本地振荡信号频率与接收机输入信号的频率按同一规律同步跳变，那么，经过变频以后，将得到一个固定的中频信号即把原来的频率跳变解除，这一过程称解跳或去跳。
发送端的信息码序列与伪随机序列经过调制后，按不同的跳频图案控制频率的合成。在接收端，接收到的信号与干扰经高放滤波后送至混频器。接收机的本振信号也是一频率跳变信号，跳变规律是相同的，两个合成器产生的频率相对应，但对应的频率有一频差，正好为接收机的中频。只要收发方的伪随机码同步，就可使收发双方的跳频源一频率合成器产生的跳变频率同步，经混频后，就可得到一个不变的中频信号，然后对此信号进行解调，就可恢复出发送的信息。而对干扰信号而言，由于不知道跳频频率的变化规律，与本地的频率合成器产生的频率不相关，因此，不能进入混频器后面的中频通道，不能对跳频系统形成干扰，这样就达到了抗干扰的目的。
1、双语教学的来源[1,2]
双语教学的英文是“Bilingual”, 其定义是“The use of second or foreign language in school for the teaching of content subjects”, 即在授课过程中使用外文教材, 同时用汉语和外语进行讲解并组织完成教学任务, 达到传授知识的目的。强调的是以两种语言为工具, 进行专业知识的学习和运用。
双语教学可有不同的模式, 包括:
(1) 沉浸型:完全使用一种非母语进行教学。
(2) 保持型:使用母语教学, 然后逐渐地使用第二语言进行部分学科的教学, 其他学科仍使用母语教学。
(3) 过渡型:部分或全部使用母语, 然后逐步转变为只使用第二语言进行教学。
实际教学中, 考虑到教师和学生的英语口语表达能力和理解能力有限, 通常使用保持型或过渡型双语教学。
2、开展双语教学的意义
《通信原理》课程是信息工程专业学生构建信息专业知识结构体系的基础, 具有极其重要的地位。由于通信技术发展迅速, 为跟踪通信领域的前沿方向, 加快与国际接轨, 在通信工程专业开展双语教学势在必行。因为:
(1) 选用优秀的外语原版教材, 有利于传授学科最前沿的知识, 而且教辅资料丰富。
(2) 可以让学生用英语直接学习专业的基本词汇和理论, 提高其阅读英文文献的能力。
3、教材的选用
教材既是教师授课的主要工具, 也是学生学习的主要参考资料, 所以选择一本合适的教材是一项艰巨的任务。教材内容既要涵盖《教学大纲》内容, 又能反映通信技术的国外前沿理论和最新学术动态。
经过慎重挑选, 我们选用经典原版《Communication Systems (4th edition) 》 ([加]Simon Haylin著) 作为教材。该教材体系完整, 重视基本概念的表述和基本技能的训练, 内容安排合理, 由浅入深, 论证严谨, 阐述富有启发性, 并且教学资源丰富, 利于教学。同时以国内经典教材《通信原理 (第六版) 》 (樊昌信著) 作为主要参考书。
4、教学策略[3]
双语教学的主要任务是系统讲授专业基础和前沿知识, 同时使学生掌握相关的外语专业词汇和表达方式, 提高学生在专业领域的外语应用能力。因此, 双语教学不能沿用专业外语教学的方式。
为使双语教学达到良好的效果, 可采用以下策略:
(1) 使学生养成良好的学习习惯。教师在每次下课前对本次课程进行简单总结并简述下次授课内容, 使授课达到良好的效果。
(2) 教学过程中, 主动提问让学生回答, 强调师生进行交流和互动, 有助于提高学生的学习积极性。
(3) 通过考核方式引导和督促学生阅读外文资料, 使其在阅读中掌握和巩固所学内容, 培养良好的阅读习惯, 提高阅读速度、理解的准确度和深度。
(4) 制作和使用全英文多媒体课件, 可在课件中将重点单词标注出来, 教学时将常用的专业词汇进行渗透, 有助于学生更好的理解和消化所学知识。
5、存在的主要问题
双语教学要求教学安排从外语语言点向专业知识点转变, 外语教学从传统的以教师授课、灌输知识为主的方式向与专业教学相适应的注重研究方法、提出问题的方式过渡。目前实施双语教学存在的制约因素和问题有以下几方面[4]:
(1) 缺乏优秀的双语教学师资。优秀的双语教学师资是指既懂专业知识又能用较为流利标准的外语准确表达专业课内容的教师, 是推动教育体制改革的根本动力。首先学校应加大投入力度, 对双语教学进行教改立项, 选派外语基础较好的专业课教师进修深造, 加快培养更多合格的双语师资;其次鼓励在高校工作的留学归国人员承担实施双语教学的任务;再次聘请外籍专业教师承担专业课教学的任务。
(2) 学生水平参差不齐。学生在进入大学时的外语水平就存在着一定的差距, 经过两年基础外语学习, 加上学生对外语学习的重视和努力程度不同, 这种差距会更大。此外, 许多通过了英语等级考试的学生, 在听力和口语方面的能力也不容乐观。因此, 大力推进双语教学还应考虑学生外语接受能力的问题, 在初期考虑使用英文原版教材、英文课件和试卷, 用汉语授课。如果学生经过一段时间适应期能够接受, 可适当用英文进行授课。
(3) 发挥学生的主观能动性。培养学生创新性学习在当今知识经济时代尤为重要。《通信原理》课程的特点是理论性较强、内容较多, 加上双语教学又多了英语学习这一部分, 因此培养学生学习兴趣和养成良好的学习习惯对于双语教学更为重要。调动学生学习的主观能动性[5]可从多方面来进行改善:
首先, 教师备课时需要勤翻阅专业外文词典, 深入钻研, 不断积累和整理与专业相关的词汇信息, 可在授课时更好地为学生进行讲解, 使学生更容易理解和掌握。
其次, 准备好的教案。好的教案体现在重点突出、设计灵活、联系实际, 根据学生的特点, 尽量采用他们感兴趣的事物或话题来吸引其注意力, 调动其积极性。同时, 考虑到学生的成绩状况和理解能力不同, 设置不同梯度的问题供不同层次的学生回答, 使他们能参与到课堂中, 对活跃课堂气氛, 提高学生积极性有极大帮助。
再次, 善于用启发式进行教学。平铺直叙的讲述往往会使学生失去学习和参与的热情, 学生不易从课堂上及时获取知识, 因此应在课堂上善用启发式, 由浅入深, 使正确的答案或结论从学生口中得出。这样既牢牢吸引学生的注意力, 也活跃了课堂气氛, 使学生对知识的印象特别深刻, 可以收到较好的教学效果。
6、结束语
《通信原理》课程的双语教学是时代飞速发展的必然要求, 也是提高学生能力的有效途径。双语教学对教师和学生双方都提出了新的要求, 因此教师的教学方法与学生的学习方法要形成一种新的模式, 才可使两者同时受益。什么样的双语教学方法对学生适用, 还有待于我们在今后的教学实践中进一步探讨和完善。
摘要：双语教学是教育改革的有益尝试, 也是实现素质教育的重要途径。开展双语教学有助于学生更好地掌握国际前沿技术以及提高英文阅读能力。文章结合通信工程专业的重要专业基础课《通信原理》进行了双语教学的实践探索, 针对该门课程的特点, 对如何有效地开展双语教学进行探讨, 详细介绍了《通信原理》课程双语教学中教材的选用以及合理的教学策略, 针对双语教学过程中遇到的主要问题提出了一些见解, 并对如何提高学生学习的主观能动性进行分析。
关键词：双语教学,通信原理,教学模式,教学策略
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[4]蔡铃鸽, 黄继翔.“通信原理”多元化教学的探索实践[J].电气电子教学学报.2009, 31 (3) :95～97.
这可能是一些地区出现了一种名为卫星信号干扰器的设备所施放的干扰信号所致。卫星信号干扰器的设备如题图、图1所示，利用全频式（3.7～4.2GHz）宽带脉冲发射，干扰卫星向地面发射的下行频率信号，使某一特定区域内的卫星接收装置无法接收到正常的卫星信号。
卫星信号干扰从干扰手段上，可分为数字信号干扰和载波（或窄带）信号干扰。前者是采用和正常广播信号同样的数字形式，使正常图像出现“马赛克”或“黑屏”。干扰以功率占用为主，即从同向发射大功率同频信号，对卫星接收通道实现在一定频率范围内的功率占用，使得干扰信号的场强远远大于正常卫星到达地面的信号场强，以干扰、压制信号，使其不能正常接收。
对于同频干扰来讲，干扰信号可使图象产生严重马赛克停顿现象；干扰严重时，甚至出现黑屏现象。对于非同频干扰，由于卫星接收机的选频作用．允许干扰电平大于信号电平，但干扰电平大到使高频头进入饱和状态（接收机输入电平范围为-60dBm～-25dBm），此时电视画面出现白屏现象。
工作原理
卫星信号干扰器又称卫星信号屏蔽器，它由发射机和发射天线组成。
1、发射机
发射机是通过电子电路产生微波振荡信号作为对卫星的干扰信号，其外壳类似有线电视上的干线放大器（图2），内部结构如图3所示。
发射机结构示意图如图4所示，它将跳频振荡模块和功率放大模块以及高性能开关电源整合在一个防雨型的金属屏蔽壳里面，只要接上220V电源和发射天线就可以正常工作。
工作时，发射机中的跳频振荡模块能产生一组3.7～4.2GHz连续扫频信号，并且每隔5ms的时间在这500MHz通带内扫描一次；再经过前置放大和功率放大模块的推动、放大到足够功率后用，通过发射天线发射出去。由于振荡模块的扫描时间很快，因此在500MHz带宽范围内的干扰信号相当于是全部连续的，发射机的发射出来频率又和C波段卫星接收信号的下行频率一致，因此它发射出来的信号对卫星下行信号有同频干扰作用。
2、发射天线
发射天线是发射微波干扰信号的，根据发射天线的形状和结构可分为偶极板天线、喇叭天线和全向天线三种。偶极板天线的辐射角在110°～180°之间，辐射距离较远（图5）。
常用的为喇叭天线（图6），喇叭天线的辐射角小，只在45°～60°范围内，目前的喇叭天线大多采用水平和垂直极化分别扫描的，这种方式功耗高，有效辐射小。虽然天线辐射距离跟偶极板天线相当，但辐射角度远远小于偶极板天线，不过相比偶极板天线，成本较低。
全向天线（图7）是360°全方位辐射，不过辐射半径只有偶极板天线的一半。对于发射天线南面的卫星接收天线来说，干扰信号是从背面射过来的，这些信号不能有效地反射到卫星接收天线的高频头上形成干扰，因此即便是全向天线，其干扰效果也是北面好，南面差。这样实际使用效果上还不如选择偶极板天线安装在干扰区域的南面，向北面照射。
不过全向天线安装方便，特别是有一种专用的、隐形的全向发射天线（图8），该天线安装灵活、抗风性能强，且隐蔽性能好。
卫星信号干扰器根据干扰覆盖区域及配备发射天线的要求，有不同的性能指标，价位也在五千元到几万元不等，某款型号卫星信号干扰器的技术指标如附表所示。
使用方法
使用卫星信号干扰器时，首先将发射机接通电源，此时在机壳侧面的发光二极管将周期性点亮，表示发射机已经正常工作。在发射机上还配有功率可调节旋钮，用户可按照当地情况将功率调整到理想状态，使得发射距离最远。
1、安装选址
卫星信号干扰器发射的是微波信号，由于微波属于直线传播，不管卫星信号干扰器采用多大的功率，若有阻挡是不可能会有效果的，因此在安装时选址很重要。一般卫星接收天线是朝南接收的，因此干扰器要放置在卫星接收天线的前面，将发射天线对着接收天线，也就是说发射天线的方向必须朝北发射，此时干扰效果最佳。如果发射机放置在接收天线后面也朝南发射的话，由于接收天线锅面是金属板，有屏蔽的作用，干扰效果不会理想。
2、距离和频率限制
卫星信号干扰器受距离和频率限制，因为发送的干扰微波传播损耗（LS）与工作频率（f）和传播距离（d）有关，在自由空间传播条件下，传输损耗的计算公式为：LS＝32.45+20lgf+20lgd
当f或d增大一倍时，Ls将分别增加6dB。采用4.2 GHz 系统传输距离一般不会超过3km，因此距离越远，干扰的能力也就越差。
另外，目前的卫星信号干扰器都是对C 波段的卫星信号实施干扰，主要是针对亚洲3S、亚太6号卫星。对Ku波段信号的干扰作用很小，因为对于Ku 波段干扰而言，由于工作频率太高，所需的微波发射管价格昂贵，制作调试难度大，所以目前还很少见。
3、发射功率的测试
对于如何判断卫星信号干扰器的发射功率，用户可采用电流估算的方式：一般有效功率为10W的机器，正常工作电流是在6A左右；20W的机器，电流在13A左右。还有一个经验办法可以估测，就是将发射机和发射天线接好，将手指放入天线发射振子的发射腔里面，手指能够感觉到有点发麻、发热，感觉越明显说明功率越大，这和微波炉能够利用微波加热的原理是一致的。
防范措施
如果星级的涉外宾馆、科研院校等正常接收卫星信号受到干扰，建议单位相关的设备维护技术人员，可通过下面的一些防范措施避免受干扰。
1、寻找屏蔽位置
卫星信号是从天空上下来、有线的干扰信号是在地面上发射出来的、它们之间的信号发射角度是不一样的。可找到干扰波不能干扰或干扰小的位置，即干扰死角。干扰波和卫星波都是直线波，行进途中遇障碍物会被反射，但这两种电波的区别在于，干扰波的场强大于卫星波数千万倍，致使遇到障碍物及建筑物后会四处反射，而卫星波如没有被天线所反射则易被地表所吸收。
寻找屏蔽位置最简单的方法是降低天线高度，因为干扰器在传送微波干扰信号时都有一定的高度。其次可利用四周自然物体避开周围的强微波干扰信号，如放在开阔地面上要比放在楼层顶上效果好；还可将天线移至建筑物另一面，利用建筑物来遮挡来自该方向的干扰波，如图9所示。
2、加装防干扰装置
判断出干扰波的来源方位，在天线的一侧或多侧架设金属网遮挡干扰波，将干扰波反射回去。金属网架设高度需超过卫星天线上的高频头，且不能挡到卫星信号的行进路线。由于C波段信号波长在71.4mm～88.2mm之间，如果采用金属网屏蔽干扰波，为防止干扰波漏进金属网，网孔孔径应小于最短波长71.4mm的1/4，即＜17.85mm。
3、选择短焦天线
常用的正馈天线焦距口径比F/D在0.3～0.4之间（注：F表示天线抛物面的焦距，D表示天线口面直径），F/D＞0.25，属于长焦天线，安装在焦点处的馈源位于天线口面之外（图10），其特点是焦距长、信号增益高，但防微波干扰差。
我们可以采用短焦天线，如图11所示，其F/D＜0.25，由于馈源处于天线口面和反射面之间，焦距短、抗干扰好，不过信号增益略差。
4、转星接收
在干扰区域内采用上面的措施还是无法解决，如果所要接收的信号，在其他卫星的C波段上也能够接收到，可转星接收。通过改变接收天线的指向，看看能否避开干扰波的干扰区域，另外也可转收卫星上的Ku波段信号，来避免干扰。
5、设置耗电单元
回答下面三个问题：
（1）分析AMI码和HDB3码为什么会使信号消除直流分量且频带压缩。
答：直流信号就是一个平的信号，其幅度和相位是恒定的，只有0频率，没有其他频率分量，在频域上看在0频率上是一个冲激响应；而AMI和HDB3码是正负交替的电平，其统计均值为0，其频谱在0频率上的频响幅度为0。
（2）AMI码和HDB3码相比各有什么优缺点？为什么HDB3码编码时延比AMI码大，有多大影响？
答：1）AMI码优点：没有直流分量，且高低频分量少，能量集中在频率为1/2码处；编解码电路简单，且可利用传号极性交替这一规律观察误码情况。
缺点：当原信码出现长连“0”时，信号的电平长时间不跳变，造成提取定时信号的困难。2）HDB3码优点：除了具有AMI码的优点外，同时还将连“0”码限制在三个以内，使得接收时能保证定时信息的提取。缺点：编码时比较复杂。
3）因为HDB3码的编码比较复杂，所以花费的时间多一点，而AMI码的编码电路很简单，所以花费的时间短。所以，HDB3码编码时延比AMI码大。
（3）还有哪些常用传输码型，与AMI码和HDB3码相比有哪些优缺点？
答：常用的码型还有双向码、密勒码、CMI码和块编码。
双相码的优点是：在每个码元间隔的中心点都存在电平跳变，且没有直流分量。缺点是占用带宽加倍，使频带利用率降低。
CMI码的优点是易于实现，含有丰富的定时信息。
大连理工大学实验预习报告
实验二 FSK传输系统实验
一、实验目的和要求 1..熟悉FSK调制和解调基本工作原理
2..掌握FSK数据传输过程
3..掌握FSK正交调制的基本工作原理和实现方法
二、实验原理和电路说明 FSK调制
在通信原理综合实验系统中，FSK 的调制方案如下：
FSK 信号：S(t)=cos(ω0t+2πfi·t)
在通信信道FSK 模式的基带信号中传号采用fH 频率，空号采用fL 频率。在FSK 模式下，不采用汉明纠错编译码技术。调制器提供的数据源有：
1、外部数据输入：可来自同步数据接口、异步数据接口和m序列；
2、全1码：可测试传号时的发送频率（高）；
3、全0码：可测试空号时的发送频率（低）；
4、0/1 码：0101．．交替码型，用作一般测试；
5、特殊码序列：周期为7的码序列，以便于常规示波器进行观察；
6、m序列：用于对通道性能进
FSK解调
对于FSK 信号的解调方式很多：相干解调、滤波非相干解调、正交相乘非相干解调。而FSK 的非相干解调一般采用滤波非相干解调。输入的FSK 中频信号分别经过中心频率为fH、fL 的带通滤波器，然后分别经过包络检波，包络检波的输出在t=kTb。时抽样（其中k 为整数），并且将这些值进行比较。根据包络检波器输出的大小，比较器判决数据比特是1还是0。
三、实验内容及步骤
（一）FSK调制
（1）FSK基带信号观测（输入0码、1码）
（2）发端同相支路和正交支路信号时域波形观测（全1码输入）
（3）连续相位FSK调制基带信号观测（输入0/1码、特殊序列码）
（4）FSK调制中频信号波形观测（输入0/1码）
（二）FSK解调
（1）解调基带FSK信号观测（输入0码、1码、0/1码、特殊序列码）
（2）接受位同步信号相位抖动观测（输入0码、1码、0/1码、特殊序列码）
（3）解调器位定时恢复与最佳抽样判决点波形观测（输入m序列）
（4）位定时锁定和位定时调整观测（输入m序列、0码、1码）
随着移动通信技术的迅猛发展，对于移动台的定位需求也越来越受到人们的普遍重视。1996年美国联邦通信委员会（FCC）颁布了E-911法规，要求2001年10月1日起移动通信网络必须能对发出紧急呼叫的移动台提供精度在125m内的定位服务，而且满足此定位精度的概率应不低于67%。1999年FCC对定位精度提出新的要求：对基于网络定位要求提供精度为100m内的定位的概率应不低于67%， 精度为300m内的定位概率应不低95%；对基于移动台的定位为精度50m内的概率应不低于67%，精度150m以内的定位的概率应不低于95%。欧洲同样也提出了相应的E112规定，规定提供定位服务应为移动通信网络的基本功能之一。随着移动通信技术的不断发展，很多安全部门以及移动用户为了保证安全和便捷，都要求移动通信系统提供无线定位业务，这也是第三代移动通信中的一个核心技术。无线定位技术有着重要意义，主要体现在灵活收费、智能交通系统、增强网络性能、个人定位服务等方面。网络管理中心和计算费用时会根据移动用户所在的地理位置进行判断；当蜂窝中提供了网络无线定位技术后，智能交通系统就会利用这个功能替代传统的AVL系统，即时的提供路况信息或旅客位置等；通过对移动台的精确定位可以更好的对蜂窝进行分配，决定小区间的切换；在人们出外游玩时，可以通过服务中心获得游玩地点附近的宾馆信息，并通过MS对特定的移动目标进行定位跟踪监视。
1.无线定位的技术原理
2.1SKT方法
SKT属于开发增值业务的命令，是一种应用范围较小的编程语言，它可以让SIM卡无阻碍的运行自身应用软件。SKT技术的核心优势在于它为SIM卡的增值业务提供了一个简便易操作的开发平台。一般的SIM卡手机只有电话簿等基本功能，让手机中插入STK的SIM卡时，功能性能得到极大提升，手机中可以提供信息点播、位置服务、手机银行等多种增值服务。
在GSM移动通信网络中的移动台，会对服务对象小区以及附近的小区进行测量，并生成报告。报告中包括服务对象小区以及相邻6个小区的CGI码和接受场强，这些信息是移动台进行无限定位的信息基础。根据相关技术，可以让移动台将测量报告通过短消息的形式发送，在接收到数据后进行分析处理，并在数据库中进行比对，最终确定位置。根据目前我国各个城市的基站数量，市区内的基站较为密集，移动台完全可以覆盖一个小区。但是这种方法也有一定的缺点，就是精确度难以保证。为了提高定位的精确度，可以通过路测获取效应的数据，并建立实际路测数据库，将测量后的报告和数据库中的数据进行比对，这样得出的移动台位置较为精确，市区内一般误差在150米之内。
2.2电波传播时间定位法
电波传播时间定位法的原理是电磁波以光速在空间中传播，将移动台和接收基站A、B、C，分别将其之间电磁波的传输时间设备ta、tb、tc。得出以下公式：
（xa-x）2+（ya-y）2-cta=0
（xb-x）2+（yb-y）2-ctb=0
（xc-x）2+（yc-y）2-ctc=0
公式中（xa，ya）、（xb，yb）、（xc，yc）分别是A、B、C基站的坐标。三个基站结合可以产生三个圆，而移动台就处于三个圆的交点位置。电波传播时间定位法是对其技术改进产生的，原理是根据多个不同基站所接受到的移动台发射电磁波所耗费的相对时间来确定移动台的位置。此技术测量要求较高，要保证MS发射和全部BTS的接收保证同步，一旦出现失误，将会出现较大的误差。并且在发射信号时，还要进行时间标记，便于当信号到达接收基站后确定传播距离。
在该测量方法中，主要的对象是传播的时间差，而不是传播时间，因此在MS和BTS之间不需要精确同步，在进行时间信号发射时也不需要进行标记等操作。因此在MS的定位方面，该测量方法起到了重要作用，和SKT方法相比，精确度更高，但是回应时间较慢。另一方面，该方法还有着一定局限性，在基站较多的市区中，精确度不一定比SKT更高，而且应答时间更长，再加上GSM网络成本较高，因此要根据实际情况进行选择。
2.3电波入射角定位法
该方法目前在雷达追踪、车辆导航系统中被广泛运用，其原理是根据接收基站对电磁波的方法进行判定，从而确定移动台的位置，通过两个接收基站就能进行定位。这种方法的主要问题在于，想要检测出信号传播的方法，必须要在接收基站上配备方向性较强的监测天线排列，需要对现有的基站进行一定程度的改善。
2.4混合定位法
每个测量值都能确定目标的一条轨迹，通过多个测量值，对轨迹交点进行分析，就能确定移动台的位置。如何难以获得足够多的参数测量值，轨迹的交点就较为繁杂，定位点难以确定，要通过一些方法进行改善。例如通过移动目标运动轨迹的连续性或额外测量点确定定位等。
2.5场强定位法
信号场强（signal strength）定位法通过检测接收信号的场强值，利用已知的信道衰落模型及发射信号的场强值可以估算出收发信机之间的距离，通过求解收发信机之间的距离方程组，即能确定目标移动台位置。对于基于信号场强的定位，主要的误差源是多径衰落和阴影效应。此外，由于在CDMA网络采用的功率控制技术来消除远近效应，TDMA系统中采用功率控制以增强电池使用时间，因而信号强度定位系统必须知道MS的发送功率，并且需要合理的精度控制。
3.无线定位技术的两种应用方案
根据定位估计的位置以及数据用途的不同，可以分为两种定位方案：基于移动台的定位系统。这种系统时移动台的自主定位系统，也叫前向定位系统。通过MS接收到BTS的信息，进行信号参数测量，通过测量值分析出MS的位置；另一种是基于网络的定位系统。目前移动通信网络中的无线定位技术主要就是这种。和前者相比，后者有着多种特点：第一，不需要对现存的设备进行改动，大多数附加设备都可以在网络上完成，用户通过移动终端便能获取定位信息；第二，网络运营部门可以对移动用户进行监督，便于实施移动终端盗打防范以及网络资源的管理；第三，可以对特定的地区进行话务统计，为网络的更新和设计奠定基础。
4.无线定位技术中的误差因素
无线定位技术受到环境的影响较大，导致在定位时精确度存在较大问题，其中的影响因素较多，主要是多径传播、NLOS传播和多址干扰。
多径传播是误差出现的主要原因。多径可能会使对来波的方向判断失误，在时间定位法上，会产生较大的误差。可以通过高阶谱估计、最小均仿估计等多种方法解决。
NLOS传播是是干扰精确度的另一原因。无论是何种测量方式，视距信号都是确定位置的前提。收到衰落以及阴影效应等多种因素的影响，基站接收到的视距信号可能较差。因此如何降低NLOS的影响是提高精确度的核心问题。可以将NLOS的测量值调整到接近视距信号的测量值，并在LS算法中，降低NLOS测量值的权重，增加约束项。
受多址干扰影响最大是CDMA系统。系统中的用户所使用的是统一频段，因此和基站距离较远的用户信号会受到距离较近用户的干扰，导致用户信号难以被检测到。可以通过改进软切换方式、抗远近效应延时估计器等方法。
5.结语
基于移动通信网络的无限定位技术已经收到了人们的认可，为人们的生产生活带来了较大的改善。但是目前还有大量的问题需要解决，除了要对移动台和网络进行改善之外，还要对蜂窝系统的定位功能进行完善，提高其精确度。
（作者单位：中国联合网络通信有限公司天津市分公司）
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