常见的信道特征和频带划分详解

一、 几种常用信道特征

信道可分为有线信道和无线信道。

有线信道：如双绞线、电缆、光纤、波导等；

无线信道：自由空间提供的各种频段或波长的电磁波传播通道。

信号在信道内传输，会受到来自信道的各种各样的干扰。干扰大体分为4类：

1．无线电干扰

来自各种无线发射机。其特点是频率范围宽，几乎覆盖全部使用频段。但对于特定电台的频率一般是固定的，因此可以进行防护。另外由于无线电频率管理较为完善，可以将此种干扰限制在最小限度。

2．工业干扰

来源于各种电气设备，如电机、电力线、电源开关、电点火（如汽车点火）装置等。此类干扰一般在较低频率范围，如汽车点火干扰在几十兆赫范围内。采用屏蔽与考究的滤波措施，在很大程度上可避开工业干扰。

3．天电干扰

来自于雷电、磁暴、太阳黑子以及宇宙射线等，它们与季节、气候变化关系较大。不同地区也有很大不同，如赤道附近及两极地区严重。太阳黑子发生变动（约11年一个周期）的年份，天电干扰加大，有时长时间中断短波通信。

4．内部干扰

来自信道内部各种电子器件电阻、天线以及传输线等。在这些电子设备中的分子或电子的随机热运动，形成所谓起伏噪声，对于通信信号产生加性干扰。本书涉及的各类通信系统，主要是这种噪声，称为热噪声，从机理上它是高斯型统计特征，是通信系统干扰的重要因素。

通信常用的信道类型主要有4类：

1、电话信道

电话信道一般是指庞大的公用交换电话网（PSTN）所提供的基于传统模拟电话或低速数据传输的信道。通信信道的构成多半通过用户终端到本地交换机（节点），再到另一个用户建立的呼叫链路，一旦通话（即呼叫）结束，便及时拆断该链路。电话信道一般属于限带为300~3400Hz的线性系统。当用于数据传输时，需在用户端均加入调制/解调器（Modem），并利用600~3000Hz频响较平坦的频段传输已调波。目前从用户到节点（交换机）的用户线，可以增设宽带Modem（如ADSL），可在数公里内通信带宽扩展到2~6MHz，支持宽带上网和多媒体业务。

2、光纤

光纤是将电信号变为光信号（电/光转换）后进行光信号传输的物理媒体。光缆是由包层覆盖光纤芯线而构成。光信号是以电磁场形式在光纤芯中传播。光纤自20世纪70年代投用后，很快显示出很多突出的优点，诸如，它带宽极宽（2×1014Hz以上），通过目前可达到的技术—密集波分复用（DWDM），一条光纤中可以支持1600Gb/s的传输速率；实验表明，基于单波160Gb/s速率的1024个波，可达约160Tb/s的点到点传输流量（1Tb/s＝1012b/s）；光纤传输损耗极低，小于0.2dB/km，不受电磁干扰，重量极轻（一条光纤芯27g/km），抗弯曲，耐湿热和腐蚀，敷设方便、灵活，可架设到电杆上，光纤价格极低，目前国内生产供大于求。

3、移动无线信道

移动无线通信起初是为了延伸电信网的覆盖范围和通信能力而逐步发展起来的。迄今，移动网的发展令人惊异，已从城市扩展到乡村与边远地区。截止2009年5月，我国的移动用户数已达6.87亿，为传统的固定电话（PSTN）用户数的2倍。下一代的移动通信将以宽带方式接入，并与现行GSM系统相比，传输速率增加几十倍、上百倍，可支持多媒体业务，并广泛实施个人通信系统（PCS）。

移动通信以蜂窝方式组网，信道具有多径衰落与时变特征。目前GSM移动通信利用900/1800MHz频段，双向频谱为2×25MHz，各提供125个载波，每载波包括8个时分多址（TDMA）信道。于是各载波200kHz带宽，包含8个25kHz信道，用户数字电话速率为13kb/s，具有高纠错能力的差错保护位时，净速率高达9.8kb/s。移动网在每个蜂窝小区设有一个基站，转发小区内多达上千个用户同时通信。移动通信每个信道的辐射功率应控制在它的25kHz带宽内，带外辐射衰减应至少为-40dB，优质系统应达-70dB，才不至于明显干扰相邻话路。隔离1至2个小区可以重复利用频率，因此整个移动网可支持极大量用户相互通信。通过越区切换和跨网漫游可以实现全国性、世界范围内的移动通信。

4、卫星信道

卫星信道是一种特殊的无线信道。在地球赤道上空35978km（近似称3.6万公里）均匀分布着三个同步卫星，就可以通过它们的转发器（Transponders）使地球上任两处的地球站间进行通信。自60年代初（1962年）问世以来，至今稳定使用的上行6GHz、下行4GHz频点的系统，总带宽500MHz，并提供带宽各为36MHz的12个转发器，各又能容纳1200路数字电话或25~150个窄带会议电视。一个转发器可支持五、六个HDTV（高清晰度数字电视）。由于跨洋卫星通信（如中美两国间）需经由两个卫星的转发器与双方地球站沟通信息，因此远达15万km的距离，通信延迟则高达将近0.5秒，双方对话均有明显延时的感觉。目前国内卫星通信已开办大量业务，如卫星电视节目、远程教育等。

二、通信频段划分

为了合理使用频率资源，各地区各种通信之间不致相互干扰，尽量节省频带，且满足有效性与可靠性传输的要求，国际电信联盟（ITU）科学地分配了整个通信频段，如表1所示。

表1 通信频段划分