数字通信系统范文第1篇
【关键词】 数字微波通信 卫星数字通信 广播传输 运用
前言：广播传输中所运用的通信技术越来越先进，有效提升了广播传输质量。其中数字微波通信和卫星数字通信在广播传输中的运用越来越广泛，对于广播传输事业的发展有着重要的推动作用。基于以上两点，本文简要分析了数字微波通信与卫星数字通信技术在广播传输中的运用。
一、数字微波通信技术
1.1数字微波通信的功能与特征
微波是一种频率极高的无线电波，其频率一般在300MHz-300GHz之间。微波的波长相对较短，相较于其他无线电波来说，微波的频带更宽。数字微波能够承载大容量信息，因此其被广泛地应用于各种通信系统中[1]。数字微波通信有着组网快速灵活、经济性好、可靠性高等特点。我国幅员辽阔，地势环境、气候条件相对复杂，对广播通信提出了更高的要求，在一些环境较好的平原地区采用光纤进行数据传输，在一些环境较差的地区，则采用数字微波通信进行数据传输。
1.2数字微波通信的原理分析
微波的传播与光波的传播相似，都属于直线射进，在传播的过程中一旦遇到障碍物会发生反射、折射或阻断的现象，这也就决定了微波通信的视距特点。在微波传播的过程中，空间传输过程与地球表面的特征都会对其传播产生一定的影响，因此要想实现远距离传播就必须建立中转站，只有多次对信号转发才能够保证信号传输的稳定性，这属于地面数字微波传输技术。
在传输路径的两端有终端站，在传输路线中有几个甚至几十个的中继站，中继站之间的间隔距离一般为50km，中继站能够接收数字信号，之后对信号进行放大再传输给下一个中继站，这样就能够有效保证信号传输的质量。
数字微波通信的传输有着抗自然灾害能力强，数字信号稳定的特点，因此在有线网络传输中得到了广泛的应用[2]。
1.3数字微波通信技术在广播传输中的运用
数字微波通信以微波频段为基础，以地面视距为传播方式，能够实现广播电视信号的无线传输。数字微波通信采用了数字处理技术，保证了信号的稳定性和高质量，且能够适用于长距离的广播电视信号传输。
广播电视台将发端机和收端机组成的设备作为多路数字传输终端设备，为了便于光端机与微波机之间的连接，设置两光端接口和微波接口。其中发端机能够对信号进行转换，之后送往光调制机和微波调制机中进行发送。收端机在接收到的信号码流进行解码，从而得到独立数据信号和样点信号，经过恢复后成为数字信号和模拟信号[3]。
对于广播电视节目的信号来说，其电台播控系统能够将数字矩阵进行切换，之后将信号送入输入端进行信号传输，而在接收方也设置了传输设备，从而实现广播电视信号的传输。
二、卫星数字通信技术
2.1卫星数字通信的功能与特征
卫星数字通信技术以人造卫星为中继站，人造卫星在空间特定的轨道上运行，终端站则是在地球建立的地面站，这就实现了多个地面站之间的通信传输。而用于通信的卫星为命名为通信卫星，其主要的运行轨道在地球赤道上空36000km[4]，运行方式为从西向东转动，与地球的自转相互同步，与地球相对静止，这就是同步卫星，其转动的周期为地球的自转周期，这就使得卫星数字通信技术得以实现。
在广播电视传输中，卫星数字通信是一种重要的信号传输方式，相较而言，卫星数字通信更加快捷，投资较小，且能够保证较高的传输质量，有效节省了资源，同时其所传输的数字信号处理容易，这就提升了信号传输效率，为实现广播电视的直播奠定了基础。
2.2卫星数字通信的原理分析
2.2.1系统组成
卫星数字通信系统主要由上行站、转发器、测控站、接收站四部分组成，具体的运行流程如下：首先，上行站将播控中心传来的广播电视信号进行处理，这个信号可以是音视频信号，也可以是数字信号，还可以是电视信号，在调制、功率放大之后通过天线进行波段信号的发射;可以对下行转发的微弱微波信号进行接收，对节目质量检测[5];转发器则对上行信号进行接收，在放大、变频等处理后传递给地面，在整个的传输过程中，卫星转发器就相当于在空间中的一个中继站，其能够降低噪声，保证信号传输的质量。
2.2.2上行发射站系统
现代广播电视对于节目质量的要求越来越高，这就对上行设备的安全性和质量提出了更高的要求，一旦上行设备出现问题，则会影响到整个广播电视信号的传输。
上行站系统主要有三部分，分别是机械传动部分、馈源部分和天线跟踪部分。天线能够将上行站的功率进行转换，转为电磁波能量之后就可以向卫星发射，同时对于卫星发射的微弱电磁波能量能够进行采集，进而馈送到接收机之中。
其中，使用高功放对上行信号进行放大，利用低噪声接收设备对上行站部分进行首级放大。变频器的作用主要是对频谱进行搬移，调制器则能够对机房传来的信号进行调制，进而在空间传输，这就有效提升了信号的信噪比，提升了信号传输的抗干扰能力。
2.2.3卫星转发器
卫星转发器主要分为两类：①透明转发器：透明转发器不仅能够对地面发射的信号进行转发，还能够实现降噪，对信号功率进行放大，对信号频率进行改变，除此之外没有别的功能，透明指的是其通路透明，对任何信号都有着相对透明的通路;②处理转发器：其能够对卫星通信系统进行模拟，不仅能够实现对地面发射信号的转发，还能够对信号进行有效的处理，具体来说，在接收到地面站信号之后，可以进行信号的频率改变和放大，对于中频信号来说能够进行解调，为了实现抗干扰能力，能够对信号进行纠错，在经过改变频率和功率放大之后就可以进行转发。
卫星转发器对于消除信号积累的噪声、减小发射功率等方面有着重要的作用，同时可以对基带信号进行处理，以此来满足广播电视信号传输的各种特殊需求，实现了数字交换。
2.3卫星数字通信在广播传输中的运用
为了保证观众能够方便、快捷的接收到广播电视信号，所使用的通信卫星要与地球运动同步，保证其轨道位置的准确性，同时要对接收端的设备进行简化。为了避免出现停播故障，卫星要有着长寿命，且可信度要高，这样还能够降低频繁更换卫星的经济损失，卫星数字通信技术在广播传输中的运用具体有以下几个方面：
2.3.1在卫星数字广播中的运用
在广播电视数字化传输中，卫星数字通信技术的运用是十分必要的，其促进了现代化卫星技术的发展。
首先对广播电视节目进行采集和制作，将制作完成后的电视节目送入到播控体系中，利用主控设备来对数字矩阵进行转变，转变为可输出的电视信号之后经过微波或光纜将信号由天线传输到电视卫星上，这是广播电视节目的整个上行的过程。广播电视卫星在接收到信号之后，将信号送入微波端机中，通过微波传输将信号送到地面的相关卫星站点[6]，这就是广播电视节目的整个下行的过程。需要注意的是，卫星数字广播传输是一个开放式的传输过程，因此在传输的过程中要着重注意防止传输信号受到干扰，例如可以在广播卫星数字传输地球站建立动态防干扰监控系统，以此来保证信息传输的稳定性。
2.3.2在现场直播车和卫星转播车中的运用
现场直播车和卫星转播车能够保证广播电视信号的高质量传输，同时能够及时解决一些紧急的广播电视节目制作和传输的相关任务。在运用的过程中，将音视频采集工作、制作工作以及传输技术融合在一起，三者可以结合使用，也可以分开使用，这就相当于存在一个便捷的操作平台，实现广播电视信号的双向传输和无线传输。
1、在卫星转播车中的运用
卫星转播车使用的传输方式较为广泛，其适应能力较强，例如微波传输、卫星传输以及线路传输等信号传输方式都能够应用到卫星转播车中，从而实现广播电视节目的转播。
从本质上来说，卫星转播车的主要作用就是采集音视频信号，之后提供信号的传输服务，当前卫星转播车能够实现4路高清视频的转播，同时能够对多路多媒体信号采集和操作，并实现转播，其主要采用的技术有DBN-S技术、DVBIP技术和车载DSNG技术，对于标准清晰度质量的音视频以及多路音频的信号都能够进行现场的采集和传输，对于一些特殊的情况而言，可以利用DVBIP技术，不仅能够实现单向传输的过程，还能够实现双向传输的过程，这就使得电话联络系统与现场还有电台之间能够进行双向的联系，这种双向传输的能力能够提升其信号传输的适用范围[7]，例如通讯联络信号、音视频信号以及网络信号都可以接触卫星转播车实现双向传输，其信号传输的范围更广，传输的质量更佳。
2、在现场直播车中的运用
顾名思义，现场直播车能够实现各种广播电视节目的现场直播功能，这就属于一种现代多媒体节目的直播方式，其主要采用的技术有地面线路传输技术、车载FLYWAY体系，其中包括了多个部分，例如车载技术平台体系、音视频控制体系、电力体系、空调辅助体系等等，有效的完善了现场直播车的重要广播电视信号传输功能。
当今时代，电视广播事业发展迅猛，广播电视栏目可能会遇到不同的现场直播情况，而现场直播车能够利用自身的移动直播技术灵活的进行调节，直播信号不仅能够在操作机房进行传输，同时能够提供给信号的采集以及操作体系，其中包含了对卫星传输技术、有线通信技术等多种技术的综合运用。
三、结论
综上所述，科技的发展日新月异，通信技术、数字技术发展迅猛，数字通信技术的应用越来越广泛。当前广播电视行业发展迅速，其对信号的传输要求越来越高，系统功能会越来越强大。
数字微波通信技术和卫星数字通信技术是当前十分先进的传输通信技术，其在广播传输中的应用势必会促进我国广播电视事业的进一步发展。
参 考 文 献
[1]喻强. 数字卫星通信在广播传输中的应用[J]. 科技展望，2015，12：111.
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[5]刘忠华. 谈数字微波通信技术在广播传输中的应用[J]. 科技创新与应用，2012，07：23.
[6]曹锋. 直播电视的数字卫星传输系统的研究[D].南京邮电大学，2013.
[7]张云峰. 多频段点对点数字微波通信中继站的研究[D].大连海事大学，2004.
数字通信系统范文第2篇
摘 要： 作者在实践教学的基础上，对高职类院校的数字通信原理课程的教学现状和存在的问题进行了探讨，提出了搞好教学的心得。
关键词： 高职类院校 数字通信原理课程 教学心得
数字通信原理课程是电子科学与技术、电子信息工程专业必修的主干专业基础课程，它的课程内容是在数字通信基本理论的基础上，着重研究数字通信传输体质和数字信号传输的技术问题。
对于高职类院校的相关专业学生来说，重点是要在这个课程中掌握数字通信系统的基本组成与基本概念，研究数字信号传输的基本理论，以培养实际技能。
当前我国开设数字通信原理课程教学的高职类院校比较多，对于这门课程的教学质量、教学效果的探讨也不少，我在实践教学的基础上谈谈对这门课程的一些教学研究。
一、数字通信原理教材的选择
数字通信类的教材有国外原版的经典教材，如Bernard Sklar的经典教材《数字通信（第5版）（英文版）》，这本教材在阐述数字通信基本问题的基础上，着重是对数字通信的新技术做了一系列分析，专业性强，理论分析透彻，比较适合通信专业的高年级本科生或研究生使用。但对于高职类院校的学生来说，由于学生学习层次的不同和培养目标的不同，就不适宜选用这样的教材。在实践教学中，我们使用的是国内的一些优秀教材，比如北京邮电大学毛京丽主编的《数字通信原理》等，这些国内优秀教材能够结合学生实际，既深入简出地介绍数字通信技术的基本概念与理论，又结合实用性探讨了数字通信的实用技术，浅显易懂，减少了一些不必要的数学推导与计算。
当然国内国外的优秀教材都很多，无论是选择哪种教材，都必须注意符合学生的能力层次，以及培养目标的要求。
二、考核方式灵活多变
这门课程的考核既要注意理论知识的掌握，又要注意实践技能的操作考核。
传统的总结式考试对于这门课来讲，有一锤子买卖的感觉，很可能会导致学生过于关注考试结果，死记硬背一些原理概念。这样的考试考核并不能实际促进学生对这门课程知识的掌握。为了淡化学生对于考试的紧张感，我们可以采取灵活多变的综合性考试，以期达到一定的效果。既要安排传统的笔试，又要安排动手操作的实验考核。在笔试命题部分，注意试题的难度与类型，要抓住课程的核心要领，根据教学大纲内容难易结合，题型注意多样性。实验考核，一部分是来自对学生平时实验的态度检查情况，包括学生实验考勤，实验报告完成的质量，另一部分可以采取对学生抽做实验的方式进行考核。
三、注重立体化课程建设
数字通信原理完整的课程体系既包括主讲教材的传授，又包括清晰明了的多媒体教学材料制成，还包括实验实训的指导和习题指导。
目前对于主讲教材的重视，大家都已经达成了共识。随着技术与经济的发展，数字通信的技术手段也是日新月异，我们可以通过安排一定的学时来了解。但是我们的实验实训指导和习题指导等还没有跟上来，在配套的课程建设方面，容易对学生的学习造成一定的障碍。
四、紧扣教学大纲，合理安排基础知识与实验知识的比例
针对高职学生的学习特点以及认知规律，教师在教学过程中，重点要讲授数字通信原理的基本理论与方法，同时随着技术的发展，也要不断扩展学生的阅读知识面，以符合时代的要求。在基础知识的讲授中，注意强调对数字通信系统所涉及的基本概念、公式、原理的掌握，打牢知识基础，有计划地安排一些理论作业练习，强调基础理论知识的扎实性。在基础知识的教学中，我们不必追求一些繁复冗余的数学推导，重点是强调公式的掌握与运用。
当然，由于这门课程的预修课比较多，如果单一的学习课程，效果未必能达到预想，因此我们建议在学习这门课程前，应当对信号与系统、工程数学、高频电子电路等课程预先学习，这样在知识体系上，才能达到一个比较好的架构，也能够对移动通信、卫星通信等后续课程打好基础。教师在备课的时候，要结合不同学生的要求，从学生的实际出发，多想办法，灵活讲授。
同时，为了提高专业技术能力的训练，数字通信原理课程必须安排相应有效的实验实训操作。
目前数字通信原理的基本实验是抽样定理实验、PAM实验、PCM实验。这些验证性实验是奠定数字通信基本理论的基础，是学生掌握数字通信基本原理的必要步骤，也是锻炼学生技能的入门之步。
随着实验条件的不断改革，以及技术的不断革新，一批集合多个实验与实训项目的通信原理实验箱在市场上出现了，根据教材与学生的需求，可以选择引进适合自身需求的实验器材。除基本的验证性实验，数字通信原理还可以开展综合的课程设计性实验。
由于受到课时的限制，在实验前，学生必须对数字通信原理的实验目的或相关知识进行预习，这样才能在有限的课时里，完成适量的实验内容与流程。
数字通信实验的数据比较多，由于设备的影响，以及操作的不当，学生在实验过程中所出现的状况也比较多，实验数据的记录与流程的记录就显得尤为重要，要鼓励学生在不同的实验数据里去寻找规律，在不同的实验现象里探究原因。数字通信原理的课程设计实验由于难度比较大，建议采取小组合作的方式，让学生完成。
五、提高学生学习兴趣，重视数字通信原理的课程设计
我在教学实践中，发现学生由于知识层次与能力水平的不同，对数字通信原理的学习热情和学习态度差异性比较大。
这门课程难度比较大，而且内容比较复杂，要想掌握课本知识，必须有端正的学习态度和积极的学习情绪。在实践教学中，我们一方面可以通过各种教学手段来提高学生的学习主动性，另外一方面可以进行一些课程设计活动。
高职类学生学习课程比较多，时间比较紧张，课程设计可以确定一些小设计、小综合性的题目。重点不是让学生做大的综合性设计，而是让学生在课程设计中能够达到复习巩固课本知识的目的，更是让学生能够拥有一些小的设计能力。
在课程设计中，让学生能够描述自己的设计目的与设计要求，能够使用准确到位的语言描述设计原理。对于数字通信原理这门课程来说，其课程设计还必须包括具体的设计程序，教师可以对学生进行程序上的指导，并且小组探讨设计结果。
一个完整的课程设计会使学生大大地提高学习的主动性，并能够在活动中取得益处，比如学习查阅资料，学习制作完整的课程设计报告，在活动中培养小组团队意识，提高对数字通信课程的探究性。
近些年来，对于数字通信原理的教学研究也很多，对于从事数字通信原理的高校教师也不断地提出了新的要求。我在实践教学的基础上对于数字通信原理课程的教学实际，以及存在的一些问题，提出了一些探讨，希望能为该课程的教学提供一些借鉴。
参考文献：
［１］段梅梅.传道、授业、解惑在“通信原理”课程教学中的应用.桂林电子科技大学学报，2007，27，（4）：306-308.
［2］张立毅.以科学发展观为指导 培养高素质通信工程人才.科技情报开发与经济，2008，（6）：177-179.
本文系安徽三联学院院级科研项目
数字通信系统范文第3篇
摘要：认为天基宽带骨干互联系统是天地一体化信息网络（ISTIN）的核心。在分析全球典型系统架构的基础上，结合中国国情提出了一种新的天基宽带骨干互联系统网络架构——天地双骨干。同时，综合考虑天地链路信道特征和星上处理能力约束，提出了激光/微波混合传输、电路和分组混合交换等技术体制，为系统建设提供参考。
关键词：ISTIN；骨干互联系统；天地双骨干
天地一体化信息网络作为国家信息化重要基础设施，对拓展国家利益，维护国家安全，保障国计民生，促进经济发展具有重大意义，是中国信息网络实现信息全球覆盖、宽带传输、军民融合、自由互联的必由之路。
近年来，中国信息网络建设日新月异，取得了可喜的成绩，互联网和移动通信用户数量处于世界领先地位[1]。相比地面网络，天基网络具有服务覆盖范围广，受地面因素影响小，布设机动灵活等优势，在空间信息传输、应急救援、航空运输、远洋航行、空间探索等领域发挥不可或缺的作用。但是，中国天基信息网、互联网、移动通信网发展很不平衡，呈现“天弱地强”的特征。
中国航天技术发展取得了巨大成就[2-3]，根据美国忧思科学家联盟（UCS）网站上的统计数据[4]，截至2015年12月底，中国在轨卫星数量已达177颗，预计到2020年在轨卫星数量将超过200颗。天基方面，中国已经初步建成了通信中继、导航定位、对地观测等系统，但各卫星系统独自建设，条块分割十分明显，卫星数量严重不足，卫星类型比较单一，更为突出的是，卫星没有实现空间组网，无法发挥天基信息系统的网络化综合效能。
天基宽带骨干互联系统作为天地一体化信息网络的核心，一方面起到了互联各类天基信息系统的作用，通过天地双骨干架构实现不同系统在天地两个层面的互联互通和一体化融合；另一方面作为一张全球覆盖的宽带信息网络，为陆、海、空、天等各类重点用户提供宽带接入和数据中继服务。
1 天地一体化信息网络的相关工作
1.1 天地一体化信息网络概述
近年来，随着空间网络技术的快速发展，特别是星间链路的出现，空间信息系统开始向网络化方向发展，并朝着与地面网络融合成天地一体化信息网络的趋势发展。为此，世界各国都在积极地开展总体架构方面的研究，包括组网架构、协议体系和标准规范等。
全球的其他一些国家在天地一体化信息网络研究和系统建设方面具有领先地位，既建成了铱星、先进极高频（AEHF）等空间组网的卫星通信系统，提出了行星际网络（IPN）、转型通信卫星系统（TSAT）等天地一体化网络的设想，又开展了一系列的空间技术试验，包括太空路由器（IRIS）等[5-8]。
中国天地一体化信息网络相关的研究和讨论已经持续了十多年，目前已经取得了一系列成果。2006年，沈荣骏院士首先提出了中国天地一体化航天互联网的概念[9]及总体构想；2007年和2012年，中国宇航学会飞行器测控专业委员会先后两次召开学术年会，对航天互联网相关技术进行了专题研讨；2013—2014年，工业和信息化部电子科学技术委员会组织了“天地一体化信息网络体系架构研究”重点课题，从发展战略、总体方案和关键技术等3个方面对天地一体化信息网络开展研究[10]；2013年和2015年，中国先后两次召开了天地一体化信息网络的高峰论坛，对凝聚中国天地一体化信息网络相关研究力量并形成统一的认识发挥了重要作用；2015年，张乃通院士发表了《对建设我国“天地一体化信息网络”的思考》一文[11]，对天地一体化信息网络的定位、边界做了清晰的说明，并提出了网络基本架构的设想和对建设工作的建议。
在综合相关研究工作的基础上，我们提出了对天地一体化信息网络的理解：天地一体化信息网络是以地面网络为依托、天基网络为拓展，采用统一的技术架构、统一的技术体制、统一的标准规范，由天基信息网、互联网和移动通信网互联互通而成。如图1所示，天基信息网包括天基骨干网、天基接入网、地基节点网3部分。
天基骨干网由布设在地球同步轨道的若干骨干节点联网而成，骨干节点具备宽带接入、数据中继、路由交换、信息存储、处理融合等功能，受卫星平台能力的限制，单颗卫星无法完成上述全部功能，拟采用多颗卫星组成星簇的方式实现多功能综合。一个天基骨干节点由数颗搭载不同功能模块化载荷的卫星组成，包括中继、骨干、宽带、存储、计算等功能模块化卫星，不同卫星之间通过近距离无线通信技术实现组网和信息交互，协同工作完成天基骨干节点的功能。
天基接入网由布设在高轨或低轨的若干接入节点所组成，满足陆、海、空、天多层次海量用户的各种网络接入服务需求，包括语音、数据、宽带多媒体等业务。
地基节点网由多个地面互连的地基骨干节点组成，地基骨干节点由信关站、网络运维管理、信息处理、信息存储及应用服务等功能部分组成，主要完成网络控制、资源管理、协议转换、信息处理、融合共享等功能，通过地面高速骨干网络完成组网，并实现与其他地面系统的互联互通。
1.2 典型系统分析
经过多年的发展，全球的其他一些国家已经建成了多个天地一体的信息网络系统，包括同步轨道、中低轨道的各类卫星系统，平流层的气球和无人机、地面信关站等组成部分，如图2所示。
通过调研分析，可以将各类不同的信息系统按照网络架构大致归为三大类：天星地网、天基网络、天网地网，如表1所示。
（1）天星地网
天星地网是目前普遍采用的一种网络结构，包括Inmarsat、全球宽带卫星系统（WGS），其特点是天上卫星之间不组网，而是通过全球分布的地面站实现整个系统的全球服务能力。在这种网络结构中卫星只是透明转发通道，大部分的处理在地面完成，所以星上设备比较简单，系统建设的技术复杂度低，升级维护也比较方便。
（2）天基网络
天基网络是另一种网络结构，典型的系统有铱星、AEHF等，其特点是采用星间组网的方式构成独立的天基网络，整个系统可以不依赖地面网络独立运行。这种网络结构弱化了对地面网络的要求，把处理、交换、网络控制等功能都放在星上完成，提高了系统的抗毁能力，但由此也造成了星上设备的复杂化，导致整个系统建设和维护的成本较高。通过调研分析，我们发现这种单纯的天基网络结构从商业上来说并不算成功，主要是基于军事上对网络极端抗毁性的相关需求。
（3）天网地网
天网地网介于上述两种网络结构之间，以TSAT计划为典型，其特点是天基和地面两张网络相互配合共同构成天地一体化信息网络。在这种网络结构下，天基网络利用其高、远、广的优势实现全球覆盖，地面网络可以不用全球布站，但可以把大部分的网络管理和控制功能在地面完成，简化整个系统的技术复杂度。
3种网络架构总结如下：天星地网架构技术比较成熟，是目前全球一些国家系统建设的主流选择，获得应用广泛，但受中国国情限制，在全球布站有现实的困难，所以难以采用这种架构；天基网络架构在安全性、抗毁性和独立性等方面有优势，但因为要考虑脱离地面独立运行，加重了对星上处理和星间信息传输能力的要求，导致技术复杂，系统的建设和维护成本高，商业上难以成功；天网地网架构通过天地两张网络的配合，充分利用天基网络的广域覆盖能力和地面丰富的传输和处理能力，大大降低了整个系统的技术复杂度和成本。
综合考虑之后，我们认为天网地网是比较适合中国国情的天地一体化信息网络的网络结构。在该天网地网架构中，空间网络既可作为独立系统存在，直接面向用户提供服务保障，又可以作为地面网络的补充和增强，以弥补地面网络在覆盖范围、抗毁应急保障以及机动保障能力上的不足。
2 天基宽带骨干互联系统设想
2.1 系统架构
在天地一体化信息网络中，天基宽带骨干互联系统起到了核心的作用，具备宽带接入、骨干互连和中继传输等功能，分为空间段、地面段和用户端3部分，如图3所示。
天基宽带骨干互联系统需要保持稳定可靠，所以其空间段一般由比较稳定的同步轨道卫星组成，通过星间和星地高速链路提供高速骨干传输通道[12]。同步轨道（GEO）卫星距离地面约36 000 km，轨道周期与地球自转周期恰好相同，所以与地面保持相对静止，并且覆盖范围广，是实现空间骨干网络的理想选择。如图3所示，其空间段部分涵盖了天基骨干网和部分天基接入网的设施。
地面段是为了支撑系统运行所必要的一些基础设施，主要包括网络运行中心（NCC）、卫星运行中心（SCC）、地面信关站（GW）等。同时，为了提高整个系统的可靠性，通过地面光纤网络将各类地面设施连接起来构成地基节点网，与空间段的天基骨干网构成天地双骨干架构。
用户段是天基宽带骨干互联系统服务的对象，按照所处位置可以分为天基、空基、海基、路基等，按照服务类型又可分为骨干互连、中继传输、宽带接入等。骨干互连的主要功能是为大型网络节点间提供干线传输服务，服务对象包括地面关口站和大型的网络汇聚节点等；中继传输的主要功能是提供数据中继服务，服务对象是动态性比较强的航天器或航空器；宽带接入的主要功能是为广域范围内的重点用户提供宽带信息服务，服务对象主要包括飞机、高铁、船舶等。
2.2 传输体制
天基宽带骨干互联系统涉及到多种传输链路，包括天基骨干节点之间的骨干链路、天基骨干节点与地基骨干节点之间的骨干链路、天基骨干节点与用户间的星地宽带通信链路、天基骨干节点与低轨星座的星间互联链路等，各种链路传输体制需要针对其空间距离、信道特征、传输容量等链路特性及平台能力等因素综合考虑设计。天基宽带骨干互联系统传输体制如图4所示。
（1）天基骨干互联链路
天基骨干节点间距离在29 000～68 000 km内变化，链路空间距离跨度大，带来的空间链路损耗也较大，因此可以考虑采用激光链路，最高传输速率不低于5 Gbit/s。
（2）天地骨干互联链路
天基骨干节点与地基骨干节点间的距离在36 000～42 000 km内变化，传输距离大，并且受大气影响，因此可以考虑采用激光/微波混合传输的体制：在大气环境良好时采用激光传输，当大气环境不适于激光传输时改用微波传输，激光传输的速率不低于5 Gbit/s，微波传输的速率不低于622 Mbit/s。
（3）星地宽带通信链路
星地链路空间的距离一般在会40 000 km左右，自由空间损耗大；另外大气层对激光链路影响较大，星地宽带通信链路主要采用Ka、Ku微波链路，根据天线及卫星平台承载能力，星地链路考虑配置多点波束和相控阵跳变点波束。
（4）天基骨干节点与低轨星座的星间互联链路
天基骨干节点与低轨星座的链路主要实现高速的网络互连，传输容量要求高，考虑以激光链路为主，星间最高传输速率不低于5 Gbit/s。
2.3 交换体制
从目前中国的外星上交换方式技术发展来看，目前天基宽带骨干互联系统可以参考借鉴的技术实现方式主要有以下两种：分组交换和电路交换。
（1）分组交换
分组交换主要是指基于IP的数据包存储转发方式，需要星上具备较强的处理能力。分组交换具有较好的业务接入能力，对网络拓扑结构变化的适应能力强、带宽资源动态复用/利用率高等优点。对于多波束多端口的复杂交换要求而言，因采用数字技术而复杂度大大降低。与电路交换方式相比，其系统资源利用率更高，信息交换的灵活性提高系统上下行链路可以采用不同的技术体制，有助于对系统进行优化设计，改善系统整体性能。另外星上再生处理避免了上行链路的干扰和噪声累积，可以改善系统误码性能。
（2）电路交换
电路交换主要是指星上透明转发方式，包括微波的信道和子带交换、激光的波长交换等。相比分组交换，电路交换具有交换容量大、格式透明、处理简单、功耗低等优势。随着未来空间激光通信技术的逐渐成熟[13-15]，天基骨干网的传输速率将达到10 Gbit/s，交换容量将可以达到100 Gbit/s量级，光交换技术将是实现大容量交换的理想选择。
从不同交换体制特点来看，单一交换方式难以满足多样化应用的需求，因此可以考虑采用一种折中的方案，在星上同时可以支持两种交换方式共存。
·光交换主要支持骨干节点之间的互连以及大容量节点（比如高分卫星）的接入，实现高速骨干互联和中继传输功能；
·分组交换方式主要支持对星间有通信需求的宽带用户，采用与地面网络兼容的路由协议，实现天地一体的路由组网。
3 结束语
天地一体化信息网络目前正处于技术研究向工程建设的关键时期，天基宽带骨干互联系统作为其核心，承担着构建中国空间信息基础设施的重任。文章中，我们在总结其他一些国家天地一体化网络系统发展经验的基础上，基于中国国情提出了天地一体化信息网络天基宽带骨干互联系统的初步设想，并从体系架构、传输体制、交换体制等方面展开了重点论述，为后续实际系统的建设提供技术支撑和参考。
参考文献
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数字通信系统范文第4篇
摘 要：阐述了450M无线列调系统及GSM-R系统构成、功能、特点等。分析了当前高速铁路无线通信存在的主要问题，即可用带宽窄、传输速率低、纠错能力弱以及多普勒频移的影响等，结合未来铁路发展需求，分析了当前需要做的一些关键技术研究方向，如宽带信道建模、MIMO技术、高铁场景无线资源管理优化以及新的组网技术等。并结合这些技术发展趋势分析了铁路无线通信系统的演进方向和趋势。
关键词：铁路；无线通信；发展
我国铁路无线通信技术是从上世纪50年代开始。经过几十年的发展，取得了举世瞩目的成就。从传统的单信道模拟通信系统，到现在覆盖全路的GSM-R数字移动通信系统。
无线列车调度系统是从上个世纪50年代开始的，频率为150M和450M的单、双工或单双工兼容的通信系统。进入21世纪，450M无线列调系统在原有的机车、车站电台，调度所调度总机的基础上，開发了调度命令传发器、无线车次号接收解码以及编码器设备，实现了TDCS、调度命令、无线车次号校核等功能。
我国于2000年确定采用GSM-R作为我国铁路无线通信的发展方向，目前我国铁路GSM-R系统已建成大约16个核心网节点，待建3个。但是另一方面，随着高速铁路的不断发展，GSM-R作为一种窄带通信系统，无法满足未来铁路发展对宽带通信的需求，例如列车诊断与维护、视频监控、旅客服务等业务，都需在高速列车与地面之间建立一条宽带数据传输通道。
1 450M无线列调系统及扩展系统
1.1 450M无线列调系统
无线列车调度系统由车站电台、机车电台、铁路区间的弱场中继设备（区间无线中继器、光纤真放站、区间互控电台、漏泄电缆等设备）、手持台、调度总机和检测监视等设备构成。
现有采用A、B、C三种制式，实现了铁路行车指挥系统的“大三角”、“小三角”通信业务。
1.2 扩展业务系统
450M无线列调扩展业务系统是在450M无线列调系统的基础上扩展了TDCS机车编码器以及调度命令接收装置；地面接收解码器以及调度命令无线转发控制器。实现了无线车次号以及调度命令的传送。
1.3 系统特点
450M无线列调系统在系统装备、运行等方面有设备简单、制造容易、成本低廉，目前装备保有量大的特点。但在适应铁路数字化、智能化方面存在如下问题：
设备型号、种类繁多；频率分散，制式不一；技术基础特别是制式落后，功能扩展十分困难；不能组成大网，功能孤立，通话范围有限；大三角通信的实现复杂；数据传输可靠程度低。
2 GSM-R铁路数字移动通信系统
2.1 GSM-R铁路数字移动通信系统
GSM-R是在公网GSM之上，增加铁路调度通信功能和高速环境要素而建立起来的技术体制。系统一般由交换子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、运行与维护子系统（OMC）、终端子系统、移动智能网子系统（IN）、GPRS等组成。
GSM-R支持高级语音呼叫（ASCI），可以囊括目前各种无线通信系统业务。同时，可以提供货运信息、车载旅客信息服务和其它增值服务。特别是还满足了列车高速运行速度下的传输列控信息的任务。
2.2 系统特点
虽然GSM-R具有安全性与可靠性良好、寻址能力强、功能丰富等突出优点。但属于窄带通信系统，可用带宽只有4MHZ，只能提供9.6kbps的电路域数据传输或者几十个 kbps分组域数据传输。因此容量非常有限。
3 当前铁路无线通信存在的问题及相关关键技术研究
3.1 当前铁路存在的问题
随着高速铁路的发展，对无线通信的功能性要求提出了新的需求，首先是地面系统需及时获取准确的高速列车各类动态数据，实现对列车的视频监控、列车组织以及远程故障诊断与维护等功能，其次车内旅客对无线宽带多媒体与移动互联网的需求迫切。因此需要建立一套传输速率高、时延低、可靠性高、安全性好的车地间无线宽带接入网来承载这些业务。而铁路现有的450M无线列调系统以及 GSM-R远不能满足未来铁路的发展需求。
铁路无线通信向宽带发展是必然的趋势。但GSM-R的应用场景不同于公众网，能够成功应用于公网的无线宽带通信系统应用在高速铁路环境时，会面临许多不利因素。主要有以下几点：
3.1.1 突发性干扰。宽带通信可利用的频谱较宽，获得的传输速率高，受到干扰的可能性也增加。高速铁路的电磁干扰较为复杂，电气化设备繁多，由电气设备产生的各种脉冲干扰和其它电磁干扰将严重影响无线宽带通信系统的性能。
3.1.2 小区切换。在蜂窝移动通信系统中，当处于通信状态的移动终端从一小区移到另一个小区时，当移动终端的速度提高后，假设切换区大小不变，那么移动速度越快则终端穿越切换区的时间越短，以至于穿越切换区的时间小于系统处理切换的最小时延，则切换过程无法完成，导致掉话。
3.1.3 多普勒扩展。较大的多普勒频移会使接收端下变频后的基带信号产生频偏，引起信号失真。继而影响信道均衡与相关解调的性能，使通信质量恶化，甚至掉话。多普勒频移还会对移动终端的小区切换产生影响，随着频偏增加导致移动终端的邻小区测量性能下降，当频偏增加到一定程度，移运终端对邻小区的测量出现严重偏差，导致切换无法被触发。严重的是，当窄带通信变为宽带通信后，其多径效应会更加明显，当不同径的信号经过不同的反射、折射或者散射路线到达接收端后，每条径的多普勒频移均不同，给信号检测造成极大的困难。
3.1.4 无线信道加剧。在移运台高速移动的情况下，由于移动台周围的反射体和散射体快速相对运动，导致无线信道时变加剧。对于高铁这种信道时变特别快的应用场景，目前公网普遍采用的基于闭环的技术均需对其算法加以改进以适应快速变化的信道环境才能获得预期增益。
3.2 关键技术研究
为满足高速铁路的无线需求，应开展如下关键持术研究。
3.2.1 无线宽带信道建模。研究高速铁路应用下的宽带信道模型，通过理论分析与实测数据，分析无线宽带信号路径损耗、大尺度衰落、多径效应的冲激响应、多普勒扩展等模型，以此确定高铁环境下影响无线宽带通信性能的主要因素，为选择有效的无线通信技术提供依据。
3.2.2 多天线技术。公网中广泛应用的多天线技术包括MIMO、智能天线等技术。MINO通过线性/非常线性预编码可实现空间分集或空分复用，达到提高可靠性或提升容量的目的。智能天线则可以利用波束成形跟蹤指定用户，减小干扰并增加系统容量。因此，有必要研究高速移动环境下的多天线技术，对现有技术加以改进，使其能够在高速铁路下仍能够发挥其最优性能。
3.2.3 无线资源管理优化技术。高速移动环境下的无线资源管理优化技术包括切换优化、资源调度优化，小区干扰协调优化等。未来列车的速度越来越快，穿越小区重叠的时间越来越短，因此需要优化切换算法或组网覆盖方案，保证切换成功，（下转第134页）此处，还需要优化资源调度、干扰协调等方案应对高铁通信特有的话务突发性，集中性及小区带状等特点。
3.2.4 组网技术。研究高速移动环境下无线宽带网路的组网技术，涉及车厢内无线局域网、地面蜂窝网络与地面骨干网络的共同组网，建立端到端的可靠链路，降低用户数据或控制信令在网络中的传输时延，并充分利用现有网络基础设施以减小成本。
4 未来铁路无线通信的发展方向
铁路无线通信技术必然要向能够在高移动速度下提供高数据率的车地宽带通信系统演进。由于公网的宽带通信系统已经部署商用，因此铁路无线通信技术向宽带的发展可以借鉴公网的成功经验。
目前，公网移动通信技术的演进路径主要有三条：一是WCDMA和TD-SCDMA，均演进到LTE；二是CDMA2000也通过一定方式演进到LTE；三是802.16m的WiMAX路线，由WiMAX演进到WiMAX II 。这其中LTE拥有最多的支持者（爱立信、诺基亚西门子、华为、阿尔卡特朗讯等主要电信设备商）。然而中兴、华为已经率先推出基于LTE的铁路无线通信系统。
LTE采用了OFDM/FDMA、MIMO、智能天线、LDPC等先进技术，可在20MHZ频谱带宽上提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速度，小区覆盖半径最大可达100Km， 特别是采用了扁平化的IP网络结构，全部业务均在分组域实现，并且将用户面时延降低到5ms以下，控制面时延降低到100ms以下。LTE系统以其优秀的性能可以满足现有各种宽带业务的需求。
现有的GSM-R系统完全可以沿着公网的演进路径，从目前的窄带通信系统演进至LTE甚至是更为先进的LTE-Advanced，但是考虑到铁路无线通信应用场景的特殊性，铁路无线通信的演进会跨过公网的3.5G、3.75G，而直接演进到LTE。从国际联盟（UIC）对铁路无线通信的展望，可以看出，UIC计划跨过3G的演进阶段，直接从GSM-R 演进至LTE-R。当然，由于铁路无线通信面临高移动速度与复杂电磁环境的不利影响，会大幅降低LTE系统的性能，因此，当把LTE系统应用于高速铁路环境中，必须对其加以改造，将LTE变为LTE-R，保证在高速移动速度与复杂电磁环境下仍然能提供较大的容量和稳定的Qos.
5 结语
GSM-R数字移动通信系统在许多投入运行的高速铁路上，发挥了巨大的作用，但是新技术总是有其先进性和优势，网络演进是必然，未来铁路无线通信技术将向LTE-R方向发展。
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数字通信系统范文第5篇
摘 要：首先说明了什么是产业集群，并对其发展和阶段进行简要的回顾与总结，其次简单的对大连的软件服务外包产业集群的发展现状与目标进行了阐述，最后对其产业集群的发展进行思考，并提出一些发展策略与建议。
关键词：软件外包；产业集群；发展策略
1 产业集群的基本理论和发展特征
（1）产业集群的概念。产业集群是指在一定产业或产品生产中，大量互相联系的企业及相关机构在一定地域聚集，依靠比较稳定的分工协作，形成有竞争优势的群体。
（2）产业集群的特点和优势。产业集群既克服了由于单个企业规模扩张而产生的企业管理内部组织交易成本过大、对市场反应刚性、官僚主义等规模不经济问题，又降低了不确定性大、交易频率小等纯市场制度的缺陷引起的市场交易费用，成为当前中小企业形成竞争优势、克服市场失灵和内部组织失灵的一种制度性良方。
（3）产业集群理论的发展和阶段。从19世纪末马歇尔提出外部经济和内部经济的产业集群理论开始，伴随产业集群现象的发生和发展，经济学者、经济地理学者、社会学者等对产业集群都做出了解释和研究。如工业区位理论、增长极理论、竞争优势理论、新产业区理论、区域创新系统等分别从不同的研究角度对产业集群进行了深入的研究。
根据产业集群成长动力的差异，产业集群成长可划分为集群的初级形成（发育期）、加速成长和成熟三个阶段。从集群成长与演进阶段分析，随着集群的成长，在集群成长发育过程中起推动作用的因素出现明显的更迭，在产业集群的萌芽发育阶段，主要是外部经济、区域分工等因素在起作用，推动集群的初步形成与萌芽；随着集群的成长，推进集群快速成长的动力因素逐渐为集群的外部经济、社会资本、比较优势所代替；产业集群由成长阶段进入成熟阶段，最为重要的成长动力为集群网络、集群创新等因素。
2 大连软件外包产业集群的现状及目标
大连作为东北亚地区的一个重要城市和辽宁省“五点一线”开发开放战略的“龙头”城市，信息产业总量占辽宁省的70%，占东北三省的50%。软件业销售收入占全省的54%，出口占全省的83%。电子信息和软件产业基地作为全市四大产业基地之一，在大连老工业基地全面振兴和东北亚重要国际城市建设中，占有举足轻重的地位。2006年大连GDP增长16.4%，服务业增加值所占比重达到44.1%，已经超过工业增加值，在国内同类城市中开创了先河。软件及信息服务产业在大连市目前产业当中增长速度最快，连续九年增速均达50%以上。目前，大连服务外包业务，已覆盖各个领域，从最初的软件研发，逐步扩展到信息技术外包和业务流程外包，在应用软件开发、嵌入式软件开发、IT咨询、IT教育与培训、BPO、数据处理等产品和服务领域获得了长足的发展，形成了比较完整的产业链条。一些附加值高的外包业务如风险管理、金融分析等也落户大连。2006年大连软件和信息服务业总产值达145亿元，从业人员超过5万人。大连市长夏德仁在2007年全球软件和信息服务高层论坛上明确提出，要把大连建设成为全球软件服务外包的新领军城市。
3 促进大连软件外包产业集群发展的策略和建议
3.1 要充分發挥政府职能，努力为软件和服务外包提供良好的发展环境
（1）要形成支持建设软件和服务外包新领军城市的政策环境。软件和信息服务业在中国仍然是一个新兴产业，需要政府大力引导和支持。尤其在当前国际竞争比较激烈的形势下，更需要进一步的政策鼓励。因此，要认真贯彻落实国家一系列支持软件产业发展的优惠政策，努力为大连市发展软件和服务外包提供有力保障。信息产业局要会同有关部门，制定软件企业认定标准及管理办法、软件产品管理办法、软件业统计管理办法等一系列的配套措施，推动软件产业的健康发展。要加大资金扶持力度，在资金政策方面积极争取国家、省、市政府设立的专项资金的支持，用于支持服务外包产业的载体及环境建设、共性公用平台打造及对市场推介、专项招商、国际资质认证、创新体系构建和大企业、大集团培育的支持。
（2）要改善服务外包企业投融资环境。融资难的问题是困扰企业发展的瓶颈。要建立银行贷款、风险投资等多种有利于企业发展的投融资机制；注重完善以民间资本为主，政府引导扶持的多元化、多渠道投、融资体制，鼓励对服务外包产业的风险投资，逐步建立服务外包产业风险投资体制。充分发挥政府资金的引导作用，积极引导金融机构对服务外包企业的特殊性开创新的信贷方式，支持有前景的服务外包项目。
（3）要形成有利于加快人才培育和引进的环境。软件产业是技术性很强的产业，人才是最重要的生产要素。要建立完善的、直接面向IT企业的人力资源生产体系，针对高端信息管理、技术人才缺乏的现状，加大对高端信息人才培养的政策扶持力度，通过奖励基金的方式奖励引进高端师资，鼓励企业与大学建立订单式人才培养模式，形成有效的培训机制，针对普通技能型人才，要立足现有高中、中等技术专业学校的教育体系，通过政策引导，使其面向企业需求，扩大普通技能型人才的培养规模，以解决企业发展对人才的中长期需求问题。要通过建立信息技术、管理人才实训基地、开展国际化IT人才培训工程，解决信息产业发展对各类人才日益增长的多样化需求。制定吸引服务外包高级人才集聚我市的政策措施，在户籍管理、居住等工作生活方面给予最大便利。大连软件园建园之初就与东软集团合作成立国内第一个培养专业IT人才的高等院府——东北大学东软信息学院，大连软件园股份有限公司也设立综合人力资源解决方案中心，配合政府多次组织全球人才巡回招聘会。如今这个服务外包产业基地已具有产学研一体的特色。
（4）要完善创业环境，搞好产业基地建设。围绕国家软件产业基地、软件出口基地和服务外包基地建设，逐步完善软件园“官助民办”运行体制，积极支持园区重要基础配套设施和服务体系建设。积极推进旅顺南路腾飞软件园、东软国际软件园和旅顺北路的大连服务外包基地等重点项目建设，发挥体制优势，完善服务功能，快速壮大。吸引优势软件企业、优势项目和大量的资金、人才等资源向旅顺南路软件产业带聚集，形成软件产业的产业集群。要比照世界知名软件基地的环境进行建设，把它建成技术创新基地、产品开发基地、人才培训基地、企业孵化基地和产品的出口创汇基地。自2003年开始，大连不惜重金打造软件产业带。大连软件产业带主要有两处，其一是2003年开始规划、总投资150亿、位处旅顺南路的133平方公里高新技术产业带。以软件产业的研发和生产为主，同时发展与之相关的信息服务业、信息与通信技术产业、教育培训及科技研发型实业。按规划，2010年该处将建成世界一流的科技产业生态长廊——中国“绿色硅谷”。其二为2007年6月奠基的90平方公里甘井子区大东沟服务外包基地，该产业带的静态总投资为150亿元人民币，是“大连服务外包基地”。
3.2 加强产业政策引导与实施，实现产业升级
（1）引导主导产业集结，促进集群龙头企业的发育和壮大。在产业组织建设上，应大力促进集群内企业之间，企业与机构之间信赖与合作关系的建立及集群内部龙头企业的形成。在企业关联度高的产业中，龙头企业是集群发展的发动机，大企业是促进企业分工的直接推动力。在大企业进入或形成后，本地资源将本整合到产业链条中，形成相互需求的合作网络，提升集群的核心竞争力。
（2）培育集群成员产业分工，优化产业梯度结构，实现产业升级。产业集群最常见的产业模式表现为：供应商——用户关系。集群成员企业应实施产品差异化策略和特色经营策略，集中力量在某种产品或某道工艺上，在特定的细分市场定位上营造自己的独特优势，将这个点做深、做精、做强，提高每个企业自身的核心能力，从根本上解决集群内部过度竞争和恶性仿冒等现象，不断优化这个集群的产品结构。
（3）促进集群内企业技术学习能力的提升，完善集群信息交流渠道。产业集群在发展初期，自身信息收集、扩散功能较弱，加之信息具有明显的外部性，因此地方政府应以地方产业总代表的身份与大学、研究机构以及集群外企业等建立信息交流渠道，促进产学研合作。在集群内，地方政府应出面建立行业协会，召开洽谈会，设立常设机构等实现信息的内外扩散。如要办好用好软交会的对接平台。每年引进一些外国企业到大连与国内企业进行对接，寻找生意上的合作伙伴，这样就会产生不可估量的效益。
（4）要树立“软件外包与自主研发并重”的理念。自主创新是企业发展的生命线。要在积极推动国际合作和外包业务的同时，加大自主创新力度，鼓励企业自主创新。在软件开发和设计方面，要围绕国家软件产业基地，软件出口基地和国家软件版權保护示范城市建设，大力推进工业控制系统、IC设计和以网络通信、数字家电、信息安全及汽车电子为重点领域的嵌入式软件的自主研发和应用，开展软件企业自主研发创新企业试点。要在航运物流、工业控制、工业管理、移动通讯、中文编程等领域，加快培育一批国内领先且具有世界水平的自主知识产权的软件产品，形成优势产品群。要通过开展“联建联创”试点，培养一批有自主创新能力的软件示范企业。
（5）要加强保护知识产权。加快服务企业自主知识产权申报认证体系建设，并对认证企业给予重点支持和保护，逐步建立起完备的知识产权法律体系。建立服务外包企业行业协会和企业联盟，构建行业自律公约制度、外包从业人员准入制度、外包企业诚信备案制度和行业诚信数据库，规范从业人员的职业行为，规范市场秩序，完善个人信息安全法律条款，严格履行合同、保守客户商业机密。设立知识产权举报投诉中心，依法严惩知识产权侵权行为和违法行为。通过知识产权公共服务平台建设，为服务外包企业提供方便、快捷、专业的知识产权创造、保护、管理和运用的信息服务。
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