窄带通信系统的速率低主要是由于其带宽较窄，一般在几千赫兹至几百千赫兹之间。这种带宽限制使得窄带通信系统只能传输低速数据和语音信号，而无法支持高速数据传输。
具体来说，窄带通信系统的频带宽度远小于宽带通信系统，因此其可传输的信息量也较少，不适合传输大量数据。此外，窄带通信系统需要较低的载频，这进一步降低了其传输速率。例如，GSM系统采用窄带技术，将多个无线链接连接到窄频带上，以实现点对点通信，但其采样率可以很低，约为5微秒。
另外，窄带通信系统由于其较低的带宽和频率资源有限，容易受到多径衰落、噪声等干扰的影响，这也限制了其传输速率。尽管窄带通信具有抗干扰能力强的优点，但这些因素综合起来导致了其整体传输速率较低。
窄带通信系统的速率低是由于其带宽较窄、载频低以及对噪声和多径衰落的敏感性所共同决定的.
一、 窄带通信系统带宽缩减的原因是什么?
窄带通信系统带宽缩减的原因主要包括以下几个方面：
- 多路径效应：多路径效应会导致信号的严重衰减，尤其是对于窄带来说，它会造成“非频谱选择性衰减”，导致某些频率完全消失。这种现象在高频多径信道中尤为明显，信号强度随频率变化迅速，导致频率选择性衰减(FSF)现象，从而使传播时信号变得扭曲。
- LED非线性失真：以白光LED为例，其非线性会影响OFDM的信号，导致带外辐射、带内失真和频谱效率降低等问题，进而降低系统的性能。由于LED是窄带特性，其支持信号调制的带宽有限，限制了整个通信系统的带宽。
- 邻近频率干扰：固态发射机在中波广播领域逐渐取代老式电子管发射机，但其对邻近频率干扰的滤波度要求更高，否则会损坏功放小盒中的场效应管。为解决这一问题，在天线入口处插入带通滤波器，以提高对邻近频率干扰的滤波度。
- 无线干扰：无线干扰的存在导致物理层、MAC层、网络层和传输层之间的耦合，从而影响无线通信系统的带宽。
- 技术体制和应用壁垒：传统航空通信系统受限于技术体制、航空应用壁垒等因素，通信效率不高、传输速率有限，难以满足不断增长的大带宽、高可靠、广覆盖的航空多样化通信业务要求。
二、 如何提高窄带通信系统的载频以增加传输速率?
要提高窄带通信系统的载频以增加传输速率，可以考虑以下几种方法：
- 使用频分复用技术：通过将多个信号分配到不同的载频上，可以实现多路复用，从而提高信道利用率和传输效率。这种方法能够扩展信号的带宽，提高系统的抗干扰能力和抗衰落能力。
- 采用载波聚合(CA)技术：在TD-LTE系统中，通过载波聚合技术可以将多个载波频率聚合在一起，从而实现高带宽传输容量。例如，在R8/9版本中，两个20MHz的载波聚合可以将峰值数据速率翻倍至220Mbps。这种技术同样适用于其他类型的窄带通信系统，通过聚合相邻或非相邻的载波，可以在同一个频率带内或不同的频率带内进行聚合。
- 优化信道选择和频率跳跃策略：使用频率跳跃扩频(FHSS)技术，通过在载波之间切换频率来改善短距离无线通信的性能。选择良好的信道作为下一个频率跳跃序列信道，可以最大限度地减少干扰并提高无线通信性能。
- 调整子载波间距和帧大小：根据需要选择合适的子载波间距和帧大小，以平衡吞吐量和延迟。较大的帧大小可能导致更高的吞吐量但更高的延迟，而较小的帧大小则可能降低延迟但减少吞吐量并增加碎片化风险。
- 提升信噪比(S/N)：根据奈氏准则，信道的最高传输速率与信道带宽和信噪比有关。因此，通过提高信噪比，可以使得每个码元承载更多的比特信息量，从而提高传输速率。
- 应用先进的调制技术：使用高级调制技术如正交相移键控(QPSK)、高阶调制等，可以在保持相同信道带宽的情况下提高数据传输速率。
通过以上方法，可以有效提高窄带通信系统的载频和传输速率。
三、 多径衰落和噪声对窄带通信系统传输速率的具体影响
多径衰落和噪声对窄带通信系统传输速率的影响主要体现在以下几个方面：
多径衰落会导致信号的相位、幅度和时延产生变化，从而引起信号失真和干扰。这种失真包括包络衰减和形状失真，这些都会导致插入损耗(ISI)增加。例如，在移动信道中，由于反射路径的随机性和时间变化性，接收信号会受到严重的干扰和失真，这直接影响了信号的质量和传输速率。
多径衰落还会降低信噪比(SNR)，这是影响通信质量的一个重要因素。信噪比的降低意味着有用信号在噪声中的占比减少，从而导致误码率(BER)上升，进一步影响传输速率。
由于多径效应引起的信号失真和干扰，传输过程中容易出现误码，即接收端错误地解码了发送端的数据。误码率的增加直接降低了通信系统的可靠性，并且随着误码率的上升，系统需要采用更复杂的编码和调制技术来提高抗干扰能力，这也会增加系统的复杂度和资源消耗。
多径效应还可能导致传输带宽的限制。在短波通信中，为了保证电路在多径传输中的最大时延与最小时延差不大于某个特定值，必须对传输带宽进行严格控制，以避免多径效应对传输速率的负面影响。
噪声的存在同样会降低接收信号的质量，导致通信的可靠性和性能下降。噪声不仅增加了误码率，还会使信号处理更加复杂，需要更多的噪声消除技术来维持通信质量。
多径衰落和噪声共同作用于窄带通信系统，通过降低信噪比、增加误码率、引起信号失真和干扰以及限制传输带宽等途径，显著影响了系统的传输速率和可靠性。
四、 目前有哪些技术或方法可以改善窄带通信系统的抗干扰能力?
目前，有多种技术或方法可以改善窄带通信系统的抗干扰能力。以下是一些主要的技术和方法：
- 直接序列扩频(DSSS)：DSSS系统通过扩频处理增益来提高抗干扰能力，可以通过增加带宽来进一步增强其抗干扰性能。
- 直扩-CDMA：直扩-CDMA系统因其独特的抗干扰能力和功率优势成为解决方案之一，尤其在有限功率条件下表现出色。
- 变换域滤波器技术：基于傅里叶变换的变换域抗干扰技术由于其实现简单、硬件资源占用少而被广泛应用。
- OFDM技术：OFDM技术具有高频谱效率、灵活的带宽和资源分配以及强大的多径干扰抗能力，适用于新一代无线通信系统。
- 改进的BPSK调制解调技术：利用申农公式和改进的DFT (RT-DFT)算法优化BPSK调制解调技术，从数学模型上分析优化后的BPSK调制解调技术的抗干扰能力。
- 重叠变换干扰抑制算法：针对强窄带干扰问题，改进型的重叠变换干扰抑制算法可以有效提高直扩通信系统的抗干扰能力。
- 多址技术：采用多址技术将扩频信号与干扰信号进行分离，使得干扰信号只对部分码片产生影响，从而提高系统的抗干扰能力。
- LoRa技术：LoRa利用线性频率调制扩频(CSS)技术，在频域上占据更宽的频带，从而提高抗窄带干扰能力。
五、 宽带与窄带通信系统在成本、效率和应用场景上的主要差异是什么?
宽带通信系统和窄带通信系统在成本、效率和应用场景上存在显著差异。
从成本角度来看，窄带通信系统通常具有更低的成本。这是因为窄带技术如拨号上网、ISDN和GSM等可以提供更高的可靠性和安全性，并且满足少量数据传输的需求，同时还能减少延迟。此外，窄带物联网(NB-IoT)等技术特别适合于广域网中覆盖较大的区域，保持低功耗和成本效益。相比之下，宽带通信系统需要更高的成本和技术支持，因为它们用于固定、高速数据通信，频率较高(高于1GHz)，并且可能需要更复杂的设备和基础设施建设。
从效率方面来看，宽带通信系统在数据传输方面具有更高的效率。这主要体现在其能够支持高速的数据传输和大容量的连接需求，适用于需要大量数据传输的应用场景。例如，5G NTN的NR NTN路线主要应用于卫星宽带业务，解决各类场景中的系统感知、统筹调度以及物流交接效率问题，从而降低行业成本。而窄带通信系统则主要用于一些特殊的低速数据传输场景，如智能城市中的智能停车系统、智能路灯管理等，这些场景对数据传输速度要求不高。
从应用场景来看，窄带通信系统广泛应用于物联网设备和服务，特别是在需要长距离传输和低功耗的场景中表现优异。例如，NB-IoT技术被用于智能垃圾桶监控、智能停车系统等城市管理领域。而宽带通信系统则更多地应用于固定网络和高速数据通信领域，如互联网接入、视频流媒体传输等。
总结来说，窄带通信系统在成本上更具优势，适用于低速数据传输和物联网应用;而宽带通信系统在效率上表现更好，适用于高速数据传输和固定网络应用。
