移動通訊技術(shù)

1、 下一章下一章 上一章上一章 返回主頁返回主頁 15.4 光纖通信光纖通信 15.1 現(xiàn)代通信技術(shù)概述現(xiàn)代通信技術(shù)概述 15.2 移動通信移動通信 2 通信系統(tǒng)：通信系統(tǒng)： 完成信息傳輸任務(wù)的系統(tǒng)。完成信息傳輸任務(wù)的系統(tǒng)。 按傳輸方式不同分類：按傳輸方式不同分類： 有線通信、無線通信。有線通信、無線通信。 系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成： 發(fā)射機(jī)、信道、接收機(jī)。發(fā)射機(jī)、信道、接收機(jī)。3 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，但操作不便，不易保密。結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，但操作不便，不易保密。 接收與發(fā)射的轉(zhuǎn)換接收與發(fā)射的轉(zhuǎn)換 接收與發(fā)射的轉(zhuǎn)換接收與發(fā)射的轉(zhuǎn)換 通信雙方使用同一頻率。通信雙方使用同一頻率。 單工是指接受

2、和發(fā)射不能同時(shí)進(jìn)行。單工是指接受和發(fā)射不能同時(shí)進(jìn)行。 系統(tǒng)圖系統(tǒng)圖 發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī) 接收機(jī)接收機(jī) 發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī) 接收機(jī)接收機(jī) f天線天線 4 系統(tǒng)圖系統(tǒng)圖 f1 1f2 2 發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī) 接收機(jī)接收機(jī) 發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī) 接收機(jī)接收機(jī) 天線天線 雙雙工工器器雙雙工工器器f1 1f2 2f2 2f1 1 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 此法是最理想的，抗干擾能力強(qiáng)，但造價(jià)高。此法是最理想的，抗干擾能力強(qiáng)，但造價(jià)高。 5 發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī) 接收機(jī)接收機(jī) 發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī) 接收機(jī)接收機(jī) f1 1 f2 2 用戶臺用戶臺 f1 1 f2 2 f1 1 用戶臺用戶臺 f2 2 雙工器雙工器 接收機(jī)接收機(jī) 發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī) 中繼臺中繼臺 f1

3、 1 f1 1 f2 2 f2 2 f2 2 f1 1 6 波長波長/m30 000 3 0003 000 5050 1010 11 0.001 頻率頻率/kHz10 100100 6 0006 000 3010330103 300103 300103 30106 用用 途途電報(bào)通信電報(bào)通信無線電廣播、電報(bào)通信無線電廣播、電報(bào)通信無線電廣播、電報(bào)通信無線電廣播、電報(bào)通信電視、導(dǎo)航、無線電廣播電視、導(dǎo)航、無線電廣播電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、接力通信電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、接力通信波波 段段長長 波波中中 波波短短 波波超短波超短波微微 波波 無線電波分為無線電波分為: 長波、中波、短波、超短波、微波等。長波、

4、中波、短波、超短波、微波等。 7 5351 605 kHz（屬中波）。（屬中波）。 1 MHz 通信寬度可提供通信寬度可提供 40 個(gè)信道。個(gè)信道。 信道間隔為信道間隔為 25 kHz。 電磁波的傳播方式電磁波的傳播方式(1) 地波地波 沿地球表面?zhèn)鞑パ氐厍虮砻鎮(zhèn)鞑ィㄈ玳L波、中波、依靠地波傳播）。（如長波、中波、依靠地波傳播）。(2) 天波天波 依靠空中電離層的反射進(jìn)行傳播依靠空中電離層的反射進(jìn)行傳播（短波、中波）。（短波、中波）。(3) 直射波直射波 直接傳播方式傳播的電磁波直接傳播方式傳播的電磁波（超短波、微波）。（超短波、微波）。 我國無線電波的頻率范圍我國無線電波的頻率范圍 8 按調(diào)制

5、信號的不同調(diào)制方式可分為：按調(diào)制信號的不同調(diào)制方式可分為： 模擬信號的調(diào)制模擬信號的調(diào)制 數(shù)字信號的調(diào)制數(shù)字信號的調(diào)制 按調(diào)制參數(shù)不同調(diào)制方式可分為：按調(diào)制參數(shù)不同調(diào)制方式可分為： 振幅調(diào)制（簡稱調(diào)幅振幅調(diào)制（簡稱調(diào)幅 AM） 頻率調(diào)制（簡稱調(diào)頻頻率調(diào)制（簡稱調(diào)頻 FM） 相位調(diào)制（簡稱調(diào)相相位調(diào)制（簡稱調(diào)相 PM）9 無線通信發(fā)射和接收部分原理圖無線通信發(fā)射和接收部分原理圖 發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī) 接收機(jī)接收機(jī) 載波振蕩載波振蕩 f 調(diào)制調(diào)制 功率放大功率放大 解調(diào)解調(diào) 功率放大功率放大 調(diào)制調(diào)制 將低頻信號搬移到高頻信號上去將低頻信號搬移到高頻信號上去(載波信號載波信號)。 解調(diào)解調(diào) 將有用信號從載

6、波信號中分離出來。將有用信號從載波信號中分離出來。10uC C t O 調(diào)幅（調(diào)幅（AM） 高頻載波信號高頻載波信號uc 傳送信號包含在上傳送信號包含在上 下兩個(gè)帶內(nèi)，載波下兩個(gè)帶內(nèi)，載波 本身不含任何信號。本身不含任何信號。 調(diào)幅方式在無線調(diào)幅方式在無線 電廣播和載波電話電廣播和載波電話 中應(yīng)用廣泛。中應(yīng)用廣泛。低頻載波信號低頻載波信號 uM 調(diào)制后的信號調(diào)制后的信號 uA uMO M t uAO C t AM uCuMuA11 載波信號在調(diào)制信載波信號在調(diào)制信 號的作用下瞬時(shí)頻號的作用下瞬時(shí)頻 率發(fā)生了變化。率發(fā)生了變化。 在電視和超短波在電視和超短波 廣播中廣泛應(yīng)用。廣播中廣泛應(yīng)用。 缺

7、點(diǎn)缺點(diǎn): :超短波只能超短波只能 直線傳播一、二百直線傳播一、二百 公里公里, ,收視距離較短。收視距離較短。(2) 調(diào)頻（調(diào)頻（FM）高頻載波信號高頻載波信號 uC 低頻載波信號低頻載波信號 uM 調(diào)制后的信號調(diào)制后的信號 uF uCO C t uMO M t uFO F t FM uCuMuF12 使高頻載波信號的相位隨低頻調(diào)制信號的瞬時(shí)使高頻載波信號的相位隨低頻調(diào)制信號的瞬時(shí) 值正比變化的調(diào)制方式。值正比變化的調(diào)制方式。 調(diào)頻和調(diào)相又統(tǒng)稱為調(diào)角。調(diào)頻時(shí)必然會引起調(diào)頻和調(diào)相又統(tǒng)稱為調(diào)角。調(diào)頻時(shí)必然會引起 調(diào)相，調(diào)相時(shí)必然會引起調(diào)頻。調(diào)相，調(diào)相時(shí)必然會引起調(diào)頻。 (3) 調(diào)相（調(diào)相（PM）

8、13 就是將二進(jìn)制信息搬移到高頻載波信號上，就是將二進(jìn)制信息搬移到高頻載波信號上， 調(diào)制方式可以是調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相。調(diào)制方式可以是調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相。ASK FSK PSK 14 指雙方至少有一方在移動中完成的通信。指雙方至少有一方在移動中完成的通信。 按應(yīng)用環(huán)境分類按應(yīng)用環(huán)境分類 陸地、海上、空中移動通信。陸地、海上、空中移動通信。 按服務(wù)對象分類按服務(wù)對象分類 民用、軍用、專用移動通信。民用、軍用、專用移動通信。 按技術(shù)設(shè)備和服務(wù)對象綜合分類按技術(shù)設(shè)備和服務(wù)對象綜合分類 (1) 公眾移動電話系統(tǒng)公眾移動電話系統(tǒng) (2) 無繩電話系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng) (3) 無線尋呼系統(tǒng)無線尋呼系統(tǒng) (4) 專用

9、移動通信系統(tǒng)專用移動通信系統(tǒng) (5) 無中心個(gè)人移動通信系統(tǒng)無中心個(gè)人移動通信系統(tǒng)15基站基站1MBS1基站基站 NMBS N有線有線 市話局市話局 MTSO 中繼線中繼線 有線用戶有線用戶控控制制器器 發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī) 接收機(jī)接收機(jī) 共共用用器器控控制制器器 發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī) 接收機(jī)接收機(jī) 共共用用器器移動電話交換臺移動電話交換臺16市話局市話局 MTSO 移動電話交換局移動電話交換局 移動用戶臺移動用戶臺 基站基站 蜂窩式公眾移動電話系統(tǒng)蜂窩式公眾移動電話系統(tǒng) 17 由三部分組成由三部分組成: 移動電話交換局（移動電話交換局（MTSO） 各小區(qū)基站（各小區(qū)基站（MBS） 移動用戶臺（移動用戶臺（M

10、MS） 目前國際上使用的通信系統(tǒng)有目前國際上使用的通信系統(tǒng)有 美國的美國的 AMPS 系統(tǒng)、系統(tǒng)、 英國的英國的 TACS 系統(tǒng)、系統(tǒng)、 北歐的北歐的 NMT900 系統(tǒng)、系統(tǒng)、日本的日本的 LMTS 系統(tǒng)。系統(tǒng)。 蜂房式公眾移動電話系統(tǒng)蜂房式公眾移動電話系統(tǒng) 18 第一代無繩電話（第一代無繩電話（CT1） 是室內(nèi)使用的，服務(wù)半徑為是室內(nèi)使用的，服務(wù)半徑為 150 m 左右。左右。 第二代無繩電話（第二代無繩電話（CT2） 1989 年推出的數(shù)字無繩電話系統(tǒng)。年推出的數(shù)字無繩電話系統(tǒng)。 通信距離限定在通信距離限定在 200 m 內(nèi)。內(nèi)。 CT2 系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成 手機(jī)手機(jī) 基站基站 地區(qū)管

11、理中心地區(qū)管理中心 本地集中器本地集中器 管理中心管理中心19 無繩電話系統(tǒng)圖無繩電話系統(tǒng)圖 PSTN 本地本地 集中器集中器 本地本地 集中器集中器 地區(qū)控制中心地區(qū)控制中心 本地本地 集中器集中器 本地本地 集中器集中器 地區(qū)控制中心地區(qū)控制中心 管理中心管理中心 PSTN PSTN 市話網(wǎng)市話網(wǎng) 基站基站 手機(jī)手機(jī) 20尋尋呼呼接接收收機(jī)機(jī)尋呼控制中心尋呼控制中心有線有線 市話局市話局 有線用戶有線用戶專專用用交交換換機(jī)機(jī)控制控制與與編碼器編碼器發(fā)發(fā)射射臺臺發(fā)發(fā)射射臺臺 是一種單向的面向公眾的移動通信系統(tǒng)。是一種單向的面向公眾的移動通信系統(tǒng)。 無線尋呼系統(tǒng)無線尋呼系統(tǒng) 21 尋呼接收機(jī)尋

12、呼接收機(jī) 是一種便攜式無線接收機(jī)，具有地址識別功能。是一種便攜式無線接收機(jī)，具有地址識別功能。 門電路門電路 顯示顯示 地址識別地址識別 存儲存儲 振鈴振鈴 接接收收機(jī)機(jī)譯譯碼碼22N 群群A 群群 只為某部門、某行業(yè)服務(wù)。只為某部門、某行業(yè)服務(wù)。 例如：軍事、公安、消防、鐵路、出租車等。例如：軍事、公安、消防、鐵路、出租車等。 專用汽車調(diào)動移動通信系統(tǒng)（專用汽車調(diào)動移動通信系統(tǒng)（MCA）圖）圖 覆蓋半徑覆蓋半徑 20 30 km 指指令令臺臺指指令令臺臺控制中心控制中心23 1982 年推出該技術(shù)。年推出該技術(shù)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1) 將中心集中控制變?yōu)榉稚⒖刂啤⒅行募锌刂谱優(yōu)榉稚⒖刂啤?

13、2) 節(jié)省建網(wǎng)投資，提高了頻率利用率。節(jié)省建網(wǎng)投資，提高了頻率利用率。(3) 加快了接續(xù)速度。加快了接續(xù)速度。(4) 通信范圍有限，適用于專用小系統(tǒng)。通信范圍有限，適用于專用小系統(tǒng)。 專用移動通信系統(tǒng)的特點(diǎn)：專用移動通信系統(tǒng)的特點(diǎn)：(1) 所有通信均需控制中心轉(zhuǎn)接。所有通信均需控制中心轉(zhuǎn)接。(2) 具有數(shù)據(jù)傳輸、傳真功能。具有數(shù)據(jù)傳輸、傳真功能。(3) 限時(shí)服務(wù)，最長服務(wù)時(shí)間限時(shí)服務(wù)，最長服務(wù)時(shí)間 1 min 。 24 是指以人造地球衛(wèi)星為中繼站，使地球上的各是指以人造地球衛(wèi)星為中繼站，使地球上的各 中繼站之間實(shí)現(xiàn)通信。中繼站之間實(shí)現(xiàn)通信。 衛(wèi)星通信發(fā)射頻率一般為衛(wèi)星通信發(fā)射頻率一般為 46

14、GHz ， 屬于微波波段。屬于微波波段。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1) A、B 站互發(fā)信息站互發(fā)信息 所以頻率不同。所以頻率不同。 (2) 衛(wèi)星中繼站接收衛(wèi)星中繼站接收 到信號經(jīng)放大后，到信號經(jīng)放大后， 換一個(gè)頻率再換一個(gè)頻率再 發(fā)射出去。發(fā)射出去。f2f3f4f1 衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng) 通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星A 站站B 站站25同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星地球自轉(zhuǎn)方向地球自轉(zhuǎn)方向衛(wèi)星飛行方向衛(wèi)星飛行方向 同步軌道同步軌道 全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)全球衛(wèi)星通信系統(tǒng) 35 786.5 km17.4o 信號盲區(qū)信號盲區(qū)信號重疊區(qū)域信號重疊區(qū)域 一顆同步衛(wèi)星覆蓋一顆同步衛(wèi)星覆蓋地球表面的地球表面的

15、42.4%。 26(1) 應(yīng)用范圍廣應(yīng)用范圍廣 可傳輸電話、電報(bào)、傳真、廣播電視節(jié)目等?？蓚鬏旊娫挕㈦妶?bào)、傳真、廣播電視節(jié)目等。(2) 通信距離遠(yuǎn)通信距離遠(yuǎn) 費(fèi)用與通信距離無關(guān)（與時(shí)間有關(guān)）。費(fèi)用與通信距離無關(guān)（與時(shí)間有關(guān)）。(3) 覆蓋面大覆蓋面大 便于多地址連接通信，即在衛(wèi)星覆蓋面積內(nèi)，所有地球便于多地址連接通信，即在衛(wèi)星覆蓋面積內(nèi)，所有地球 站可公用一顆衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)站與站之間的雙邊和多邊通信。站可公用一顆衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)站與站之間的雙邊和多邊通信。(4) 傳輸容量大傳輸容量大 通信衛(wèi)星的發(fā)射頻率在微波段，可供使用的頻帶很通信衛(wèi)星的發(fā)射頻率在微波段，可供使用的頻帶很 寬。而且空間站可設(shè)多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，可容

16、納的信道多。寬。而且空間站可設(shè)多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，可容納的信道多。衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn) 27(5) 傳輸質(zhì)量高，通信線路穩(wěn)定可靠。傳輸質(zhì)量高，通信線路穩(wěn)定可靠。 衛(wèi)星通信的缺點(diǎn)衛(wèi)星通信的缺點(diǎn) (1) 投資昂貴，要求地球站和空間站的技術(shù)含量高。投資昂貴，要求地球站和空間站的技術(shù)含量高。 (2) 有星蝕和日凌中斷現(xiàn)象。有星蝕和日凌中斷現(xiàn)象。28 大規(guī)模的光纜系統(tǒng)：大規(guī)模的光纜系統(tǒng)：(1) 橫跨大西洋的橫跨大西洋的 TAT8 海底光纜系統(tǒng)，海底光纜系統(tǒng)， 總長總長 6 400 km。(2) TAT9 海底光纜系統(tǒng)，可提供海底光纜系統(tǒng)，可提供 9 萬路話路。萬路話路。 (3) 橫跨太平洋的橫跨太平洋的

17、 TPC 3/HAW4 海底光纜海底光纜 系統(tǒng)長系統(tǒng)長 9 000 km。(4) 我國已建成了以北京為中心的，連接各省會我國已建成了以北京為中心的，連接各省會 城市的多條光纜系統(tǒng)，最長為城市的多條光纜系統(tǒng)，最長為 2 400 km。29 纖芯纖芯 由若干根導(dǎo)線絞制成光纜，由若干根導(dǎo)線絞制成光纜， 光纜出廠長度為光纜出廠長度為 15 km。涂敷層涂敷層包層包層入射光入射光反射光反射光折射光折射光介質(zhì)介質(zhì) 2（折射率（折射率 n2）介質(zhì)介質(zhì) 1（折射率（折射率 n1） 1 1 2 n1 sin 1 = n2 sin 2 臨界角臨界角 c 當(dāng)當(dāng) 1 c 時(shí)，時(shí)， 2 = 90o 30纖纖 芯芯包包 層層包包 層層（ c 為臨界角為臨界角） sin c =n2n1 當(dāng)當(dāng) 1