信息工程概論課件 第十二講 通信系統(tǒng)

第12講通信系統(tǒng)12.1通信系統(tǒng)最直觀的通信行為是發(fā)信者與收信者之間的直接通信，稱為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的技術(shù)系統(tǒng)稱為通信系統(tǒng)。人類對(duì)通信技術(shù)的基本要求是：信息傳遞速度快，效率高，質(zhì)量好，安全。為了實(shí)現(xiàn)高速傳輸，現(xiàn)代通信利用以光速傳播的電磁波（包括電波和光波）來(lái)載荷信息（因此稱為電氣通信和光通信）。下圖表示了通信系統(tǒng)的模型。2信息科學(xué)導(dǎo)論(1)信源信源是信息的生成源，是通信系統(tǒng)的始端。根據(jù)輸出信息形式的不同，可把信息源劃分為模擬信源和離散信源。模擬信源輸出時(shí)間連續(xù)的幅度信號(hào)，如話音、黑白或彩色圖像信號(hào)等。離散信源輸出時(shí)間離散的符號(hào)序列，如數(shù)據(jù)、電報(bào)等。模擬信號(hào)可以通過(guò)抽樣和量化過(guò)程轉(zhuǎn)換為離散信號(hào)（常常成為“碼”）。信源種類不同，它所產(chǎn)生的信號(hào)速率也不相同。例如，電傳打字機(jī)總共產(chǎn)生32種離散符號(hào)，因此需要有5位二進(jìn)制數(shù)字（5比特或5b）來(lái)表示。假設(shè)電傳打字機(jī)產(chǎn)生符號(hào)的速率為10個(gè)符號(hào)/秒，則作為一個(gè)離散信源來(lái)說(shuō)，它每秒能輸出的二進(jìn)制信息速率為50b/s（比特/秒）。12.1通信系統(tǒng)3信息科學(xué)導(dǎo)論（2）

編碼器編碼器介于信源與信道之間，它的功能是將信源輸出轉(zhuǎn)換成適合于信道傳輸?shù)男盘?hào)。編碼器包括：信源編碼器、信道編碼器、安全編碼器。有時(shí)，人們把調(diào)制器也看作是一種編碼器。一般在模擬通信系統(tǒng)中的編碼器僅包含調(diào)制器。當(dāng)然，也可以把調(diào)制器（還有均衡器）看作是信道的一部分。12.1通信系統(tǒng)4信息科學(xué)導(dǎo)論(2)編碼器信源編碼器的功能是按照一定的規(guī)律將信源輸出符號(hào)轉(zhuǎn)換成編碼輸出符號(hào)，以提高通信系統(tǒng)的傳輸有效性。信道編碼器的作用是按照一定的規(guī)律給信源編碼符號(hào)增加保護(hù)符號(hào)，以增加信號(hào)抵抗干擾的能力。調(diào)制器的功能主要有：①將信道編碼輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于傳送的形式。如無(wú)線傳輸時(shí)必須將消息加載在高頻上（頻譜遷移）才能在自由空間發(fā)射出去。又如在數(shù)字電話中將連續(xù)信號(hào)變換為脈沖編碼調(diào)制信號(hào)，以便于在數(shù)字信道中傳輸。②選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)制方式，提高抗干擾能力。③選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)制方式，有效利用頻帶資源。12.1通信系統(tǒng)5信息科學(xué)導(dǎo)論(3)信道信道是信號(hào)的傳輸媒介，它把調(diào)制器輸出信號(hào)傳送到接收端。傳輸媒介可以是有線，也可以是無(wú)線。傳輸設(shè)備內(nèi)部總是存在熱噪聲，設(shè)備外部也總會(huì)存在各種干擾和衰落，它們統(tǒng)稱為信道噪聲。信道噪聲在性質(zhì)上主要有兩種情形：與信號(hào)形成相加關(guān)系的加性噪聲（如熱噪聲）；與信號(hào)形成相乘關(guān)系得噪聲（如衰落）。為了獲得最好的傳輸效果，應(yīng)當(dāng)針對(duì)不同的信道噪聲選取不同的傳輸信號(hào)形式。(4)譯碼器譯碼器的作用是從信道編碼信號(hào)中恢復(fù)消息，實(shí)現(xiàn)與編碼器相反的功能。不過(guò)，由于存在干擾的作用，譯碼器與編碼器的具體實(shí)現(xiàn)并非簡(jiǎn)單的互逆關(guān)系，而是變得更為復(fù)雜。12.1通信系統(tǒng)6信息科學(xué)導(dǎo)論5．信宿信宿是通信信息的歸宿，其功能是接收信息。信源和信宿在工程技術(shù)上也稱為通信終端，如電電話通信的電話機(jī)、移動(dòng)通信的手機(jī)，電視傳輸?shù)碾娨暀C(jī)、數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)設(shè)備、計(jì)算機(jī)通信的計(jì)算機(jī)等。在大多數(shù)場(chǎng)合下，通信的雙方需要隨時(shí)進(jìn)行信息的交流，因而需要雙向通信。以電話為例，通信雙方都要同時(shí)具有發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備，雙向都可獨(dú)立進(jìn)行發(fā)送和接收。為了使雙向通信共享一條傳輸線路（稱為雙工），可采用頻率或時(shí)間分割的方法來(lái)區(qū)分收發(fā)兩個(gè)方向的信號(hào)，分別稱頻分雙工（FrequencyDivisionDeplexing，F(xiàn)DD）和時(shí)分雙工（TimeDivisionDeplexing，TDD）。12.1通信系統(tǒng)7信息科學(xué)導(dǎo)論按照不同分類準(zhǔn)則，通信系統(tǒng)可以有不同的分類結(jié)果：1.按消息的物理特征分類有電報(bào)系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、圖像通信系統(tǒng)等。2.按調(diào)制方式分類可將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸系統(tǒng)和調(diào)制傳輸系統(tǒng)?；鶐鬏斒菍⑽唇?jīng)調(diào)制的信號(hào)直接傳送，如音頻市內(nèi)電話、數(shù)字信號(hào)基帶傳輸?shù)取Ｕ{(diào)制傳輸是對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行調(diào)制以后再傳輸?shù)目偡Q。3.按傳輸信號(hào)的特征分類可分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。12.2通信系統(tǒng)分類8信息科學(xué)導(dǎo)論在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的場(chǎng)合，不需要交換系統(tǒng)。許多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信系統(tǒng)（連同它們的終端設(shè)備）兩兩連接構(gòu)成的通信網(wǎng)絡(luò)稱為全連接網(wǎng)。在這里，兩用戶之間雙向傳輸需要兩個(gè)通信系統(tǒng)，因此N個(gè)用戶的全連接網(wǎng)需要N(N-1)個(gè)通信系統(tǒng)，在雙向共享傳輸線路的情況時(shí)，需要鋪設(shè)N(N-1)/2條線路。顯然這很不經(jīng)濟(jì)。為了避免上述缺點(diǎn)，可以在通信節(jié)點(diǎn)之間設(shè)置轉(zhuǎn)接設(shè)備（交換機(jī)）。這樣形成的一種通信網(wǎng)如圖所示。星型接入網(wǎng)12.3交換系統(tǒng)9信息科學(xué)導(dǎo)論現(xiàn)在普遍使用的交換技術(shù)有電路交換(CS：CircuitSwitching，)和分組交換（PS：PacketSwitching）兩種。電路交換主要用在電話網(wǎng)中,電路交換在用戶發(fā)起通信請(qǐng)求時(shí)，就在它們之間立即建立起一條專用傳輸通路，并在通信過(guò)程中一直保持著。分組交換技術(shù)廣泛用于數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中，在這里，所傳信息被分割成數(shù)據(jù)塊（稱為分組，也叫包），信息以包為單位由信源送往信宿。數(shù)據(jù)在分組交換網(wǎng)中的傳送采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式。12.3交換系統(tǒng)10信息科學(xué)導(dǎo)論12.4通信網(wǎng)絡(luò)將眾多的通信系統(tǒng)按一定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組合在一起，實(shí)現(xiàn)某一區(qū)域范圍內(nèi)任意兩個(gè)終端用戶的相互連通，就構(gòu)成了通信網(wǎng)絡(luò)。通信網(wǎng)絡(luò)是通信系統(tǒng)的系統(tǒng)，由各種終端設(shè)備、交換設(shè)備、傳輸設(shè)備（包括復(fù)用器、連接器以及各種設(shè)備之間的傳輸線路）組成。除了這些硬件設(shè)備之外，還必須有控制和管理網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的軟件（如標(biāo)準(zhǔn)、信令、協(xié)議）。為了使通信網(wǎng)絡(luò)既能靈活地支持當(dāng)前的業(yè)務(wù)，又能適應(yīng)未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，必須建立一種恰當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)或規(guī)則。11信息科學(xué)導(dǎo)論12.4通信網(wǎng)絡(luò)目前具有一定規(guī)模的三大通信網(wǎng)絡(luò)是公眾電話網(wǎng)（PSTN，也稱市話網(wǎng)）、有線電視網(wǎng)（CATV）、計(jì)算機(jī)網(wǎng)：公眾電話網(wǎng)雖可高質(zhì)量地支持話音業(yè)務(wù)，但網(wǎng)絡(luò)的效率不高，不能很好地支持高速數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)，難以滿足快速發(fā)展的市場(chǎng)需求。有線電視網(wǎng)雖然實(shí)時(shí)性和寬帶能力較好，但是不支持雙向通信，無(wú)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)管理體系。目前基于IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸電視（IPTV）成為電信運(yùn)營(yíng)商和廣播電視部門普遍看好的新業(yè)務(wù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能很好地支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，符合通信技術(shù)數(shù)字化的要求，但目前在支持話音和圖象等通信業(yè)務(wù)方面，還需要進(jìn)一步解決實(shí)時(shí)性、業(yè)務(wù)質(zhì)量，安全性和高效管理等問(wèn)題。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度看，各種網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)層次上融合形成智能信息網(wǎng)絡(luò)是未來(lái)的發(fā)展方向。12信息科學(xué)導(dǎo)論12.4通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)分類（1）按業(yè)務(wù)分類可以將通信網(wǎng)劃分為電話網(wǎng)、電報(bào)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、傳真網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、蜂窩移動(dòng)電話網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)（Internet）等。（2）

按傳輸手段分類可以分為電纜網(wǎng)、光纖網(wǎng)、短波通信網(wǎng)、微波中繼網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)等。（3）

按照傳輸信號(hào)的形式分類可分為模擬通信網(wǎng)、數(shù)字通信網(wǎng)和模擬/數(shù)字混合通信網(wǎng)。（4）

按使用范圍分類按照網(wǎng)絡(luò)覆蓋的物理范圍來(lái)劃分，通信網(wǎng)絡(luò)可以分為本地網(wǎng)、國(guó)內(nèi)網(wǎng)和國(guó)際網(wǎng)。（5）

按運(yùn)營(yíng)模式分類通信網(wǎng)按運(yùn)營(yíng)方式不同可劃分為公用網(wǎng)和專用網(wǎng)。（6）

按網(wǎng)絡(luò)功能分類通信網(wǎng)的功能層次由幾部分完成：傳送網(wǎng)（包括骨干傳送網(wǎng)和接入網(wǎng)）、業(yè)務(wù)網(wǎng)、支撐網(wǎng)（包括信令網(wǎng)、同步網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)）等。13信息科學(xué)導(dǎo)論（一）世界移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的五個(gè)階段模擬蜂窩移動(dòng)通信階段改進(jìn)完善階段初級(jí)發(fā)展階段早期發(fā)展階段數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信階段

12.4移動(dòng)通信網(wǎng)14信息科學(xué)導(dǎo)論早期發(fā)展階段時(shí)期：20世紀(jì)20年代至40年代。特點(diǎn)：專用系統(tǒng)，工作頻率較低，數(shù)量少。初級(jí)發(fā)展階段時(shí)期：40年代中期至60年代初期。特點(diǎn)：開(kāi)始向公用移動(dòng)通信網(wǎng)過(guò)渡，人工接續(xù)，網(wǎng)絡(luò)容量較小。12.4移動(dòng)通信網(wǎng)改進(jìn)完善階段時(shí)期：60年代中期至70年代中期。特點(diǎn)：大區(qū)制、中小容量，使用450MHz頻段，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)選頻與自動(dòng)接續(xù)。15信息科學(xué)導(dǎo)論模擬蜂窩階段時(shí)期：70年代中期至80年代中期。特點(diǎn)：蜂窩網(wǎng)、小區(qū)制的蜂窩概念的新體制，實(shí)現(xiàn)了頻率再利用，有效地解決了公用移動(dòng)通信系統(tǒng)要求大容量與頻率資源有限的矛盾，大大提高了系統(tǒng)容量。12.4移動(dòng)通信網(wǎng)數(shù)字蜂窩階段

GSM:時(shí)期：GSM系統(tǒng)1991年7月開(kāi)始投入商用。代表:歐洲推出的泛歐數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)(GSM)體制特點(diǎn)：頻譜利用率高，可大大提高系統(tǒng)容量。CDMA:時(shí)期：IS-95CDMA系統(tǒng)1995年投入運(yùn)營(yíng)。代表:美國(guó)高通公司設(shè)計(jì)特點(diǎn)：頻譜利用率更高，系統(tǒng)容量更大。16信息科學(xué)導(dǎo)論（二）未來(lái)移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展手機(jī)成為綜合信息平臺(tái)更加普及技術(shù)融合與網(wǎng)絡(luò)融合三、

移動(dòng)通信與移動(dòng)通信網(wǎng)

2010年全球用戶達(dá)40億。智能移動(dòng)電話將是發(fā)展方向，移動(dòng)電話不只是語(yǔ)音通信工具，將成為移動(dòng)信息收集和處理平臺(tái)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將成為重要應(yīng)用，固定電話網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將融合。12.4移動(dòng)通信網(wǎng)17信息科學(xué)導(dǎo)論2008年6月國(guó)務(wù)院決定：中國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商由六家（中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)網(wǎng)通、中國(guó)鐵通和中國(guó)衛(wèi)通）合并為三家。中國(guó)電信集團(tuán)公司(ChinaUnitedTelecommunicationsCorp.，簡(jiǎn)稱：中國(guó)電信集團(tuán))，業(yè)務(wù)范圍：CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)+固定電話網(wǎng)+CDMA20003G網(wǎng)。中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)公司（聯(lián)通與原中國(guó)網(wǎng)通合并）(ChinaUnitedNetworkCommunicationsCorp.,簡(jiǎn)稱：中國(guó)新聯(lián)通集團(tuán))，業(yè)務(wù)范圍：GSM移動(dòng)通信網(wǎng)+固定電話網(wǎng)+WCDMA3G網(wǎng)。中國(guó)移動(dòng)通信有限公司(ChinaMobileCommunicationsCorp.,簡(jiǎn)稱：中國(guó)移動(dòng)通信)（與原中國(guó)鐵通合并），業(yè)務(wù)范圍：GSM移動(dòng)通信網(wǎng)+固定電話網(wǎng)+TD-SCDMA3G網(wǎng)。（注：中國(guó)衛(wèi)星通信集團(tuán)公司并入航天產(chǎn)業(yè)集團(tuán)，退出電信運(yùn)營(yíng)行業(yè)。）（三）中國(guó)新三大移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商12.4移動(dòng)通信網(wǎng)18信息科學(xué)導(dǎo)論（四）我國(guó)移動(dòng)通信的技術(shù)進(jìn)步2000年５月，我國(guó)提出的TD-SCDMA移動(dòng)通信體制被國(guó)際電聯(lián)確認(rèn)為第三代移動(dòng)通信三大國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之一。2002年啟動(dòng)后3G（B3G）技術(shù)開(kāi)發(fā)（或稱4G），重點(diǎn)攻關(guān)無(wú)線寬帶、高速率、省電的移動(dòng)通信新體制，爭(zhēng)取在下一代移動(dòng)通信技術(shù)方面能走在世界前列。12.4移動(dòng)通信網(wǎng)19信息科學(xué)導(dǎo)論800MHz、900MHz頻段：已分別分配給GSM和CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)。

GSM系統(tǒng)：下行:（基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收）935～960MHz上行:（移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收）890～915MHzCDMA系統(tǒng)：下行：（基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收）869～894MHz上行：（移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收）824～849MHz1800MHz頻段：

1710～1785MHz/1805～1880MHz和1865～1800MHz/1945～1960MHz2000MHz頻段：第三代移動(dòng)通信使用頻段。下行：2110～2170MHz，2300~2400MHz上行：1900～1980MHz衛(wèi)星移動(dòng)通信業(yè)務(wù)段:1525～1530MHz，1610～1626.5MHz，1980～2010MHz，2170～2200MHz，2483.5～2500MHz，2500～2520MHz，2670～2690MHz1、移動(dòng)通信系統(tǒng)的工作頻段

（五）蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)12.4移動(dòng)通信網(wǎng)20信息科學(xué)導(dǎo)論2.移動(dòng)通信蜂窩結(jié)構(gòu)至其他交換機(jī)服務(wù)區(qū)域交換機(jī)PSTN至其他PSTN移動(dòng)通信系統(tǒng)（五）蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)基地臺(tái)移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)交接中心12.4移動(dòng)通信網(wǎng)21信息科學(xué)導(dǎo)論2.為什么要?jiǎng)澐殖伞胺涓C”呢？

一個(gè)蜂窩內(nèi)放置一個(gè)基站，即放置一臺(tái)收、發(fā)信機(jī)，工作在某一頻道。以當(dāng)前的技術(shù)條件，一個(gè)頻道內(nèi)最多可容納約30個(gè)用戶。如果采用圖（a）所示的大蜂窩，則在這一地區(qū)可以有30個(gè)用戶接入。如果這一地區(qū)的人口密度特大，處在車站、機(jī)場(chǎng)等人流中心，那么就只有把蜂窩面積劃小。每一個(gè)小蜂窩內(nèi)都可以有30個(gè)人打電話，10個(gè)小蜂窩就可以增加至300人接入容量了，因而就將網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)成圖（b）所示的無(wú)線覆蓋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)了。人口越密，蜂窩越小，微微蜂窩的直徑只有幾十米。（五）蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)12.4移動(dòng)通信網(wǎng)22信息科學(xué)導(dǎo)論3.移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與功能

GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（五）蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)12.4移動(dòng)通信網(wǎng)23信息科學(xué)導(dǎo)論基站收發(fā)信臺(tái)BTS基站控制器BSC網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS基站子系統(tǒng)BSS歸屬位置寄存器HLR鑒權(quán)中心AUC設(shè)備號(hào)識(shí)別寄存器EIR移動(dòng)交換中心MSC訪問(wèn)位置寄存器VLR操作維護(hù)子系統(tǒng)OMS移動(dòng)通信系統(tǒng)組成手機(jī)12.4移動(dòng)通信網(wǎng)24信息科學(xué)導(dǎo)論移動(dòng)通信要完成用戶間的通信比固定通信要復(fù)雜得多。主要不同是它必須有兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)：訪問(wèn)位置寄存器（VLR）和歸屬位置寄存器（HLR）。所有處在交換機(jī)連接的各小區(qū)之內(nèi)的手機(jī)用戶，只要接通了電源，都將定時(shí)發(fā)信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，并會(huì)將用戶參數(shù)記錄在所在區(qū)域的VLR中；網(wǎng)絡(luò)也會(huì)不斷發(fā)信號(hào)告之手機(jī)：現(xiàn)在處在何小區(qū)、何服務(wù)區(qū)，及有關(guān)參數(shù)等。用戶識(shí)別和鑒權(quán)是負(fù)責(zé)審查用戶合法性的功能模塊。HLR是屬于某一地區(qū)的數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄本地區(qū)所有開(kāi)戶的手機(jī)用戶數(shù)據(jù)，例如在武漢開(kāi)戶的手機(jī)用戶數(shù)據(jù)都記錄在武漢地區(qū)的HLR中。HLR與各地交換機(jī)之間通過(guò)七號(hào)信令網(wǎng)不間斷聯(lián)系、交換數(shù)據(jù)，各移動(dòng)臺(tái)的即時(shí)位置均須報(bào)告HLR并記錄在案。3.移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與功能網(wǎng)絡(luò)功能：12.4移動(dòng)通信網(wǎng)25信息科學(xué)導(dǎo)論通信過(guò)程實(shí)例：

假設(shè)武漢某用戶A漫游在北京奧運(yùn)村，北京一移動(dòng)用戶B在飛機(jī)場(chǎng)呼叫A，其呼叫過(guò)程是如何建立呢?B撥出A的手機(jī)號(hào)碼，號(hào)碼由飛機(jī)場(chǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)基站接收經(jīng)基站控制器送機(jī)場(chǎng)交換機(jī)MSC1;MSC1經(jīng)號(hào)碼分析確認(rèn)該號(hào)碼為武漢用戶之后，經(jīng)七號(hào)信令網(wǎng)查詢武漢的HLR;HLR告之A在北京的位置（假設(shè)屬北京MSC2服務(wù)區(qū)中的Q蜂窩小區(qū)），之后，MSC1經(jīng)信令網(wǎng)通知MSC2，由MSC2經(jīng)BSC向正在Q小區(qū)中的A發(fā)起呼叫;A摘機(jī)，B、A便建立了一條數(shù)據(jù)鏈路，實(shí)現(xiàn)通話。

12.4移動(dòng)通信網(wǎng)26信息科學(xué)導(dǎo)論1.集群移動(dòng)通信

集群移動(dòng)通信為大區(qū)制移動(dòng)通信。由調(diào)度臺(tái)、基站、移動(dòng)臺(tái)、控制中心組成。特點(diǎn):

只有一個(gè)基站，天線高度為幾十米至百余米，覆蓋半徑為30千米，發(fā)射機(jī)功率可高達(dá)200瓦。用戶數(shù)約為幾十至幾百，最多可達(dá)數(shù)萬(wàn)?？梢允擒囕d臺(tái)，也可是以手持臺(tái)。它們可以與基站通信，也可通過(guò)基站與其它移動(dòng)臺(tái)及市話用戶通信，基站與市站有線網(wǎng)連接。（六）移動(dòng)通信的其他類型12.4移動(dòng)通信網(wǎng)27信息科學(xué)導(dǎo)論2.衛(wèi)星移動(dòng)通信

衛(wèi)星移動(dòng)通信有多種體制，可采用赤道固定衛(wèi)星，也可以采用中低軌道的多顆星座衛(wèi)星轉(zhuǎn)接。衛(wèi)星移動(dòng)通信的代表是銥星系統(tǒng)。銥星系統(tǒng)：是美國(guó)摩托羅拉公司提出的完全依靠衛(wèi)星提供聯(lián)絡(luò)的全球個(gè)人通信方式，它能突破現(xiàn)有基于地面的蜂窩無(wú)線通信的局限，通過(guò)太空向任何地區(qū)、任何人提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、傳真及尋呼信息。銥星系統(tǒng)是由66顆由無(wú)線鏈路相連的衛(wèi)星（外加6顆備用衛(wèi)星）組成的一個(gè)空間網(wǎng)絡(luò)。設(shè)計(jì)時(shí)原定發(fā)射77顆衛(wèi)星，因銥原子外圍有77個(gè)電子，故取名為銥衛(wèi)星通信系統(tǒng)。（六）移動(dòng)通信的其它類型12.4移動(dòng)通信網(wǎng)28信息科學(xué)導(dǎo)論銥星系統(tǒng)在技術(shù)上獲得了非凡的成功，但在市場(chǎng)上它競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)地面GSM、CDMA系統(tǒng)。銥星系統(tǒng)投入商業(yè)運(yùn)行不到一年，1999年8月13日銥星公司向紐約聯(lián)邦法院提出了破產(chǎn)保護(hù)。半年后的2000年3月18日，銥星公司正式破產(chǎn)。銥星手機(jī)銥星成了世界科技史上最了不起的、也是最可惜的科技項(xiàng)目之一!銥星后話：66顆衛(wèi)星在天上自己飛了幾年，于2001年被一家私募基金公司（PrivateEquity）以兩千五百萬(wàn)美元的低價(jià)買下，不到銥星整個(gè)投資六十億美元的1%。作為一個(gè)與摩托羅拉無(wú)關(guān)的私營(yíng)公司，銥星居然起死回生，據(jù)報(bào)導(dǎo)2007年已實(shí)現(xiàn)近三億美元的營(yíng)業(yè)額和五千萬(wàn)的利潤(rùn)。12.4移動(dòng)通信網(wǎng)29信息科學(xué)導(dǎo)論3.無(wú)繩電話

無(wú)繩電話是對(duì)于室內(nèi)外慢速移動(dòng)的手持終端的通信，特點(diǎn)是小功率、通信距離近、輕便。它們可以點(diǎn)到點(diǎn)通信，或者與市話用戶進(jìn)行單向或雙方向的通信。（六）移動(dòng)通信的其它類型12.4移動(dòng)通信網(wǎng)30信息科學(xué)導(dǎo)論（一）GPS系統(tǒng)組成（由美國(guó)軍方經(jīng)營(yíng)）

GPS系統(tǒng)由三大部分組成:GPS衛(wèi)星星座、地面控制部分、用戶部分——GPS信號(hào)接收機(jī)。GPS系統(tǒng)組成地面控制部分Text衛(wèi)星星座TextTextGPS信號(hào)接收機(jī)Text12.5GPS系統(tǒng)31信息科學(xué)導(dǎo)論

1.GPS衛(wèi)星星座在用GPS信號(hào)導(dǎo)航定位解算時(shí)，地面站為了計(jì)算三維坐標(biāo)，必須觀測(cè)4顆以上的GPS衛(wèi)星，以獲得定位星座。

GPS衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座，記作（21+3）GPS星座24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)(每個(gè)軌道面4顆)，此外,還有4顆有源備份衛(wèi)星在軌運(yùn)行。

衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可觀測(cè)到4顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何座標(biāo)圖形，這就提供了在時(shí)間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰Γㄒ唬〨PS系統(tǒng)組成

12.5GPS系統(tǒng)32信息科學(xué)導(dǎo)論2.地面控制部分

地面控制部分由一個(gè)主控站，5個(gè)全球監(jiān)測(cè)站和3個(gè)地面控制站組成。監(jiān)測(cè)站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測(cè)量到所有可見(jiàn)衛(wèi)星的接受機(jī)。監(jiān)測(cè)站將取得的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，包括電離層和氣象數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)初步處理后，傳送到主控站。主控站設(shè)在范登堡空軍基地。主控站從各監(jiān)測(cè)站收集跟蹤數(shù)據(jù)，計(jì)算出衛(wèi)星的軌道和時(shí)鐘參數(shù)，然后將結(jié)果送到3個(gè)地面控制站。地面控制站在每顆衛(wèi)星運(yùn)行至上空時(shí)，把這些導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對(duì)每顆GPS衛(wèi)星每天一次，并在衛(wèi)星離開(kāi)注入站作用范圍之前進(jìn)行最后的注入。如果某地面站發(fā)生故障,那么在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息還可用一段時(shí)間，但導(dǎo)航精度會(huì)逐漸降低。

（一）GPS系統(tǒng)組成

12.5GPS系統(tǒng)33信息科學(xué)導(dǎo)論3.GPS信號(hào)接收機(jī)

主要功能:接收機(jī)跟蹤、捕獲衛(wèi)星信號(hào)后，測(cè)量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率，解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)中的微處理計(jì)算機(jī)就可按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。

（一）GPS系統(tǒng)組成

美國(guó)士兵使用的

GPS定位儀12.5GPS系統(tǒng)34信息科學(xué)導(dǎo)論（二）GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用

GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)1定位精度高

功能多2觀測(cè)時(shí)間短

3可提供三維坐標(biāo)

4操作簡(jiǎn)便

5全天候

作業(yè)

12.5GPS系統(tǒng)35信息科學(xué)導(dǎo)論GPS系統(tǒng)的應(yīng)用：

GPS系統(tǒng)的應(yīng)用授時(shí)校頻GPS時(shí)間系統(tǒng)Text導(dǎo)航

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