4現(xiàn)代通信系統(tǒng)2課件

《通信工程專業(yè)概論》7/21/2023《通信工程專業(yè)概論》7/21/20231《通信工程專業(yè)概論》

第五講

現(xiàn)代通信系統(tǒng)（2）7/21/202321數(shù)字微波與衛(wèi)星通信系統(tǒng)1.1數(shù)字微波通信系統(tǒng)1.2通信衛(wèi)星1.3衛(wèi)星通信系統(tǒng)1.4數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)1.5衛(wèi)星地球站7/21/202331.1數(shù)字微波通信系統(tǒng)7/21/20234

微波通信是依靠空間電磁波來傳遞信息的一種通信方式。無線電磁波是以頻率或波長來分類的。微波通信的頻段及特點7/21/20235數(shù)字微波通信系統(tǒng)方框圖數(shù)字微波通信系統(tǒng)組成7/21/20236天線饋線系統(tǒng)(a)同軸電纜天線饋線系統(tǒng)；(b)圓波導(dǎo)天線饋線系統(tǒng)數(shù)字微波通信系統(tǒng)饋線系統(tǒng)7/21/20237

1.微波傳播的電波特性

2.微波信號傳輸線路中的余隙概念

微波傳輸線路地面反射和大氣折射示意圖3.數(shù)字微波信道的干擾和噪聲7/21/202381.抗衰落的技術(shù)

①自動增益控制(AGC)技術(shù)；②頻率分集技術(shù)；③空間分集技術(shù)；④自適應(yīng)均衡技術(shù)；⑤交叉極化干擾補償技術(shù)。數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的主要技術(shù)7/21/202392.數(shù)字微波實用的調(diào)制解調(diào)技術(shù)差分編碼變換；糾錯編碼變換；網(wǎng)格編碼(TCM)調(diào)制；采用維特比譯碼實現(xiàn)解調(diào)。數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的主要技術(shù)7/21/2023103.分集技術(shù)4.非線性失真補償技術(shù)5.微波傳輸新技術(shù)①提高調(diào)制的狀態(tài)數(shù)及嚴(yán)格限帶。②采用更復(fù)雜的糾錯編碼技術(shù)降低系統(tǒng)誤碼率。③網(wǎng)格編碼調(diào)制及維特比檢測技術(shù)。④高性能、全數(shù)字化的二維時域均衡技術(shù)。⑤多載波的并聯(lián)傳輸技術(shù)。⑥采用多重空間分集接收、發(fā)端功放非線性預(yù)校正、自適應(yīng)正交極化干擾消除電路等技術(shù)。數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的主要技術(shù)7/21/2023111.2通信衛(wèi)星7/21/2023121.地球衛(wèi)星軌道同步通信衛(wèi)星地球衛(wèi)星的幾種軌道2.同步通信衛(wèi)星7/21/202313

通信衛(wèi)星的組成

同步通信衛(wèi)星：控制分系統(tǒng)；通信分系統(tǒng)；遙測指令分系統(tǒng)；電源分系統(tǒng)；溫控分系統(tǒng)等組成。7/21/2023147/21/2023151.3衛(wèi)星通信系統(tǒng)7/21/202316衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成發(fā)端地面站收端地面站上行線下行線通信衛(wèi)星7/21/202317衛(wèi)星通信線路的組成7/21/202318衛(wèi)星通信的特點衛(wèi)星通信一般為恒參信道,信道特性穩(wěn)定。覆蓋面積大,通信距離遠(yuǎn)。設(shè)站靈活,容易實現(xiàn)多址通信。通信容量大,傳送的業(yè)務(wù)類型多。電路使用費用與通信距離無關(guān)。建站快,投資省。要求衛(wèi)星嚴(yán)格,有高可靠性、長壽命。通信地球站設(shè)備較復(fù)雜、龐大。衛(wèi)星傳輸信號有延遲。7/21/202319衛(wèi)星通信傳輸線路性能參數(shù)

1.全向有效輻射功率2.傳播衰耗3.傳播方程4.接收地面站性能指數(shù)5.C/T值與S/N6.門限電平7/21/202320衛(wèi)星傳輸信號的幾種信號處理技術(shù)

數(shù)字信號基帶處理：糾錯編碼技術(shù)和擾碼處理技術(shù)外。還有以下幾種信號處理技術(shù)。1能量擴散技術(shù)2預(yù)加重3加權(quán)7/21/2023211.4數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)7/21/202322數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)的概念

數(shù)字通信時代，地面通信已基本上實現(xiàn)了IDN(綜合數(shù)字網(wǎng)),因此對衛(wèi)星(地面站的終端信號衛(wèi)星基帶信號)都基本上使用數(shù)字信號,稱為數(shù)字基帶信號。

7/21/202323多址方式

多址方式是指在衛(wèi)星覆蓋區(qū)內(nèi)的多地球站,通過一顆衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)信號,建立以地球站為站址的兩址或多址間的通信。這里的多址是指在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶的射頻信道的復(fù)用。1.頻分多址(FDMA)方式所謂頻分多址，是指按地面站分配的射頻不同來區(qū)別地球站的站址，使各地球站的地址頻率,在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶內(nèi)不發(fā)生重疊，而且還要留有保護(hù)頻帶。7/21/202324頻分多址方式7/21/202325頻分多址方式的頻率配置7/21/2023262.時分多址(TDMA)方式是指用時間的間隙來區(qū)別地球的站址，各地球站的信號只在規(guī)定的時隙通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器。時分多址方式7/21/202327時分多址系統(tǒng)的組成7/21/202328時分多址系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)7/21/2023293.空分多址(SDMA)方式是以衛(wèi)星天線指向地面的波束來區(qū)別站址的。4.碼分多址(CDMA)方式是用碼型來區(qū)別地球站站址。7/21/2023301.5衛(wèi)星地球站7/21/202331地球站組成

主要由天饋分系統(tǒng)、發(fā)射機分系統(tǒng)、接收機分系統(tǒng)、通信終端分系統(tǒng)、監(jiān)控管理及電源分系統(tǒng)組成。7/21/202332其他數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)1.星上信號處理衛(wèi)星通信系統(tǒng)星上信號處理衛(wèi)星通信采用了星上信號處理的最新技術(shù),相當(dāng)于把地面通信交換中心搬到衛(wèi)星上去,使系統(tǒng)的通信、交換、測控一體化——空中立體化。美國于1993年發(fā)射上天的ACTS高級通信衛(wèi)星系統(tǒng)就采用了這種技術(shù)。7/21/2023332.VSAT會議電視系統(tǒng)會議電視是指將活動圖像信號進(jìn)行數(shù)字壓縮，以較低的速率在VSAT衛(wèi)星信道上同時傳輸圖像和語聲信號。會議電視為點對點的通信，一般采用SCPC方式。只有在開會時，每個終端才與網(wǎng)中一個用戶終端共用一對雙向信道。當(dāng)停止時可將信道轉(zhuǎn)交VSAT系統(tǒng)開展其他業(yè)務(wù)，實現(xiàn)資源共享。7/21/2023343事衛(wèi)星通信系統(tǒng)海事衛(wèi)星(INMARSAT)系統(tǒng)能對海、陸、空中的移動體提供靜止衛(wèi)星通信。由地球段和空間段組成,操作中心設(shè)在倫敦,控制中心設(shè)在華盛頓和達(dá)姆斯特。另外還有跟蹤、遙測和指令地球站,通信網(wǎng)絡(luò)控制地球站和數(shù)量龐大的船舶地球站。系統(tǒng)的空間部分由分布在大西洋、印度洋、太平洋三個區(qū)域上空的衛(wèi)星組成,以形成覆蓋全球的通信網(wǎng)。7/21/202335非同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)1.低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)(LEO)一般都由多頻衛(wèi)星組成衛(wèi)星通信網(wǎng)。衛(wèi)星離地面高度大約在1000km左右,其運轉(zhuǎn)周期一般為幾小時。衛(wèi)星天線波束覆蓋地面小區(qū),在地球表面飛速移動,一個用戶看到每顆衛(wèi)星的時間只有幾分鐘或十幾分鐘,因此存在信號越區(qū)切換的問題。2.中軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)(MFE)中軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)的軌道高度大約在1,0000km左右。發(fā)射10多顆衛(wèi)星,就可構(gòu)成全球通信。7/21/2023362數(shù)字移動通信系統(tǒng)2.1移動通信概述2.2蜂窩數(shù)字移動通信(GSM)7/21/2023372.1移動通信的概念7/21/2023381移動通信概念：

是指通信的雙方，至少有一方在移動中進(jìn)行信息的交換。7/21/2023392.移動通信使用的頻段移動通信屬于無線通信的范疇。按照無線頻率的劃分它屬于VHF(甚高頻)和UHF(特高頻)直至到微波頻段，一般分配為150MHz，450MHz，800MHz，900MHz以及1.8GHz等，這些頻段為公用移動通信使用頻段。

這些頻段是寶貴的空間資源，無線電廣播、電視、飛機導(dǎo)航、部隊等各種移動通信，都要利用這一資源。7/21/202340

2.2蜂窩移動通信概述7/21/2023411.移動通信系統(tǒng)組成

7/21/2023422.蜂窩移動通信無線覆蓋區(qū)結(jié)構(gòu)1)大區(qū)制在一個基站天線覆蓋區(qū)內(nèi)的移動用戶,只能在此區(qū)域完成聯(lián)絡(luò)與控制。2)小區(qū)制整個業(yè)務(wù)區(qū)(服務(wù)區(qū))劃分為若干小區(qū),在小區(qū)中分別設(shè)置基站,負(fù)責(zé)本小區(qū)移動通信的聯(lián)絡(luò)控制。3)小區(qū)制的劃分方法考慮服務(wù)對象及頻率組不相互干擾等因素,小區(qū)制一般分為帶狀服務(wù)區(qū)和面狀服務(wù)區(qū)。4)蜂窩無線區(qū)移動通信網(wǎng)7/21/2023437/21/2023447/21/2023457/21/2023467/21/2023473.移動通信中的切換、交接與漫游7/21/202348

全球通的蜂窩移動通信網(wǎng)有一個制式的問題，如果是同一制式，很容易實現(xiàn)(切換)交接與漫游。世界上有多種制式的蜂窩移動通信系統(tǒng)，就數(shù)字移動通信而言，就有GSM,D-AMPS，D-NTT等。如模擬系統(tǒng)有AMPS和TACS制等。我國模擬系統(tǒng)曾經(jīng)采用TACS制，數(shù)字系統(tǒng)采用GSM制式。7/21/2023494移動通信分類尋呼系統(tǒng)：是一種較早的點對面覆蓋的單向呼叫系統(tǒng)。它由尋呼控制中心、基站和尋呼接收器(BP機)三部分組成。7/21/202350集群移動通信系統(tǒng)：是一種專用調(diào)度系統(tǒng),由控制中心、基站、調(diào)度臺、移動臺組成。7/21/202351無繩電話系統(tǒng)：是一種市話網(wǎng)延伸的雙工無線通信系統(tǒng)。它由基站和手機組成。以上三種移動通信系統(tǒng)都是借助于市話網(wǎng)來實現(xiàn)的。7/21/202352陸地蜂窩移動通信系統(tǒng)：公用的、廣泛采用的移動通信系統(tǒng)。它的信號類別可分為模擬移動通信系統(tǒng)和數(shù)字移動通信系統(tǒng)兩大類。7/21/202353衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)陸地移動通信中,在海洋、沙漠、森林、高山等處的蜂窩移動通信由于基站的位置不易選定,無線小區(qū)覆蓋很困難,只能利用衛(wèi)星的電波覆蓋,特別是對人煙稀少地區(qū)的通信只能用衛(wèi)星移動通信來實現(xiàn)。衛(wèi)星移動通信有兩種:靜止衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)系統(tǒng);低軌道的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。其他移動通信系統(tǒng)由于無線通信迅猛發(fā)展，移動通信應(yīng)用領(lǐng)域更廣，如在工業(yè)中應(yīng)用的IEEE802.116和藍(lán)牙技術(shù)的移動接入系統(tǒng)。7/21/202354GSM系統(tǒng)移動終端呼叫建立及位置更新舉例在移動通信中,呼叫建立及位置更新非常復(fù)雜,它包括了接口信道的信號編碼,基站信號強度檢測,移動交換中心的處理及信息交換等過程。