《通信工程專(zhuān)業(yè)概論》第五講現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析

1、通信工程專(zhuān)業(yè)概論第五講現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析1 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1.1 數(shù)字微波通信系統(tǒng) 微波通信是依靠空間電磁波來(lái)傳遞信息的一種通信方式。無(wú)線(xiàn)電磁波是以頻率或波長(zhǎng)來(lái)分類(lèi)的。微波通信的頻段及特點(diǎn)數(shù)字微波通信系統(tǒng)方框圖 數(shù)字微波通信系統(tǒng)組成天線(xiàn)饋線(xiàn)系統(tǒng)(a) 同軸電纜天線(xiàn)饋線(xiàn)系統(tǒng)； (b) 圓波導(dǎo)天線(xiàn)饋線(xiàn)系統(tǒng)數(shù)字微波通信系統(tǒng)饋線(xiàn)系統(tǒng) 1. 微波傳播的電波特性 2. 微波信號(hào)傳輸線(xiàn)路中 的余隙概念 微波傳輸線(xiàn)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 1. 抗衰落的技術(shù) 自動(dòng)增益控

2、制(AGC)技術(shù)； 頻率分集技術(shù)； 空間分集技術(shù)； 自適應(yīng)均衡技術(shù)； 交叉極化干擾補(bǔ)償技術(shù)。 數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的主要技術(shù) 2. 數(shù)字微波實(shí)用的調(diào)制解調(diào)技術(shù)差分編碼變換；糾錯(cuò)編碼變換；網(wǎng)格編碼(TCM)調(diào)制；采用維特比譯碼實(shí)現(xiàn)解調(diào)。 數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的主要技術(shù)3. 分集技術(shù)4. 非線(xiàn)性失真補(bǔ)償技術(shù)5. 微波傳輸新技術(shù) 提高調(diào)制的狀態(tài)數(shù)及嚴(yán)格限帶。 采用更復(fù)雜的糾錯(cuò)編碼技術(shù)降低系統(tǒng)誤碼率。 網(wǎng)格編碼調(diào)制及維特比檢測(cè)技術(shù)。 高性能、 全數(shù)字化的二維時(shí)域均衡技術(shù)。 多載波的并聯(lián)傳輸技術(shù)。 采用多重空間分集接收、發(fā)端功放非線(xiàn)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)1.2

3、通信衛(wèi)星1. 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 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(cè)指令分系統(tǒng)； 電源分系統(tǒng)； 溫控分系統(tǒng)等組成。 1.3 衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成發(fā)端地面站收端地面站上行線(xiàn)下行線(xiàn)通信衛(wèi)星衛(wèi)星通信線(xiàn)路的組成衛(wèi)星通信的特點(diǎn) 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(shí)現(xiàn)多址通信。 通信容量大, 傳送的業(yè)務(wù)類(lèi)型多。 電路使用費(fèi)用與通信距離無(wú)關(guān)。 建站快, 投資省。 要求衛(wèi)星嚴(yán)格, 有高可靠性、 長(zhǎng)壽命。 通信地球站設(shè)備較復(fù)雜、 龐大。 衛(wèi)星傳輸信號(hào)有延遲。 衛(wèi)星通信傳輸線(xiàn)路性能

4、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/N 6. 門(mén)限電平衛(wèi)星傳輸信號(hào)的幾種信號(hào)處理技術(shù) 數(shù)字信號(hào)基帶處理：糾錯(cuò)編碼技術(shù)和擾碼處理技術(shù)外。還有以下幾種信號(hào)處理技術(shù)。 1 能量擴(kuò)散技術(shù) 2 預(yù)加重 3 加權(quán)1.4 數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)的概念 數(shù)字通信時(shí)代，地面通信已基本上實(shí)現(xiàn)了IDN(綜合數(shù)字網(wǎng)), 因此對(duì)衛(wèi)星(地面站的終端信號(hào)衛(wèi)星基帶信號(hào))都基本上使用數(shù)字信號(hào), 稱(chēng)為數(shù)字基帶信號(hào)。 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(guò)一顆衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào), 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)

5、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(lái)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。 頻分多址方式頻分多址方式的頻率配置 2. 時(shí)分多址(TDMA)方式 是指用時(shí)間的間隙來(lái)區(qū)別地球的站址，各地球站的信號(hào)只在規(guī)定的時(shí)隙通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器。 時(shí)分多址方式時(shí)分多址系統(tǒng)的組成時(shí)分多址系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu) 3. 空分多址(SDMA)方式 是以衛(wèi)星天線(xiàn)指向地面的波束來(lái)區(qū)別站址的。 4. 碼分多址(CDMA)方式 是用碼型來(lái)區(qū)別地球站站址。1.5 衛(wèi)星地球站地球站組成 主要由天饋分系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)、 接

6、收機(jī)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。 其他數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)1. 星上信號(hào)處理衛(wèi)星通信系統(tǒng) 星上信號(hào)處理衛(wèi)星通信采用了星上信號(hào)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(cè)控一體化空中立體化。 美國(guó)于1993年發(fā)射上天的ACTS高級(jí)通信衛(wèi)星系統(tǒng)就采用了這種技術(shù)。2. VSAT會(huì)議電視系統(tǒng) 會(huì)議電視是指將活動(dòng)圖像信號(hào)進(jìn)行數(shù)字壓縮，以較低的速率在VSAT衛(wèi)星信道上同時(shí)傳輸圖像和語(yǔ)聲信號(hào)。 會(huì)議電視為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，一般采用SCPC方式。只有在開(kāi)會(huì)時(shí)，每個(gè)終端才與網(wǎng)中一個(gè)用戶(hù)終端共用一對(duì)雙向信道。當(dāng)停止時(shí)可將信道轉(zhuǎn)交VSAT系統(tǒng)開(kāi)展其他業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)資源共

7、享。3 事衛(wèi)星通信系統(tǒng) 海事衛(wèi)星(INMARSAT)系統(tǒng)能對(duì)海、陸、空中的移動(dòng)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(cè)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(gè)區(qū)域上空的衛(wèi)星組成, 以形成覆蓋全球的通信網(wǎng)。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1000 km左右, 其運(yùn)轉(zhuǎn)周期一般為幾小時(shí)。衛(wèi)星天線(xiàn)波束覆蓋地面小區(qū), 在地球表面飛速移動(dòng), 一個(gè)用戶(hù)看到每顆衛(wèi)星的時(shí)間只有幾分鐘或十幾分鐘, 因此

8、存在信號(hào)越區(qū)切換的問(wèn)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1,0000 km左右。發(fā)射10多顆衛(wèi)星, 就可構(gòu)成全球通信。 2 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)2.1 移動(dòng)通信概述2.2 蜂窩數(shù)字移動(dòng)通信(GSM)2.1 移動(dòng)通信的概念1 移動(dòng)通信概念： 是指通信的雙方，至少有一方在移動(dòng)中進(jìn)行信息的交換。 2. 移動(dòng)通信使用的頻段 移動(dòng)通信屬于無(wú)線(xiàn)通信的范疇。按照無(wú)線(xiàn)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150 MHz，450 MHz，800 MHz， 900 MHz 以及 1.8 GHz 等，這些頻段為公用移動(dòng)通信使用頻段。 這些頻段是

9、寶貴的空間資源，無(wú)線(xiàn)電廣播、電視、飛機(jī)導(dǎo)航、部隊(duì)等各種移動(dòng)通信，都要利用這一資源。 2.2 蜂窩移動(dòng)通信概述1. 移動(dòng)通信系統(tǒng)組成 2. 蜂窩移動(dòng)通信無(wú)線(xiàn)覆蓋區(qū)結(jié)構(gòu) 1) 大區(qū)制 在一個(gè)基站天線(xiàn)覆蓋區(qū)內(nèi)的移動(dòng)用戶(hù), 只能在此區(qū)域完成聯(lián)絡(luò)與控制。 2) 小區(qū)制 整個(gè)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(dòng)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(duì)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(wú)線(xiàn)區(qū)移動(dòng)通信網(wǎng) 3. 移動(dòng)通信中的切換、 交接與漫游 全球通的蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)有一個(gè)制式的問(wèn)題，如果是同一制式，很容易實(shí)現(xiàn)(切換)交

10、接與漫游。世界上有多種制式的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，就數(shù)字移動(dòng)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(guó)模擬系統(tǒng)曾經(jīng)采用TACS制，數(shù)字系統(tǒng)采用GSM制式。 4 移動(dòng)通信分類(lèi)尋呼系統(tǒng)：是一種較早的點(diǎn)對(duì)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(jī))三部分組成。集群移動(dòng)通信系統(tǒng)：是一種專(zhuān)用調(diào)度系統(tǒng), 由控制中心、基站、調(diào)度臺(tái)、移動(dòng)臺(tái)組成。 無(wú)繩 系統(tǒng)：是一種市話(huà)網(wǎng)延伸的雙工無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。它由基站和手機(jī)組成。 以上三種移動(dòng)通信系統(tǒng)都是借助于市話(huà)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 陸地蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)：公用的、廣泛采用的移動(dòng)通信系統(tǒng)。它的信號(hào)類(lèi)別可分為模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)和數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)兩大類(lèi)。 衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng) 陸地移動(dòng)通信中, 在海洋、沙漠、森林、高山等處的蜂窩移動(dòng)通信由于基站的位置不易選定, 無(wú)線(xiàn)小區(qū)覆蓋很困難, 只能利用衛(wèi)星的電波覆蓋, 特別是對(duì)人煙稀少地區(qū)的通信只能用衛(wèi)星移動(dòng)通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。 衛(wèi)星移動(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)