通信概论---各种通信系统概述

2,卫星通信系统的工作过程 在卫星A下的一个移动终端(主叫终端)将呼叫处于卫星B下的一个移动 终端或呼叫与卫星B下的某个关口站相连的固定网用户.其呼叫过程如下: (1)卫星移动终端开机后,便自动向其归属关口站发出移动终端开机通知 信息,并告知其具体所在位置.如果该机是处于备用(等待呼叫)状态,或 移动至一个偏远地区,则需要向归属关口站送一个更新信息,更新存储在归属 关口站中的此移动终端的位置信息. (2)移动用户向卫星移动终端(主叫终端)输入被叫号码. (3)卫星移动终端向该终端视线内的卫星发出一个包含该终端注册号码和被 叫终端号码的请求服务信息,并通过卫星将此信息传递到本地服务关口站, 以建立呼叫. (4)本地关口站又通过卫星线路分别向主叫终端和被叫终端的归属关口站发出 询问信息.如主叫和被叫终端是否有权使用此系统及其权限. (5)如双方都拥有使用权限,则系统将卫星信道分配给此主叫终端和被叫终端, 以供链接,并同时向被叫终端发起呼叫.如被叫是卫星移动通信系统中的一个卫 星移动终端,则由相应的卫星在卫星移动终端所在区间进行呼叫. (6)通话完毕后,主叫和被叫终端释放通信链路,并由本地关口站通过卫星链 路向双方的归属关口站发送相应的通信记录,以供主叫和被叫终端的归属关口 站使用.
移动通信网 移动通信网—— 蜂窝网
数字移动通信原理
数字移动通信中所采用的主要技术 1,多址联接技术 (1)FDMA (2)TDMA (3)CDMA 在移动通信系统中,通常使一种以上的多址方式,例如在下行 线路中使用TDMA方式,而在上行线路中使用FDMA方式. 2,语音与信道的编码技术 语音编码: GSM系统:规则脉冲激励长期预测编码(RPE—LTP) CDMA系统:激励线性预测编码(QCELP) 信道编码: 在GSM系统中,话音编码器输出为13kbit/s,为了提高纠错 能力,信道编码器在每一帧RPE中的182个重要比特中,加入4个尾比特 和3个奇偶检验比特,并对它们的复合信号进行1/2码率卷积编码.从而 构成378比特/20ms,此外还有未编码的78比特,则构成456bit/20ms, 即总比特特率为22.8kbit/s.GSM系统在误比特率为0.1的情况下,话音 质量下降不多.
3,调制解调技术 数字移动通信对数字调制解调技术的要求 (1)采用尽量窄的功率谱信号 (2)频谱效率高 (3)传输质量高 (4)采用差分检测方案 在实际的数字移动应用系统(包括数字蜂窝系统,集群系统,无绳 电话系统和个人通信系统)中,所使用的数字调制方案分为两种:线性 调制技术和恒包络调制.在GSM系统中,采用GMSK方案. 4,抗干扰技术 (1)邻道干扰 邻道干扰是指相邻或相近的频道信号所造成的干扰,相邻频道 可以是相隔几个或几十个频道. (2)远近效应 两个移动台与基站的距离不同,而以相同的频率发送信号,近 端对远端的干扰. (3)同频干扰 (4)互调干扰
地面微波接力
两个地面站之间直线传送 距离: 距离:50 -100 km
地面站之间的直 视线路 微波传送 塔
地 球
微波终端站 主干线 支线 微波分路站 微波中继站
数字微波中继通信线路示意图
终端站 微波收 发信设备 调制-解调 设备 时分复 用设备 市内电话局
天线馈线系统
天线馈线系统
终端站 微波收 发信设备 调制-解调 设备 时分复 用设备
光纤传输原理
光从一种介质入射到另一种介质时会产生 折射.折射量取决于两种介质的折射率. 折射.折射量取决于两种介质的折射率. 当入射角≥临界值时产生全反射,不会泄漏. 临界值时产生全反射 当入射角 临界值时产生全反射,不会泄漏.
光纤:纤芯 折射率高 玻璃包层-折射率低 折射率高, 光纤:纤芯-折射率高,玻璃包层 折射率低
收信 发信 中间站 长途电信局 或微波站 长途电信局 或微波站
市内电话局
用户终端 甲地
用户终端 乙地
数字微波通信系统方框图
中频入
时 延 均 衡
Baidu Nhomakorabea中 放
发 信 混 频
单 向 器
射 频 功 放
分 射频出 路 滤 波
发信 本振
发信机原理放框图
射频入
分 路 滤 波
低 噪 声 放 大
边 带 滤 波
收 信 混 频
GSM数字移动通信系统 数字移动通信系统
SIM卡
无线传输比固定传输更易被窃听,如果不提供特别的保护措施,很容易 被窃听或被假冒一个注册用户.八十年代的模拟系统深受其害,令到用户利 益受损,因此GSM首先引入了SIM卡技术,从而使GSM在安全方面得到了极 大改进. 它通过鉴权来防止未授权的接入,这样保护了网络运营者和用户不被假 冒的利益;通过对传输加密可以防止在无线信道上被窃听,从而保护了用户 的隐私;另外,它以一个临时代号替代用户标识,使第三方无法在无线信道 上跟踪GSM用户,而且这些保密机制全由运营者进行控制,用户不必加入更 显安全. 由于在GSM通信中引入了SIM卡的技术,使无线电通信从不保密的禁区解 放出来,只要客户手持一卡,可以实现走遍世界的愿望.
前 置 中 放
中 频 滤 波
时 延 均 衡
主 中频出 中 放
收信 本振
收信机原理放框图
卫星移动通信系统 卫星通信的概念
所谓卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站,转发地球上任意 两个或多个地球站之间用于进行通信的无线电波. 1, 通信卫星的分类: (1)无源卫星和有源卫星 1 (2)静止卫星(同步卫星)和运动卫星(非同步卫星) 目前,通信中最为广泛应用的是有源静止卫星. 2,静止卫星 在赤道上空35800km附近圆形轨道上的卫星,运动方向和地球 一致,且绕地球一周的时间与地球自转周期相同.以静止卫星作为 中继站所组成的通信系统成为同步卫星通信系统.
各种通信系统概述
光纤通信系统 数字微波通信系统 卫星通信系统 移动通信系统
光纤——依靠光脉冲传输数据 依靠光脉冲传输数据 光纤 特点
传输带宽高, 传输带宽高,通信容量大 传输损耗小, 传输损耗小,适合长距离传输 抗干扰性能极好, 抗干扰性能极好,保密性好 轻便 单向传输, 单向传输,双向传输时需两根光纤
光纤通信传输系统的构成
PCM 复用 设备
光 端 机
光缆
光 中 继 器
光缆
光 端 机
PCM 复用 设备
光通信系统
光发射机的基本原理
输入盘 发送盘 ATC 光 源 光 监 测 光纤
均 衡
码型 变换
扰 码
编 码
驱 动
时钟
APC
告警 输出
光接收机的基本原理
接收盘 光纤 均 衡 器 判 决 器 输出盘 输出至 电端机
2. 数字信号微波传输的特点 与模拟微波传输相比,数字微波传输具有如下特点: (1)抗干扰能力强,线路噪声不积累; (2)便于组成数字通信网; (3)保密性强; (4)设备的体积小,重量轻,功耗低.
数字微波通信系统的构成
数字微波中继通信线路是由线路两端的终端站,若干中继站及分 路站构成,如图示. 数字微波通信系统的基本构成原理如图所示,从图中可以看出, 数字微波通信系统由两端的终端站,天线馈线系统以及中继站构成.
同步轨道卫星体动通信原理 1,一般结构 (1)同步轨道(GEO)卫星 (2)关口站(MGS) (3)网络控制中心(NCC) 2,不同轨道卫星移动通信系统的通信信道 (1)单星GEO卫星移动通信系统 (2)无星际链路的多星GEO卫星移动通信系统 MT1---卫星---MGS---卫星----MT2 (3)有星际链路的多星GEO卫星通信系统 MT1---MT1----卫星1----卫星2-----MT2 1---2-----MT2 6.3.4 中,低轨卫星移动通信系统 传统GEO卫星移动通信系统的卫星轨道高,链路损耗大,对用户终 端的要求高,因此这种GEO卫星星座手持机直接同卫星通信的技术难度 大,同时由于链路距离长,传输时延长,不利于卫星移动终端之间进行 双跳通信.而轨道高度较低的中,低轨(MEO,LEO)卫星移动通信系 统,其链路损耗小,因而对用户终端的要求有所降低,同时由于其传输 时延较短,这样在一个卫星移动终端到另一个卫星移动通信终端之间允 许采用双跳通信,这样便无需采用复杂的星上交换处理技术.
光电 检测器
前置 放大器
主放 大器
解 解 码 扰
编 码
自动增 益控制 电路
时钟恢 复电路
数字微波通信系统
微波通信的概念
电磁波频谱排列 频率 3~30kHz 30~300kHz 300~3000kHz 3~30MHz 30~300MHz 频段名称 VLF甚低频 LF低频 MF中频 HF高频 VHF甚高频 频率 300~3000MHz 频段名称 UHF特高频 3~30GHz 30~300GHz SHF超高频 EHF极高频 微 波 微波是指频率为300MHz~300GHz的电磁波,其对应的的波长为1m~1mm. 微波通信:利用微波波段的电磁波进行通信的一种通信方式,数字微波通信 则是利用微波波段的电磁波传输数字信息的一种通信方式. 1.特点 (1)频带宽,通信容量大 (2)适于传送宽频带信号 (3)采用中继传输方式
低轨卫星移动系统:5000~1500km 中轨卫星通信系统:5000~13000km 同步轨道卫星通信系统:35786.6KM 高椭圆轨道通信通信: 远地点 > 40000KM
移动通信 移动通信的基本概念
移动通信是指通信双方或至少其中一方在运动状态中进行信息传递的 通信方式. 移动通信与固定通信方式不同,具有如下特点: 移动通信与固定通信方式不同,具有如下特点 1,电磁传播环境极其恶劣 2,移动台所受到的干扰影响和噪声影响 3,应采用动态范围大的移动接收设备 4,频谱资源非常珍贵 5,组网技术复杂 移动通信系统的组成 移动通信系统是指移动体之间,移动体与固定用户之间用于建立信 息传输通道的通信系统,因而移动通信涉及到无线传输,有线传输以及信 息的采集,处理和存储等内容,其主要设备包括无线收发信机,交换控制 设备和移动终端设备等.
输入脉冲
输出脉冲
多模光纤MMF
单模光纤——纤芯较细 纤芯较细 单模光纤
使单个波长的光线沿光纤一直传播
输入脉 冲
输出脉 冲 单束光线沿直线 传播
单模光纤SMF
典型的光缆
单芯光缆
玻璃封 套
塑料外套
玻璃内 芯
多芯光缆
外 壳
塑料外套
玻璃内芯
玻璃封套
高密度多芯光缆
加强芯 外套
外鞘
光纤
加强芯
封套 芯
光纤束
亮度调制,有脉冲 ,无脉冲-0 亮度调制,有脉冲-1,无脉冲 光源: 光源 发光二极管 / 激光二极管 光检测器: 光检测器 光电二极管 / 雪崩二极管
光纤分为:多模 光纤分为:多模MMF,单模 ,单模SMF 多模光纤——纤芯较粗 多模光纤 纤芯较粗
多束光线以不同的反射角传播, 多束光线以不同的反射角传播,因此到达目的 地的时间不同,造成光脉冲逐渐展宽, 地的时间不同,造成光脉冲逐渐展宽,失真 可使用发光二极管作为光源
1,交换分系统 交换分系统包括移动交换中心,归属位置登记处,被访问位置登记处, 设备识别登记处,鉴权中心和操作管理中心等基本部分.它是移动通信的 控制交换中心,同时又是与公众通信的接口. 2,基站分系统 基站分系统包括一个基站控制器和由其控制的若干个基站收发信系统. 其中基站控制器单元负责与移动交换中心进行数据通信,同时还通过无线 信道实现与移动终端的数据通信,在基站与移动交换中心之间通常采用光 缆传输中继方式实现数据信号传输,在基站与移动终端的连接中采用无线 方式,通常基站通话频道数量可达几十条,甚至数百条. 3,移动台 移动台有车载式,手提式,携带式等类型.在数字蜂窝移动通信系统中, 移动台除提供电话业务外,还可以为用户提供各种非话业务.当两个处于 不同基站覆盖区中的移动用户MS1和MS2进行通话时,他们之间的通路是 MS1——BS1——MSC1——MCS2——BS2——MS2
地球站
通信业务 控制中心
通信 遥测 监控管理分系统
卫星通信系统的基本组成
卫星移动通信
卫星移动通信是指利用卫星转接移动用户间或移动用户与固定用 户间的相互通信. 1,卫星移动通信系统的结构 卫星移动通信系统通常包括空间段和地面段两部分.空间段是指卫星 星座;地面段是指包括卫星监控中心,网络操作中心,关口站和卫星移动 终端在内的地面设备.
地球同步卫星
与地面站相对固定位置 使用3个卫星可覆盖全球 传输延迟时间长 适用于海洋,山区, 适用于海洋,山区,沙漠等 地区的通信
35,800 公里
地球
3,卫星通信系统的组成 一个完整的卫星通信系统是由空间分系统,地球站群,跟踪遥 测以及指令系统和监控管理系统四部分组成. 空间 分系统
跟踪遥测 指令分系统