现代通信系统课件.ppt

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1、通信工程专业概论,主讲 邱新芸,2022/12/5,东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室,通信工程专业概论,2022/12/5,2,通信工程专业概论第五讲现代通信系统（2）,2022/12/5,3,1 数字微波与卫星通信系统,1.1 数字微波通信系统1.2 通信卫星1.3 卫星通信系统1.4 数字卫星通信系统1.5 卫星地球站,2022/12/5,4,1.1 数字微波通信系统,2022/12/5,5,微波通信是依靠空间电磁波来传递信息的一种通信方式。无线电磁波是以频率或波长来分类的。,微波通信的频段及特点,数字微波通信系统方框图,数字微波通信系统组成,天线馈线系统(a) 同轴电缆天线馈

2、线系统； (b) 圆波导天线馈线系统,数字微波通信系统馈线系统,2022/12/5,8,1. 微波传播的电波特性 2. 微波信号传输线路中 的余隙概念,微波传输线路,地面反射和大气折射示意图,3. 数字微波信道的干扰 和噪声,2022/12/5,9,1. 抗衰落的技术 自动增益控制(AGC)技术； 频率分集技术； 空间分集技术； 自适应均衡技术； 交叉极化干扰补偿技术。,数字微波传输系统的主要技术,2022/12/5,10,2. 数字微波实用的调制解调技术差分编码变换；纠错编码变换；网格编码(TCM)调制；采用维特比译码实现解调。,数字微波传输系统的主要技术,2022/12/5,11,3. 分

3、集技术4. 非线性失真补偿技术5. 微波传输新技术 提高调制的状态数及严格限带。 采用更复杂的纠错编码技术降低系统误码率。 网格编码调制及维特比检测技术。 高性能、 全数字化的二维时域均衡技术。 多载波的并联传输技术。 采用多重空间分集接收、发端功放非线性预校正、 自适应正交极化干扰消除电路等技术。,数字微波传输系统的主要技术,2022/12/5,12,1.2 通信卫星,2022/12/5,13,1. 地球卫星轨道,同步通信卫星,地球卫星的几种轨道,2. 同步通信卫星,2022/12/5,14,通信卫星的组成 同步通信卫星： 控制分系统； 通信分系统； 遥测指令分系统； 电源分系统； 温控分系

4、统等组成。,2022/12/5,15,2022/12/5,16,1.3 卫星通信系统,卫星通信系统组成,发端地面站收端地面站上行线下行线通信卫星,2022/12/5,18,卫星通信线路的组成,2022/12/5,19,卫星通信的特点 卫星通信一般为恒参信道, 信道特性稳定。 覆盖面积大, 通信距离远。 设站灵活, 容易实现多址通信。 通信容量大, 传送的业务类型多。 电路使用费用与通信距离无关。 建站快, 投资省。,要求卫星严格, 有高可靠性、 长寿命。 通信地球站设备较复杂、 庞大。 卫星传输信号有延迟。 ,2022/12/5,20,卫星通信传输线路性能参数 1. 全向有效辐射功率 2. 传

5、播衰耗 3. 传播方程 4. 接收地面站性能指数 5. C/T值与S/N 6. 门限电平,2022/12/5,21,卫星传输信号的几种信号处理技术 数字信号基带处理：纠错编码技术和扰码处理技术外。还有以下几种信号处理技术。 1 能量扩散技术 2 预加重 3 加权,2022/12/5,22,1.4 数字卫星通信系统,2022/12/5,23,数字卫星通信系统的概念 数字通信时代，地面通信已基本上实现了IDN(综合数字网), 因此对卫星(地面站的终端信号卫星基带信号)都基本上使用数字信号, 称为数字基带信号。,2022/12/5,24,多址方式 多址方式是指在卫星覆盖区内的多地球站, 通过一颗卫星

6、的转发信号, 建立以地球站为站址的两址或多址间的通信。这里的多址是指在卫星转发器频带的射频信道的复用。 1. 频分多址(FDMA)方式 所谓频分多址，是指按地面站分配的射频不同来区别地球站的站址，使各地球站的地址频率, 在卫星转发器频带内不发生重叠，而且还要留有保护频带。,2022/12/5,25,频分多址方式,2022/12/5,26,频分多址方式的频率配置,2022/12/5,27,2. 时分多址(TDMA)方式 是指用时间的间隙来区别地球的站址，各地球站的信号只在规定的时隙通过卫星转发器。 ,时分多址方式,2022/12/5,28,时分多址系统的组成,时分多址系统的帧结构,2022/12

7、/5,30,3. 空分多址(SDMA)方式 是以卫星天线指向地面的波束来区别站址的。 4. 码分多址(CDMA)方式 是用码型来区别地球站站址。,2022/12/5,31,1.5 卫星地球站,地球站组成 主要由天馈分系统、发射机分系统、 接收机分系统、通信终端分系统、监控管理及电源分系统组成。 ,2022/12/5,33,其他数字卫星通信系统1. 星上信号处理卫星通信系统 星上信号处理卫星通信采用了星上信号处理的最新技术, 相当于把地面通信交换中心搬到卫星上去, 使系统的通信、交换、测控一体化空中立体化。 美国于1993年发射上天的ACTS高级通信卫星系统就采用了这种技术。,2022/12/5

8、,34,2. VSAT会议电视系统 会议电视是指将活动图像信号进行数字压缩，以较低的速率在VSAT卫星信道上同时传输图像和语声信号。 会议电视为点对点的通信，一般采用SCPC方式。只有在开会时，每个终端才与网中一个用户终端共用一对双向信道。当停止时可将信道转交VSAT系统开展其他业务，实现资源共享。,2022/12/5,35,3 事卫星通信系统 海事卫星(INMARSAT)系统能对海、陆、空中的移动体提供静止卫星通信。 由地球段和空间段组成, 操作中心设在伦敦, 控制中心设在华盛顿和达姆斯特。另外还有跟踪、遥测和指令地球站, 通信网络控制地球站和数量庞大的船舶地球站。系统的空间部分由分布在大西

9、洋、印度洋、太平洋三个区域上空的卫星组成, 以形成覆盖全球的通信网。,2022/12/5,36,非同步卫星通信系统1. 低轨道卫星通信系统(LEO) 一般都由多频卫星组成卫星通信网。卫星离地面高度大约在1000 km左右, 其运转周期一般为几小时。卫星天线波束覆盖地面小区, 在地球表面飞速移动, 一个用户看到每颗卫星的时间只有几分钟或十几分钟, 因此存在信号越区切换的问题。2. 中轨道卫星通信系统(MFE) 中轨道卫星通信系统的轨道高度大约在1,0000 km左右。发射10多颗卫星, 就可构成全球通信。,2022/12/5,37,2 数字移动通信系统,2.1 移动通信概述2.2 蜂窝数字移动通

10、信(GSM),2022/12/5,38,2.1 移动通信的概念,2022/12/5,39,1 移动通信概念： 是指通信的双方，至少有一方在移动中进行信息的交换。,2022/12/5,40,2. 移动通信使用的频段 移动通信属于无线通信的范畴。按照无线频率的划分它属于VHF(甚高频)和UHF(特高频)直至到微波频段，一般分配为150 MHz，450 MHz，800 MHz， 900 MHz 以及 1.8 GHz 等，这些频段为公用移动通信使用频段。 这些频段是宝贵的空间资源，无线电广播、电视、飞机导航、部队等各种移动通信，都要利用这一资源。,2022/12/5,41,2.2 蜂窝移动通信概述,1

11、. 移动通信系统组成,2. 蜂窝移动通信无线覆盖区结构 1) 大区制 在一个基站天线覆盖区内的移动用户, 只能在此区域完成联络与控制。 2) 小区制 整个业务区(服务区)划分为若干小区, 在小区中分别设置基站, 负责本小区移动通信的联络控制。 3) 小区制的划分方法 考虑服务对象及频率组不相互干扰等因素, 小区制一般分为带状服务区和面状服务区。 4) 蜂窝无线区移动通信网,2022/12/5,44,2022/12/5,45,2022/12/5,46,2022/12/5,47,3. 移动通信中的切换、 交接与漫游,2022/12/5,49,全球通的蜂窝移动通信网有一个制式的问题，如果是同一制式，

12、很容易实现(切换)交接与漫游。世界上有多种制式的蜂窝移动通信系统，就数字移动通信而言，就有GSM, D-AMPS，D-NTT等。如模拟系统有AMPS和TACS制等。我国模拟系统曾经采用TACS制，数字系统采用GSM制式。 ,2022/12/5,50,4 移动通信分类寻呼系统：是一种较早的点对面覆盖的单向呼叫系统。它由寻呼控制中心、基站和寻呼接收器(BP机)三部分组成。,2022/12/5,51,集群移动通信系统：是一种专用调度系统, 由控制中心、基站、调度台、移动台组成。,2022/12/5,52,无绳电话系统：是一种市话网延伸的双工无线通信系统。它由基站和手机组成。,以上三种移动通信系统都是

13、借助于市话网来实现的。,2022/12/5,53,陆地蜂窝移动通信系统：公用的、广泛采用的移动通信系统。它的信号类别可分为模拟移动通信系统和数字移动通信系统两大类。 ,卫星移动通信系统 陆地移动通信中, 在海洋、沙漠、森林、高山等处的蜂窝移动通信由于基站的位置不易选定, 无线小区覆盖很困难, 只能利用卫星的电波覆盖, 特别是对人烟稀少地区的通信只能用卫星移动通信来实现。 卫星移动通信有两种: 静止卫星(同步卫星) 系统; 低轨道的卫星移动通信系统。 其他移动通信系统 由于无线通信迅猛发展，移动通信应用领域更广，如在工业中应用的IEEE 802.116和蓝牙技术的移动接入系统。,2022/12/5,55,GSM系统移动终端呼叫建立及位置更新举例 在移动通信中, 呼叫建立及位置更新非常复杂, 它包括了接口信道的信号编码, 基站信号强度检测, 移动交换中心的处理及信息交换等过程。 例：某一固定用户呼叫在另一地的漫游移动用户过程。,2022/12/5,56,对移动终端呼叫的建立过程,PLMN,