移动通信简介及 GSM-R

移动通信简介及GSM-R900M光纤直放站原理讲稿一、移动通信的概念和相关知识二、TGZ-R（900MHZ）型宽带（选频）光纤直放站原理一、移动通信的概念和相关知识移动通信简介及GSM-R900M光纤直放站原理讲稿1移动通信：就是通信的双方或一方在运动中实现的通信。也就是说至少有通信的一方处于运动之中或暂时停留在某一非预定位置上。他可以包括移动台与移动台之间的通信，移动台与固定台之间的通信，以及移动台通过转接台与其他移动台或固定台之间的通信。一、移动通信的概念和相关知识2、无线电管理委员会规定移动通信的频段划分（我国陆地）：35M频段：27.5-48.5MHz80M频段:72.5-74.6MHz150M频段：138-149.9MHz150.05-167MHz450M频段：403-420MHz450-470MHz900M频段：798-960MHz一、移动通信的概念和相关知识一、移动通信的概念和相关知识由此可见，在陆地移动通信中，现在主要使用甚高频（VHF）频段（30-300MHZ）和特高频（UHF）频段（300-3000MHZ）。我国的铁路通信目前使用的450MHZ和900MHZ在（UHF）频段（300-3000MHZ）范围内。一、移动通信的概念和相关知识3、移动通信的分类(按用途、网络结构、输出功率、经营方式分)（1）蜂窝通信：公众网、小区制，用于公众的通信等业务，保密性差，成本低。（2）集群通信：专用网、大区制，用于政府机关等特殊部门的指挥调度等业务，保密性好，成本高。一、移动通信的概念和相关知识4、移动通信的工作方式：分为三种：单工制（同频单工、异频单工）、半双工制、异频双工制。一、移动通信的概念和相关知识（1）单工制通信发信机收信机发信机收信机kkA方B方○○○○○○一、移动通信的概念和相关知识单工制是通信双方利用按键控制收信和发信的一种通信方式。当A方发话时，先按下“收发控制按键”K,这时A方的发信机处于发射状态，B方则处于收信状态。B方要回答时，也要按下“收发控制按键”K才能发话。这种方式的缺点，收发不能同时进行。优点是不需要天线公用装置，简单，便宜省电，不会收发干扰。单工制又分为同频单工和异频单工两种方式。收发使用同一工作频率的称为同频单工；收发使用不同工作频率的称为异频单工。一、移动通信的概念和相关知识（2）半双工制通信发信机收信机发信机收信机移动台B基地台Af1f1f2f2○○○k一、移动通信的概念和相关知识半双工制是通信双方收发信机分别使用两个频率f1和f2，基地台A是双工工作方式。即收发信机同时工作，而移动台B是按键发话的异频单工制。如图所示：图中基地台A的收发信机也可以用天线共用装置（即双工器）后共用一副天线同时工作。移动台B通常处于守候状态。半双工制的优点：因移动台采用异频单工制，设备简单，耗电少，成本低，维修方便，受邻近电台干扰少。缺点：移动台仍需按键发话，操作不方便，收发不能同时进行，有丢失信息的可能，该制式主要用于专用移动通信系统。一、移动通信的概念和相关知识（3）异频双工制发信机收信机发信机收信机电台A(移动台或基地台)f1f1f2f2共用装置共用装置f1f2TRTR电台B(移动台或基地台)一、移动通信的概念和相关知识异频双工制是每个方向使用一个频率且不受按键控制，任一方在发话的同时都能接听到对方的讲话。即收发可以同时进行，就像我们日常用的电话一样，如图所示。异频双工制的优点：由于收发频率有一定间隔，干扰少，不需要按键控制，操作简单，使用方便，既使用专用系统，又适用公众系统。异频双工制的缺点：通话过程中不管是否讲话，发信机总是经常处于发射状态，故耗电量大；收发频率不同，占用频率较多，需要天线共用装置和隔离装置，电路结构较复杂。一、移动通信的概念和相关知识5、移动通信多址方式分为三种：频分多址(FDMA)时分多址(TDMA）码分多址(CDMA）一、移动通信的概念和相关知识（1）频分多址(FDMA)在频域中，利用不同的频率间隔进行选址通信的方式称为频分多址(FDMA)方式，适合用在模拟移动通信中集群通信系统。一、移动通信的概念和相关知识（2）时分多址(TDMA）在同一频率中，利用不同的时间间隙（简称时隙）进行选址通信的方式称为时分多址(TDMA）方式。适合用在蜂窝网通讯和容量较大的系统中，如移动GSM系统等。一、移动通信的概念和相关知识（3）码分多址(CDMA）在同一频率中，利用不同的信号波形代码（即地址正交码）进行选址通信的方式称为码分多址(CDMA）方式。适合用在数字移动通信和容量很大的系统中，如联通CDMA系统。一、移动通信的概念和相关知识以上三种方式各有利弊：频分多址(FDMA)，电路结构简单，通信容量小，抗干扰差，适合用于早期的模拟移动通信，我们现在的铁路通信和光纤直放站就属于此类通信。时分多址(TDMA），通信容量大，抗干扰较好，但对于TDMA系统中的帧同步要求严格，要有抗移动通信延时扩展措施，因此电路结构复杂，一般适用于公用蜂窝通信。码分多址(CDMA），通信容量大，频带占用少，抗干扰强和通信保密性好等优点，相比时分多址电路结构简单，适用于通信容量大的公用通信如联通CDMA系统。一、移动通信的概念和相关知识6、调制和解调调制：把基带信号（音频信号）变换成能够传输的高频信号（即射频RF信号），称为调制。解调：把传输的高频信号（即射频RF信号）反变换成基带信号（音频信号），称为解调。一、移动通信的概念和相关知识（1）调制分为：调幅、调频、调相三种调幅：用基带信号去控制高频载波的幅度变化称为调幅。调频：用基带信号去控制高频载波的频率变化称为调频。调相：用基带信号去控制高频载波的相位变化称为调相。一、移动通信的概念和相关知识（2）解调分为：检波、检频、检相三种检波：从高频载波中取出幅度变化的基带信号称为检波。检频：从高频载波中取出频率变化的基带信号称为检频。检相：从高频载波中取出相位变化的基带信号称为检相。一、移动通信的概念和相关知识对数字调制也相应的分为移幅键控（ASK）,移频键控（FSK），移相键控（PSK）三种基本方式。移动通信简介及GSM-R900M光纤直放站原理讲稿二、TGZ-R（900MHZ）型宽带（选频）光纤直放站原理二、TGZ-R（900MHZ）型宽带（选频）光纤直放站原理TGZ-R（900MHZ）型宽带（选频）光纤直放站由近端机和远端机两部分组成。1、近端机的组成：电源单元（POWER）、光控单元（OEU）、射频单元（RFU）、网管单元（OMU）、控制单元（MCU）、母版六部分组成。二、TGZ-R（900MHZ）型宽带（选频）光纤直放站原理二、TGZ-R（900MHZ）型宽带（选频）光纤直放站原理（1）电源单元（POWER）：将输入的48V直流电通过电源模块变换成13V电压供给近端机其他单元工作。（2）光控单元（OEU）：把从射频单元送来的下行932MHZ电信号通过光端机变换成光信号（光波波长1550）送往光纤接口由光纤传输到远端机，同时再由光端机把收到的光信号（光波波长1310）变换成上行887MHZ电信号送往射频单元。（3）射频单元（RFU）：把车站台送来的932MHZ下行信号通过双工器、下行衰减器后，送给光控单元，同时又从光控单元把收到的上行887MHZ信号通过双工器送往车站台。二、TGZ-R（900MHZ）型宽带（选频）光纤直放站原理（4）网管单元（OMU）：主要是通过网管将近端机控制远端机，把相关的测试数据传送到局域网，并通过局域网进行查询控制远端机。（5）控制单元（MCU）：主要控制和协调各单元的工作及状态和通信，使他们工作有序、步调一致。（6）母版：是连接各单元的桥梁，包括各单元的工作电源电压、数据总线、通信接口以及信号的输入输出接口等。二、TGZ-R（900MHZ）型宽带（选频）光纤直放站原理GSM-R900MHZ光纤直放站近端机射频（RF）信号流程和电路分析请参照下图和具体电路。GSM-R900MHZ光纤直放站近端机RF信号流程和电路结构方框图（1+1、1+0）○控制单元网管单元电源单元双工器衰减器光端机母板射频单元光控单元光纤接口TXRX932M887M(1550)光纤接口二、TGZ-R（900MHZ）型宽带（选频）光纤直放站原理2、远端机的组成：控制板、接口板、主电源、备电源、主功放、备功放、单刀双掷开关1、单刀双掷开关2、低噪放、光端机、双工器11部分组成。二、TGZ-R（900MHZ）型宽带（选频）光纤直放站原理（1）控制板：控制远端机各个模块的工作状态及通信和远端机参数的查询设置。（2）接口板：起着连接各个模块和控制板之间的桥梁作用，包括各部分的工作电源电压、数据总线、通信接口以及信号的输入输出接口等。（3）主备电源：提供主备功放的27V电源电压和接口板、控制板等各模块的9V电源电压以及主备电源工作状态告警等。为防止电源损坏造成意外，所以采用主备电源并联供电的方式，提高了整机工作的可靠性。二、TGZ-R（900MHZ）型宽带（选频）光纤直放站原理（4）主备功放：是将单刀双掷开关1选择后的下行信号（932MHZ进行功率放大（一般为37dBm），放大后再通过单刀双掷开关2选择输出，为了保持输出功率稳定不变，还加有自动电平控制（ALC）电路。主备功放主要是提高设备通信的可靠性而设计的1+1热备份。（5）单刀双掷开关1、2：单刀双掷开关1是将光端机输出的下行信号（932MHZ）通过手动或自动选择后切换给主功放或备功放进行放大，然后将放大后的信号再通过单刀双掷开关2同步选择切换后送给双工器（单刀双掷开关1、2必须同步切换）。二、TGZ-R（900MHZ）型宽带（选频）光纤直放站原理（6）低噪放：是将天线接收的机车台微弱信号（即上行887MHZ）通过双工器选择后进行小信号放大，放大后的信号再送往光端机进行光电转换，为了保证放大后的信号幅度稳定不变，还必须加有自动增益控制（AGC）电路。（7）光端机：分别是①将近端机光纤送来的波长为1550的光信号转换成932MHZ的电信号输出。②将低噪放放大后887MHZ的电信号转换成波长为1310的光信号，通过光纤送往近端机。（8）双工器：是将下行932MHZ的射频信号和上行887MHZ的射频信号分开，使它们互不干扰（即收发分开）。二、TGZ-R（900MHZ）型宽带（选频）光纤直放站原理GSM-R900MHZ光纤直放站远端机射频（RF）信号流程和电路分析请参照下图和具体电路。GSM-R900MHZ光纤直放远端机RF信号流程和电路结构方框图（1+1）光端机主功放备功放双工器控制板接口板备电源主电源低噪放(1310)932M887MOUTINTXRX932M887M27V27V9V9V单刀双掷开关1单刀双掷开关2S○M光纤接口光纤接口