9-通信概论-信息传输技术与系统

通信概论第9章信息传输技术与系统本章内容简介9.1光纤通信技术9.2数字微波中继通信技术9.3卫星通信技术9.4移动通信技术9.5IP电话技术通信概论第9章信息传输技术与系统利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的FiberOptics——以激光为光源折射角入射角包层（低折射率的媒体）包层（低折射率的媒体）纤芯（高折射率的媒体）包层纤芯9.1光纤通信技术通信概论第9章信息传输技术与系统光纤的工作原理高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射通信概论第9章信息传输技术与系统光纤通信的特点容量大衰减小体积小，重量轻抗干扰性能好节约有色金属成本低通信概论第9章信息传输技术与系统光纤通信系统组成电端机光发信机光源调制器光纤中继器光检测器判决再生电路光源光纤光收信机光检测器放大器电端机通信概论第9章信息传输技术与系统多模光纤与单模光纤输入脉冲输出脉冲单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤通信概论第9章信息传输技术与系统光波分复用技术波分复用波分复用就是光的频分复用1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm82.5Gb/s1310nm20Gb/s复用器分用器EDFA120km通信概论第9章信息传输技术与系统9.2微波通信技术微波的频率范围：300MHz~300GHz微波的特点：微波波段的频带宽适于传输宽频带信号天线增益高、方向性强外界干扰小投资少、建设快、通信灵活性大采用中继传输方式雨衰通信概论第9章信息传输技术与系统数字微波中继通信数字中继采用中继的原因：1.微波传播具有视距传播特性；2.微波在传播过程中有损耗。通信概论第9章信息传输技术与系统数字微波中继通信的特点数字信号可“再生”便于组建综合数字通信网性价比高保密性强占用频带宽通信概论第9章信息传输技术与系统数字微波中继通信系统的组成微波终端站微波中继站数字终端站交换机用户终端数字终端站微波终端站微波中继站微波分路站数字分路终端站交换机用户终端微波终端站数字终端站用户终端交换机数字分路终端站微波分路站微波中继站微波终端站数字终端站交换机用户终端交换机用户终端通信概论第9章信息传输技术与系统数字微波中间站的转接方式基带转接方式中频转接方式微波转接方式直放转接和无源转接方式通信概论第9章信息传输技术与系统数字微波中间站的转接方式(a)再生转接微波低噪声放大器混频收本振发本振f1f2微波低噪声放大器混频中放上变频微波功放收本振发本振f1f2中放解调再生解调变频微波功放功率中放中频接口(b)中频转接微波低噪声放大器f1微波放大微波功放f2变频自动增益控制移频振荡微波接口(c)微波转接通信概论第9章信息传输技术与系统9.3卫星通信技术卫星通信指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，在两个或多个地面站之间进行的通信过程或方式。卫星通信属于宇宙无线电通信的一种形式，工作在微波频段。宇宙通信以宇宙飞行体或通信转发体作为对象的无线电通信。宇宙通信有三种形式：地球站与宇宙站间的通信；宇宙站之间的通信；通过宇宙站的转发或反射进行的地球站之间的通信。通信概论第9章信息传输技术与系统卫星通信示意图ABCDE地球地球ABR0he卫星通信概论第9章信息传输技术与系统通信卫星分类卫星结构无源卫星、有源卫星运行轨道赤道轨道卫星、极道轨道卫星、倾斜道轨道卫星离地面最大高度低高度卫星、中高度卫星、高高度卫星相对位置同步卫星、非同步卫星通信概论第9章信息传输技术与系统通信卫星轨道示意图赤道赤道赤道轨道倾斜轨道极轨道北极通信概论第9章信息传输技术与系统全球卫星通信系统示意图极通信卫星1地球通信卫星2通信卫星3静止轨道通信概论第9章信息传输技术与系统卫星通信系统的分类卫星制式静止卫星通信系统、随机轨道卫星通信系统、低轨道卫星(移动)通信系统通信覆盖区域范围国际卫星通信系统、国内卫星通信系统、区域卫星通信系统用户性质公用(商用)卫星通信系统、专用卫星通信系统、军用卫星通信系统业务范围固定业务卫星通信系统、移动业务卫星通信系统、广播业务卫星通信系统、科学实验卫星通信系统基带信号体制模拟制卫星通信系统、数字制卫星通信系统多址方式频分多址、时分多址、空分多址、码分多址卫星通信系统运行方式同步卫星通信系统、非同步卫星通信系统通信概论第9章信息传输技术与系统卫星通信的特点覆盖区域大，通信距离远具有多址连接能力频带宽，通信容量大通信质量好，可靠性高通信机动灵活电路使用费用与通信距离无关对卫星通信系统也有一些特殊要求设备可靠性和使用寿命；地面站庞大；时延较大通信概论第9章信息传输技术与系统卫星通信系统的组成及工作原理卫星通信线路组成框图多路复用调制器发射机多路分离调制器接收机双工器多路复用调制器发射机多路分离解调器接收机双工器发射机频率变换接收机双工器卫星转发器天线馈电设备通信概论第9章信息传输技术与系统通信卫星组成示意图电源部分太阳能电池执行机构自旋传感器姿态控制蓄电池天线控制电源控制电路轨道控制遥测编码器指令译码器遥控发射机指令接收机双工器本机振荡器变频器发射机接收机双工器控制部分遥测指令部分通信部分(转发器)遥测指令天线通信天线通信概论第9章信息传输技术与系统地面站设备组成调制器变频器发射波合成大功率放大器发射分系统馈源低噪音放大器接收波分离变频器调制器基带转换基带入基带出发终端收终端信道终端分系统接收分系统跟踪设备伺服跟踪分系统驱动设备监控分系统电源分系统天线馈电分析系统通信概论第9章信息传输技术与系统空分多址——SDMA所谓空分多址就是利用天线波束将空间分割出互不重叠的多个逻辑信道，以满足同频、同时向多点通信的目的。在实际应用中，一般不单独使用SDMA方式，而是与其它多址方式相结合。通信概论第9章信息传输技术与系统卫星通信新技术VSAT卫星通信系统低轨道（LEO）移动卫星通信系统中轨道（MEO）移动卫星通信系统静止轨道（GEO）移动卫星通信系统通信概论第9章信息传输技术与系统9.4移动通信技术移动通信是指通信双方或至少有一方在运动之中进行信息交换的通信方式，是用户随时随地快速可靠交换多种信息的理想形式。特点多普勒效应多径传播阴影效应远近效应干扰严重对设备要求苛刻通信概论第9章信息传输技术与系统移动通信发展简史1897年，马可尼在陆地与一只拖船之间，用无线电进行了消息的传递，这是移动通信的开端。随着无线广播和无线电报的出现，早期的移动通信的雏形已开发了出来，如步话机、对讲机等等。60年代晶体管的出现，专用无线电话系统大量出现，在公安、消防、出租汽车等行业中应用。70年代初，贝尔实验室提出蜂窝系统的覆盖小区的概念和相关的理论后，立即得到迅速的发展，很快进入了实用阶段。在1979年，AMPS制造模拟蜂窝式移动电话系统在美国芝加哥试验后，终于在1983年12月在美国投入商用。通信概论第9章信息传输技术与系统移动通信具有的主要功能网络控制和交换功能无线信道选取、位置登记更新、监视和过界切换、计费编号方式地区号码+移动通信交换局号码+移动用户号码信令方式控制信令、功能信令、网间信令、网内信令网络性能信噪比、接口电平、话务量标准、覆盖区、呼损率通信概论第9章信息传输技术与系统第一代移动通信(1G)模拟移动电话系统——主要采用模拟和频分多址技术特点：通信质量高传输速率：1.2kb/s~10kb/s缺点频分多址技术造成频率资源不足；保密性较差，极易被并机盗打；只能实现话音业务，无法提供丰富多彩的增值业务；网络覆盖范围小且漫游功能差；模拟手机体积大、重量沉、样式陈旧。现状目前手机供应商已停止生产模拟手机，中国移动已于2001年12月31日后关闭模拟移动电话网，停止经营模拟移动电话业务。通信概论第9章信息传输技术与系统第二代移动通信(2G)数字移动通信系统(GSM)是第二代移动通信的代表。它采用时分多址技术(TDMA)，对频谱利用率高、容量大，同时可以自动漫游和自动切换，通信质量好，其业务种类多、易于加密、抗干扰能力强等优点。传输速率:8kb/s.通信概论第9章信息传输技术与系统GSM通信系统结构框图BTS基站收发信机BTS基站收发信机BTS基站收发信机BSC基站控制器BSCMCS/VLR基站控制器移动交换中心SC短信息业务中心OMC操作维护中心MCS/VLRHomeLocationRegisterVisitorLocationRegisterHLR/AUCEIR设备识别寄存器ISDNPLMNPSTNPSPDN通信概论第9章信息传输技术与系统我国GSM通信网结构采用独立网号方式组网移动、电信、联通各有不同的号段全国GSM移动电话网按大区设立一级汇接中心、省内设立二级汇接中心、移动业务本地网设立端局构成三级网路结构。通信概论第9章信息传输技术与系统移动通信发展趋势开发更高频段有效利用频谱频道窄带化，50kHz25kHz12.5kHz；采用频率复用、时分复用和多信道共用技术；窄带数字调制技术；扩展频谱传输技术。数字化通信概论第9章信息传输技术与系统2.5GGSM以它相对于第一代移动通信的优势，目前广泛地占有市场。同时，在GSM基础上，增加了一些新技术，如通用分组无限技术（GPRS)、无线应用协议(WAP)和无线接口技术(篮牙技术)，增加了多媒体功能。称之为第二代向第三代过渡的“2.5G”。通信概论第9章信息传输技术与系统第三代移动通信(3G)特点提供更高的容量、更快的数据传输速率及多媒体业务。主要通过在现有网络上发展2.5G技术来实现。核心技术CDMA（扩频）以及更先进的空中接口技术。传输速率：9.6kb/s~32kb/s.通信概论第9章信息传输技术与系统第四代移动通信(4G)特点：高容量、更强的多媒体的传输。核心技术：OFDM(正交多任务)。其它技术：CDMA、无线区域环路(WLL)和数字音讯广播(DAB)等传输速率：最高可达到10Mb/s至20Mb/s通信概论第9章信息传输技术与系统常见的移动通信系统无线电寻呼系统有线电话公用电话网用户回路无线电寻呼控制中心及主发射台发射台BB机车载台通信概论第9章信息传输技术与系统常见的移动通信系统典型的蜂窝移动通信系统公众通信网MSBSBSMSBSBSMSCMSC移动交换中心或移动电话交换局MTSO基站移动台移动通信网MSMS通信概论第9章信息传输技术与系统常见的移动通信系统无绳电话系统普通电话电信点市话局手机1手机K通信概论第9章信息传输技术与系统常见的移动通信系统集群移动通信系统移动卫星通信系统分组无线网…通信概论第9章信息传输技术与系统CDMA移动通信系统CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)上世纪50年代开始用于军用技术1989年，美国QualComm应用于蜂窝移动通信采用扩频通信技术Code—扩频码，称为PN(伪噪声)序列通信概论第9章信息传输技术与系统CDMA工作原理S站的码片序列S110ttttttm个码片tS站发送的信号SxT站发送的信号Tx总的发送信号Sx+Tx规格化内积SSx规格化内积STx数据码元比特发送端接收端通信概论第9章信息传输技术与系统CDMA移动通信系统CDMA是扩频通信的一种，具有以下特点：抗干扰能力强；宽带传输，抗衰落能力强；功率话密度比较低，有利于信号隐蔽；利用扩频码的相关性来获取用户信息，抗截获能力强；多个用户同时接收,同时发送。通信概论第9章信息传输技术与系统CDMA的优势系统容量大比GSM大4-5倍。系统容量的配置灵活在CDMA系统中，用户数增加相当于背景噪声增加。通话质量更佳支持13kb的语音编码器，采用软切换技术。频率规划简单不相同CDMA载波可在相邻的小区内使用。通信概论第9章信息传输技术与系统CDMA移动通信系统建