通信工程学科导论PPT课件.ppt

第四章移动通信系统 本章要点 移动通信网的概念GSM数字蜂窝网的网络结构GSM系统的关键技术码分多址技术 1 移动性波传播的复杂性强干扰环境下工作互调干扰邻道干扰同频干扰多普勒现象 系统和网络结构复杂频带的利用率高 设备性能好移动终端工作环境恶劣 移动通信特点 2 第五章光纤通信 本章要点 光纤通信概述光纤与光缆光纤通信系统 3 l微波通信l卫星通信 第六章微波通信和卫星通信 4 1 微波通信频段划分 微波通信是把微波信号作为载波信号 用被传输的模拟信号或数字信号来调制它 故微波通信是模拟传输 微波波段300MHz 300GHz 6 1微波通信 5 2 微波中继通信 沿地球表面直线传播 一般只有50km左右 但若采用100m高的天线塔 则距离可增大到l00km 6 3 微波通信的特点 通信频段的频带宽 传输信息容量大通信稳定 可靠接力通信灵活性较大天线增益高 方向性强投资少 建设快数字化 7 数字微波通信系统的组成 终端站 分路站 枢纽站和中继站 8 6 2卫星通信 将微波中继站放在人造卫星上时 便形成了卫星通信系统 利用35786 6km高的人造同步地球卫星 9 无线电波传输示意图 10 6 2 1卫星通信的特点 通信覆盖面积大1颗卫星覆盖地球表面42 通信距离远卫星单跳最大通信距离达1800km传输容量大线路稳定可靠 质量高畅通率在99 8 以上通信灵活传输延迟大往返传播延迟约为0 54s 11 卫星通信系统的分类 同步卫星通信系统 GEO 非同步卫星通信系统中轨道卫星系统 ICO或MEO 椭圆轨道卫星系统 HEO 低轨道卫星系统 LEO 12 第七章接入网 l接入网的概念和特点l接入网的业务需求及市场lxDSL技术 光接入网技术 HFC技术和无线接入网技术 13 接入网的分类 14 接入网的特点 业务量密度低 利用率不到1 相对成本高成本差异大成本与业务量无关运行环境恶劣技术变化慢 15 接入网新技术 有线接入xDSL接入 HomePNA 电力线接入 光接入 以太网接入无线接入红外线 蓝牙 Wi Fi UWB 16 PAS 小灵通 1 PAS的特点PAS即个人通信接入系统 人们爱称它为 小灵通 它具有以下特点 1 PAS的定位是固定电话的补充和延伸 2 PAS的最大特点是物美价廉 17 3 PAS手持机具有体积小 重量轻和通话时间长的特点 4 PAS可以与家用电话或办公电话共用一个电话号码 一方取机另一方可以自动切断 防止窃听 5 PAS手持机杂音小 音质清晰 完全可以和固定电话的音质相媲美 而且保密性比固定电话强 18 第八章通信新技术与未来发展 l通信新技术l蓝牙技术l下一代网络l软交换技术l软件无线电l通信未来发展趋势 19 通信技术的进展 数据业务超过语音业务IP逐渐步入统治时代新业务提供商加入市场 电路交换 传统电信时代 新电信时代 1998 分组交换 总通信容量 20 电信业的变化 网络为中心程控交换机为基础的网络传统电信产业话音收入为主 用户为中心分组交换为核心的分布式计算系统多媒体电信产业增值业务收入为主 From To 21 8 1蓝牙技术 1 蓝牙系统的基本术语1 微微网 Piconet 2 分布式网络 Scatternet 3 主设备 Masterunit 4 从设备 Slaveunit 5 MAC地址 MACaddress 6 休眠设备 Parkedunits 7 监听及保持方式 SniffandHoldmode 22 2 无线频段的选择和抗干扰 蓝牙技术采用2400 2483 5MHz的ISM 工业 科学和医学 频段 这是因为 1 该频段内没有其它系统的信号干扰 同时频段向公众开放 无须特许 2 频段在全球范围内有效 23 3 无线频段的选择和抗干扰 24 4 多址接入体系和调制方式 蓝牙技术采用高斯型频移键控 GFSK 调制 调制系数为0 3 25 5 蓝牙系统的功能单元 蓝牙系统一般有 个功能单元组成 无线射频单元 连接控制 固件 单元 链路管理 软件 单元 蓝牙软件 协议 单元 26 6 微微网间通信 蓝牙时隙连接采用基于包的通信 使不同微微网可互联 欲连接单元可加入到不同微微网中 但因无线信号只能调制到单一跳频载波上 任一时刻单元只能在一微微网中通信 27 7 蓝牙技术和产品应用领域 从市场的角度看 蓝牙技术可制造出点对点连接 点对多点连接的市场应用产品及个人局域网等网络产品 Internet 28 8 2下一代网络 智能网 下一代通信网NGN 是一个分组网络 它可以提供包括电信业务在内的多种业务 它能够利用多种带宽 具有QoS控制能力 能够实现业务功能与底层传送技术的分离 它使得用户可以对不同业务提供商的网络进行自由地接入 并支持通用移动性 实现用户对业务使用的一致性和统一性 29 下一代网络应该具有以下主要特点 1 采用开放的网络体系结构和标准接口 2 下一代网络是业务驱动的网络 呼叫控制与业务层和媒体层分离 即业务与呼叫控制分离 呼叫与承载分离 3 层次化的功能模型 4 下一代网络是基于统一协议的 基于分组的网络 30 下一代网络的业务 1 多媒体特性明显 2 日益完善的开放性 3 业务提供个性化 4 虚拟业务将逐步发展 5 业务的智能化 31 智能网总体结构 32 智能网国际标准 先进智能网标准 AIN Bellcore智能网能力集 INCS ITU T 美国 智能网能力集 CS X X 1 2 智能网建议 Q 12XY 33 近期目标 综合智能网 34 8 3软交换技术 软交换是下一代网络的核心技术软交换的基本思想 呼叫和承载分离软交换最开始提出的出发点是基于 将现有的电路交换网逐步地向IP网过渡 替代传统的电路交换网 向IP电话提供更多的业务 获得与传统的电路交换网所能提供的相同的业务 向NGN网络演进的主要推动力 当数据业务将取代话音业务成为主要的收益来源时 向以数据为主的分组网络演进不可避免 但由于话音仍是一种重要的业务 这就要求下一代网络必须根据不同业务的要求提供相应的QoS保证 35 8 4软件无线电 完整的软件无线电概念和结构体系是由美国MILTR公司的JeoMitola于1992年5月首次明确提出的 其基本思想是 将宽带A D变换尽可能地靠近射频天线 即尽可能早地将接收到的模拟信号数字化 最大程度地通过软件来实现电台的各种功能 通过运行不同的算法 软件无线电可以实时地配置信号波形 使其能够提供各种语音编码 信道调制 载波频率 加密算法等无线电通信业务 软件无线电是多频段 多模式 开放式体系结构 其无线功能通过加载软件来实现 从而提供多种无线电通信业务 软件无线电的基本平台包括 天线 多频段射频 RF 转换器 宽带A D D A 转换器和DSP处理器等 36 软件无线电技术分为三大模块 宽带 多频段天线与宽带射频模块 模数转换部分以及高速并行DSP技术 各大模块的功能如下 1 宽带 多频段天线与宽带射频模块软件无线电台的一个商业应用是移动通信中基站采用的 智能天线 提高智能天线载 干比的途径有三条 1 利用天线截面积 用定向阵列产生增益 2 减少多径衰落 防止多径传播所引起的载 干比损耗 3 识别并抑制干扰信号 软件无线电台结构支持这三种方法的实现 宽带射频前端要求器件有较宽的频率范围 主要完成低噪声放大 滤波 混频 自动增益控制 AGC 以及输出功率放大等功能 宽带低噪声前置放大器可达到几个倍频程 这无论是在器件上还是电路设计上都没有困难 几个倍频程的宽带功放则需要很好地选择器件并使用电路CAD优化技术 37 2 模数转换部分在无线接收机中 A D转换器是一关键部件 它常用于射频或中频的宽带数字化 现有的A D转换器还不能同时满足速率与采样位数的要求 解决方法 一方面考虑用多个高速的采样保持电路和模数转换器ADC 然后通过并串转换将量化速度降低 以提高采样分辨率 另外也可考虑研究适合于低分辨率 高采样率的A D编码调制方案 在无线接收机中使用A D转换器时 必须考虑的因素包括 采样方法的选择 带外能量的数值和效应 模拟滤波方法 量化噪声 接收机噪声 失真的影响 以及A D转换器的技术特性 38 3 高速并行DSP技术数字处理是发展软件无线通信的关键问题 其中处理速度是其技术瓶颈 虽然现代可编程数字信号处理器通常可提供高达200MIPS或50MFLOPS 每秒百万浮点运算 以上的处理能力 但现有的任何单个DSP仍无法完成上述运算 这就必须采用高速并行DSP组成的多处理器模块 MCM 或专用集成电路 数字下变频后的高速信号处理部分主要完成中频处理 基带处理 比特流处理和信源编码等其它功能工作 39 图3 34DSP多重处理结构 40 融合趋势 融合将成为下一代通信技术发展的 主旋律 随着网络应用加速向IP汇聚 网络将逐渐向着对IP业务最佳的分组化网的方向演进和融合 下一代网络将是电信网与因特网的融合和发展 融合将体现在 话音与数据 传输与交换 电路与分组 有线与无线 移动与WLAN 管理与控制 电信与计算机 集中与分布 电域与光域 等多个方面 8 5未来通信技术发展趋势 41 交换技术从电路到分组 随着业务从话音向数据的转移 从传统的电路交换技术逐步转向分组交换技术特别是无连接IP技术为基础的整个电信新框架将是一个发展趋势 现有的电路交换技术在传送数据业务方面效率较低 不能按需支持宽带业务 而现有的IP网在支持实时业务方面缺乏服务质量保证 因此 从电路交换向分组交换的转变不是简单的转变 同时 从传统的电路交换网到分组化网将是一个长期的渐进过程 采用具有开放式体系架构和标准接口 实现呼叫控制与媒体层和业务层分离的软交换将是完成这一平滑过渡任务的关键 42 传送技术从点到点通信到光连网 WDM技术的出现和发展为电信网提供了巨大的容量和低廉的传输成本 有力地支撑了上层业务和应用的发展 但点到点WDM系统只提供了原始的传输带宽 需要有灵活的网络节点才能实现高效的组网能力 自动交换光网络 ASON 的出现吸取了IP网的智能化经验 有效解决了IP层与光网层的融合问题 代表了下一代光网络的研究方向 43 接入技术从窄带到宽带 面对核心网和用户侧带宽的快速增长 中间的接入网却仍停留在窄带水平 而且仍主要是以支持电路交换为基本特征 与核心网侧和用户侧的发展趋势很不协调 接入网已经成为全网带宽的最后瓶颈 接入网的宽带化和IP化将成为本世纪初接入网发展的主要大趋势 有线接入除发展xDSL和以太网等宽带接入技术外 以EPON为代表的宽带光接入技术以及城域以太网技术将成为主要的研发方向和应用重点 无线接入技术方面除了第三代移动通信和无线以太网技术等现有宽带接入技术会大量应用外 具有更高速率 频谱效率和智能的新一代宽带移动通信技术将成为新的发展方向 44 无线技术从3G到4G 从单一无线环境到通用无线环境 在宽带业务需求不断增长的情况下 无线传输作为