电工学第15章现代通信技术

1、电工技术电工技术 下一章下一章 返回主页返回主页 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 2 15.1 现代通信技术概述现代通信技术概述 通信系统：通信系统： 完成信息传输任务的系统。完成信息传输任务的系统。 按传输方式不同分类：按传输方式不同分类： 有线通信、无线通信。有线通信、无线通信。 系统组成：系统组成： 发射机、信道、接收机。发射机、信道、接收机。 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 3 特点：特点： 结构简单，造价低，但操作不便，不易保密。结构简单，造价低，但操作不便，不易保密。 接收与发射的转换接收与发射的转换 接收与发射的转换接收与发射的转换 通信双方使

2、用同一频率。通信双方使用同一频率。 单工是指接受和发射不能同时进行。单工是指接受和发射不能同时进行。 系统图系统图 发射机发射机 接收机接收机 发射机发射机 接收机接收机 f 天线天线 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 4 系统图系统图 f1 1 f2 2 发射机发射机 接收机接收机 发射机发射机 接收机接收机 天线天线 双双 工工 器器 双双 工工 器器 f1 1 f2 2 f2 2 f1 1 特点：特点： 此法是最理想的，抗干扰能力强，但造价高。此法是最理想的，抗干扰能力强，但造价高。 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 5 发射机发射机 接收机接收机 发射机

3、发射机 接收机接收机 f1 1 f2 2 用户台 用户台 f1 1 f2 2 f1 1 用户台用户台 f2 2 双工器双工器 接收机接收机 发射机发射机 中继台中继台 f1 1 f1 1 f2 2 f2 2 f2 2 f1 1 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 6 波长波长/m 30 000 3 000 3 000 50 50 10 10 1 1 0.001 频率频率/kHz 10 100 100 6 000 6 000 30103 30103 300103 300103 30106 用用 途途 电报通信电报通信 无线电广播、电报通信无线电广播、电报通信 无线电广播、电报通信无

4、线电广播、电报通信 电视、导航、无线电广播电视、导航、无线电广播 电视、雷达、导航、接力通信电视、雷达、导航、接力通信 波波 段段 长长 波波 中中 波波 短短 波波 超短波超短波 微微 波波 无线电波分为无线电波分为: 长波、中波、短波、超短波、微波等。长波、中波、短波、超短波、微波等。 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 7 5351 605 kHz（属中波）。（属中波）。 1 MHz 通信宽度可提供通信宽度可提供 40 个信道。个信道。 信道间隔为信道间隔为 25 kHz。 电磁波的传播方式电磁波的传播方式 (1) 地波地波 沿地球表面传播沿地球表面传播（如长波、中波、依靠

5、地波传播）。（如长波、中波、依靠地波传播）。 (2) 天波天波 依靠空中电离层的反射进行传播依靠空中电离层的反射进行传播（短波、中波）。（短波、中波）。 (3) 直射波直射波 直接传播方式传播的电磁波直接传播方式传播的电磁波（超短波、微波）。（超短波、微波）。 我国无线电波的频率范围我国无线电波的频率范围 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 8 按调制信号的不同调制方式可分为：按调制信号的不同调制方式可分为： 模拟信号的调制模拟信号的调制 数字信号的调制数字信号的调制 按调制参数不同调制方式可分为：按调制参数不同调制方式可分为： 振幅调制（简称调幅振幅调制（简称调幅 AM） 频率

6、调制（简称调频频率调制（简称调频 FM） 相位调制（简称调相相位调制（简称调相 PM） 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 9 无线通信发射和接收部分原理图无线通信发射和接收部分原理图 发射机发射机 接收机接收机 载波振荡载波振荡 f 调制调制 功率放大功率放大 解调解调 功率放大功率放大 调制调制 将低频信号搬移到高频信号上去将低频信号搬移到高频信号上去(载波信号载波信号)。 解调解调 将有用信号从载波信号中分离出来。将有用信号从载波信号中分离出来。 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 10 调幅（调幅（AM） 传送信号包含在上传送信号包含在上 下两个带内，载波下

7、两个带内，载波 本身不含任何信号。本身不含任何信号。 调幅方式在无线调幅方式在无线 电广播和载波电话电广播和载波电话 中应用广泛。中应用广泛。 低频载波信号低频载波信号 uM uM O M t uC C t O 高频载波信号高频载波信号uc 调制后的信号调制后的信号 uA uA O C t AM uC uMuA 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 11 载波信号在调制信载波信号在调制信 号的作用下瞬时频号的作用下瞬时频 率发生了变化。率发生了变化。 在电视和超短波在电视和超短波 广播中广泛应用。广播中广泛应用。 缺点缺点: :超短波只能超短波只能 直线传播一二百直线传播一二百 公

8、里公里, ,收视距离较短。收视距离较短。 (2) 调频（调频（FM） 高频载波信号高频载波信号 uC uC O C t 低频载波信号低频载波信号 uM uM O M t 调制后的信号调制后的信号 uF uF O F t FM uC uMuF 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 12 使高频载波信号的相位随低频调制信号的瞬时使高频载波信号的相位随低频调制信号的瞬时 值正比变化的调制方式。值正比变化的调制方式。 调频和调相又统称为调角。调频时必然会引起调频和调相又统称为调角。调频时必然会引起 调相，调相时必然会引起调频。调相，调相时必然会引起调频。 (3) 调相（调相（PM） 电工学

9、第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 13 就是将二进制信息搬移到高频载波信号上，就是将二进制信息搬移到高频载波信号上， 调制方式可以是调频、调幅、调相。调制方式可以是调频、调幅、调相。 ASK FSK PSK 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 14 15.2 移移 动动 通通 信信 指双方至少有一方在移动中完成的通信。指双方至少有一方在移动中完成的通信。 按应用环境分类按应用环境分类 陆地、海上、空中移动通信。陆地、海上、空中移动通信。 按服务对象分类按服务对象分类 民用、军用、专用移动通信。民用、军用、专用移动通信。 按技术设备和服务对象综合分类按技术设备和服务对象综

10、合分类 (1) 公众移动电话系统公众移动电话系统 (2) 无绳电话系统无绳电话系统 (3) 无线寻呼系统无线寻呼系统 (4) 专用移动通信系统专用移动通信系统 (5) 无中心个人移动通信系统无中心个人移动通信系统 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 15 基站基站1 MBS1 基站基站 N MBS N 有线有线 市话局市话局 MTSO 中继线中继线 有线用户有线用户 控控 制制 器器 发射机发射机 接收机接收机 共共 用用 器器 控控 制制 器器 发射机发射机 接收机接收机 共共 用用 器器 移动电话交换台移动电话交换台 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 16 市

11、话局市话局 MTSO 移动电话交换局移动电话交换局 移动用户台移动用户台 基站基站 蜂窝式公众移动电话系统蜂窝式公众移动电话系统 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 17 由三部分组成由三部分组成: 移动电话交换局（移动电话交换局（MTSO） 各小区基站（各小区基站（MBS） 移动用户台（移动用户台（MMS） 目前国际上使用的通信系统有目前国际上使用的通信系统有 美国的美国的 AMPS 系统、系统、 英国的英国的 TACS 系统、系统、 北欧的北欧的 NMT900 系统、系统、 日本的日本的 LMTS 系统。系统。 蜂房式公众移动电话系统蜂房式公众移动电话系统 电工学第电工学第1

12、5章现代通信技术章现代通信技术 18 第一代无绳电话（第一代无绳电话（CT1） 是室内使用的，服务半径为是室内使用的，服务半径为 150 m 左右。左右。 第二代无绳电话（第二代无绳电话（CT2） 1989 年推出的数字无绳电话系统。年推出的数字无绳电话系统。 通信距离限定在通信距离限定在 200 m 内。内。 CT2 系统的组成系统的组成 手机手机 基站基站 地区管理中心地区管理中心 本地集中器本地集中器 管理中心管理中心 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 19 无绳电话系统图无绳电话系统图 PSTN 本地本地 集中器集中器 本地本地 集中器集中器 地区控制中心地区控制中心

13、本地本地 集中器集中器 本地本地 集中器集中器 地区控制中心地区控制中心 管理中心管理中心 PSTN PSTN 市话网市话网 基站基站 手机手机 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 20 寻寻 呼呼 接接 收收 机机 寻呼控制中心寻呼控制中心 有线有线 市话局市话局 有线用户有线用户 专专 用用 交交 换换 机机 控制控制 与与 编码器编码器 发发 射射 台台 发发 射射 台台 是一种单向的面向公众的移动通信系统。是一种单向的面向公众的移动通信系统。 无线寻呼系统无线寻呼系统 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 21 寻呼接收机寻呼接收机 是一种便携式无线接收机，具

14、有地址识别功能。是一种便携式无线接收机，具有地址识别功能。 门电路门电路 显示显示 地址识别地址识别 存储存储 振铃振铃 接接 收收 机机 译译 码码 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 22 只为某部门、某行业服务。只为某部门、某行业服务。 例如：军事、公安、消防、铁路、出租车等。例如：军事、公安、消防、铁路、出租车等。 专用汽车调动移动通信系统（专用汽车调动移动通信系统（MCA）图）图 N 群群A 群群 覆盖半径覆盖半径 20 30 km 指指 令令 台台 指指 令令 台台 控制中心控制中心 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 23 1982 年推出该技术。年推

15、出该技术。 特点：特点： (1) 将中心集中控制变为分散控制。将中心集中控制变为分散控制。 (2) 节省建网投资，提高了频率利用率。节省建网投资，提高了频率利用率。 (3) 加快了接续速度。加快了接续速度。 (4) 通信范围有限，适用于专用小系统。通信范围有限，适用于专用小系统。 专用移动通信系统的特点：专用移动通信系统的特点： (1) 所有通信均需控制中心转接。所有通信均需控制中心转接。 (2) 具有数据传输、传真功能。具有数据传输、传真功能。 (3) 限时服务，最长服务时间限时服务，最长服务时间 1 min 。 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 24 15.3 卫卫 星星

16、通通 信信 是指以人造地球卫星为中继站，使地球上的各是指以人造地球卫星为中继站，使地球上的各 中继站之间实现通信。中继站之间实现通信。 卫星通信发射频率一般为卫星通信发射频率一般为 46 GHz ， 属于微波波段。属于微波波段。 特点：特点： (1) A、B 站互发信息站互发信息 所以频率不同。所以频率不同。 (2) 卫星中继站接收卫星中继站接收 到信号经放大后，到信号经放大后， 换一个频率再换一个频率再 发射出去。发射出去。 卫星通信系统卫星通信系统 f2 f3 f4f1 通信卫星通信卫星 A 站站B 站站 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 25 地球自转方向地球自转方向 卫

17、星飞行方向卫星飞行方向 同步轨道同步轨道 全球卫星通信系统全球卫星通信系统 同步卫星同步卫星 同步卫星同步卫星 同步卫星同步卫星 35 786.5 km 17.4o 信号盲区信号盲区 信号重叠区域信号重叠区域 一颗同步卫星覆盖一颗同步卫星覆盖 地球表面的地球表面的 42.4%。 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 26 (1) 应用范围广应用范围广 可传输电话、电报、传真、广播电视节目等。可传输电话、电报、传真、广播电视节目等。 (2) 通信距离远通信距离远 费用与通信距离无关（与时间有关）。费用与通信距离无关（与时间有关）。 (3) 覆盖面大覆盖面大 便于多地址连接通信，即在卫

18、星覆盖面积内，所有地球便于多地址连接通信，即在卫星覆盖面积内，所有地球 站可公用一颗卫星实现站与站之间的双边和多边通信。站可公用一颗卫星实现站与站之间的双边和多边通信。 (4) 传输容量大传输容量大 通信卫星的发射频率在微波段，可供使用的频带很通信卫星的发射频率在微波段，可供使用的频带很 宽。而且空间站可设多个转发器，可容纳的信道多。宽。而且空间站可设多个转发器，可容纳的信道多。 卫星通信的优点卫星通信的优点 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 27 (5) 传输质量高，通信线路稳定可靠。传输质量高，通信线路稳定可靠。 卫星通信的缺点卫星通信的缺点 (1) 投资昂贵，要求地球站和空间站的技术含量高。投资昂贵，要求地球站和空间站的技术含量高。 (2) 有星蚀和日凌中断现象。有星蚀和日凌中断现象。 电工学第电工学第15章现代通信技术章现代通信技术 28 15.4 光光 纤纤 通通 信信 大规模的光缆系统：大规模的光缆系统： (1) 横跨大西洋的横跨大西洋的 TAT8 海底光缆系统，海底光缆系统， 总长总长 6 400 km。 (2) TAT9 海底光缆系统，可提供海底光缆系统，可提供 9 万路话路。万路话路。 (3) 横跨太平洋的横跨太平洋的 TPC 3/HAW4 海底光缆海底光缆 系统长系统长 9 000 km。 (4) 我国已建成了以北京为中心的，连接各省会我