4-现代通信系统2课件

1、2022-2-201通信工程专业概论主讲 邱新芸2022-2-20东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-202通信工程专业概论第五讲现代通信系统（2）东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2031 1 数字微波与卫星通信系统数字微波与卫星通信系统1.1 1.1 数字微波通信系统数字微波通

2、信系统1.2 1.2 通信卫星通信卫星1.3 1.3 卫星通信系统卫星通信系统1.4 1.4 数字卫星通信系统数字卫星通信系统1.5 1.5 卫星地球站卫星地球站东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2041.1 数字微波通信系统数字微波通信系统东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-205微波通信是依靠空间电磁波来传递信息的一种通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

3、分类的。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微波通信的频段及特点2022-2-206数字微波通信系统方框图数字微波通信系统方框图数字微波通信系统组成数字微波通信系统组成2022-2-207天线馈线系统天线馈线系统(a)同轴电缆天线馈线系统；同轴电缆天线馈线系统；(b)圆波导天线馈线系统圆波导天线馈线系统数字微波通信系统馈线系统数字微波通信系统馈线系统东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-208 1.微波传播的电波特性微波传播的电波特性 2.微波信号传输线路中微波信号传输线路

4、中的余隙概念的余隙概念微波传输线路微波传输线路地面反射和大气折射示意图地面反射和大气折射示意图3.数字微波信道的干扰数字微波信道的干扰和噪声和噪声东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2091.抗衰落的技术抗衰落的技术自动增益控制自动增益控制(AGC)技术；技术；频率分集技术；频率分集技术；空间分集技术；空间分集技术；自适应均衡技术；自适应均衡技术；交叉极化干扰补偿技术。交叉极化干扰补偿技术。数字微波传输系统的主要技术数字微波传输系统的主要技术东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程

5、教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-20102.数字微波实用的调制解调技术数字微波实用的调制解调技术差分编码变换；差分编码变换；纠错编码变换；纠错编码变换；网格编码网格编码(TCM)调制；调制；采用维特比译码实现解调。采用维特比译码实现解调。数字微波传输系统的主要技术数字微波传输系统的主要技术东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-20113.分集技术分集技术4.非线性失真补偿技术非线性失真补偿技术5.微波传输新技术微波传输新技术提高调制的状态数及严格限带。提

6、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。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。网格编码调制及维特比检测技术。高性能、高性能、全数字化的二维时域均衡技术。全数字化的二维时域均衡技术。多载波的并联传输技术。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、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。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数字微波传输系统的主要技术东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工

7、程专业概论2022-2-20121.2 通信卫星通信卫星东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-20131.地球卫星轨道地球卫星轨道同步通信卫星同步通信卫星地球卫星的几种轨道地球卫星的几种轨道2.同步通信卫星同步通信卫星东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2014 通信卫星的组成通信卫星的组成 同步通信卫星：同步通信卫星：控制分系统；控制分系统；通信分系统；通信分系统；遥测指令分系统；遥测指令分系统；电源

8、分系统；电源分系统；温控分系统等组成。温控分系统等组成。东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2015东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-20161.3 卫星通信系统卫星通信系统2022-2-2017卫星通信系统组成卫星通信系统组成发端地面站发端地面站收端地面站收端地面站上行线上行线下行线下行线通信卫星通信卫星东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工

9、程专业概论通信工程专业概论2022-2-2018终端设备发射设备接收设备终端设备来自市内通信线路至市内通信线路上行线路下行线路通信卫星(发端地球站)(收端地球站)卫星通信线路的组成卫星通信线路的组成东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2019卫星通信的特点卫星通信的特点卫星通信一般为恒参信道卫星通信一般为恒参信道,信道特性稳定。信道特性稳定。覆盖面积大覆盖面积大,通信距离远。通信距离远。设站灵活设站灵活,容易实现多址通信。容易实现多址通信。通信容量大通信容量大,传送的业务类型多。传送的业务类型多。

10、电路使用费用与通信距离无关。电路使用费用与通信距离无关。建站快建站快,投资省。投资省。 要求卫星严格要求卫星严格, , 有高可靠性、有高可靠性、 长寿命。长寿命。 通信地球站设备较复杂、通信地球站设备较复杂、 庞大。庞大。 卫星传输信号有延迟。卫星传输信号有延迟。 东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2020卫星通信传输线路性能参数卫星通信传输线路性能参数 1.全向有效辐射功率全向有效辐射功率2.传播衰耗传播衰耗3.传播方程传播方程4.接收地面站性能指数接收地面站性能指数5.C/T值与值与S/N6

11、.门限电平门限电平东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2021卫星传输信号的几种信号处理技术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。码处理技术外。还有以下几种信号处理技术。1能量扩散技术能量扩散技术2预加重预加重3加权加权东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-20221.4 数字卫星通信系统数字卫星通信系

12、统东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2023数字卫星通信系统的概念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数字通信时代，地面通信已基本上实现了IDN(综综合数字网合数字网),因此对卫星因此对卫星(地面站的终端信号卫星基带信地面站的终端信号卫星基带信号号)都基本上使用数字信号都基本上使用数字信号,称为数字基带信号。称为数字基带信号。 东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2024多址

13、方式多址方式 多址方式是指在卫星覆盖区内的多地球站多址方式是指在卫星覆盖区内的多地球站,通通过一颗卫星的转发信号过一颗卫星的转发信号,建立以地球站为站址的两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。频带的射频信道的复用。1.频分多址频分多址(FDMA)方式方式所谓频分多址，是指按地面站分配的射频不同所谓频分多址，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来区别地球站的站址，使各地球站的地址频率,在在卫星转发器频带内不发生重叠，而且还要留有保护卫星转发器频带内不发生重叠，而且还要留有

14、保护频带。频带。东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2025频分多址方式频分多址方式东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2026频分多址方式的频率配置频分多址方式的频率配置东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-20272.时分多址时分多址(TDMA)方式方式是指用时间的间隙来区别地球的站址，各地球站是指用时

15、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。的信号只在规定的时隙通过卫星转发器。时分多址方式时分多址方式东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2028时分多址系统的组成时分多址系统的组成2022-2-2029时分多址系统的帧结构时分多址系统的帧结构东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-20303.空分多址空分多址(SDMA)方式方式是以卫星天线指向地面的波束来区别站址的。是以卫星

16、天线指向地面的波束来区别站址的。4.码分多址码分多址(CDMA)方式方式是用码型来区别地球站站址。是用码型来区别地球站站址。东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-20311.5 卫星地球站卫星地球站2022-2-2032地球站组成地球站组成 主要由天馈分系统、发射机分系统、主要由天馈分系统、发射机分系统、接收机分系统、通接收机分系统、通信终端分系统、监控管理及电源分系统组成。信终端分系统、监控管理及电源分系统组成。 东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教

17、研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2033其他数字卫星通信系统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系统星上信号处理卫星通信采用了星上信号处理的星上信号处理卫星通信采用了星上信号处理的最新技术最新技术,相当于把地面通信交换中心搬到卫星上相当于把地面通信交换中心搬到卫星上去去,使系统的通信、交换、测控一体化使系统的通信、交换、测控一体化空中立空中立体化。体化。美国于美国于1993年发射上天的年发射上天的ACTS高级通信卫高级通信卫星系统就采用了这种技术。星系统就采用了这种技术。东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系

18、通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-20342.VSAT会议电视系统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，会议电视是指将活动图像信号进行数字压缩，以较低的速率在以较低的速率在VSAT卫星信道上同时传输卫星信道上同时传输图像图像和语声和语声信号。信号。会议电视为点对点的通信，一般采用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户终端共用一对双向信道。当停止时可将信道转交交VSAT系统开展其他业务，实现资源共享。系统开展其他业务，实现资源共

19、享。东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-20353事卫星通信系统事卫星通信系统海事卫星海事卫星(INMARSAT)系统能对海、陆、空中的系统能对海、陆、空中的移动体提供静止卫星通信。移动体提供静止卫星通信。由地球段和空间段组成由地球段和空间段组成,操作中心设在伦敦操作中心设在伦敦,控控制中心设在华盛顿和达姆斯特。另外还有跟踪、遥测制中心设在华盛顿和达姆斯特。另外还有跟踪、遥测和指令地球站和指令地球站,通信网络控制地球站和数量庞大的船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

20、西洋、印度洋、舶地球站。系统的空间部分由分布在大西洋、印度洋、太平洋三个区域上空的卫星组成太平洋三个区域上空的卫星组成,以形成覆盖全球的以形成覆盖全球的通信网。通信网。东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2036非同步卫星通信系统非同步卫星通信系统1.低轨道卫星通信系统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面高度大约在1000km左右左右,其运转周期一般为几小其运转周期一般为几小时。卫星天线波束覆盖地面小区时。卫星天

21、线波束覆盖地面小区,在地球表面飞速移在地球表面飞速移动动,一个用户看到每颗卫星的时间只有几分钟或十几一个用户看到每颗卫星的时间只有几分钟或十几分钟分钟,因此存在信号越区切换的问题。因此存在信号越区切换的问题。2.中轨道卫星通信系统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中轨道卫星通信系统的轨道高度大约在1,0000km左右。发射左右。发射10多颗卫星多颗卫星,就可构成全球通信。就可构成全球通信。东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-20372 2 数字移动通信系统数字移动通信系

22、统2.1 2.1 移动通信概述移动通信概述2.2 2.2 蜂窝数字移动通信蜂窝数字移动通信(GSM)(GSM)东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-20382.1 移动通信的概念移动通信的概念东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-20391 1 移动通信概念：移动通信概念：是指通信的双方，至少有一方在移动中进是指通信的双方，至少有一方在移动中进行信息的交换。行信息的交换。东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分

23、校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-20402.移动通信使用的频段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的划分它属于VHF(甚高频甚高频)和和UHF(特高频特高频)直至到微直至到微波频段，一般分配为波频段，一般分配为150MHz，450MHz，800MHz，900MHz以及以及1.8GHz等，这些频段为公用移动通等，这些频段为公用移动通信使用频段。信使用频段。这些频段是宝贵的空间资源，无线电广播、电视、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

24、等各种移动通信，都要利用这一资飞机导航、部队等各种移动通信，都要利用这一资源。源。东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2041 2.2 蜂窝移动通信概述蜂窝移动通信概述2022-2-20421.移动通信系统组成移动通信系统组成2022-2-20432.蜂窝移动通信无线覆盖区结构蜂窝移动通信无线覆盖区结构1)大区制大区制在一个基站天线覆盖区内的移动用户在一个基站天线覆盖区内的移动用户,只能在此区只能在此区域完成联络与控制。域完成联络与控制。2)小区制小区制整个业务区整个业务区(服务区服务区)划分为若

25、干小区划分为若干小区,在小区中分在小区中分别设置基站别设置基站,负责本小区移动通信的联络控制。负责本小区移动通信的联络控制。3)小区制的划分方法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考虑服务对象及频率组不相互干扰等因素,小区制小区制一般分为带状服务区和面状服务区。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蜂窝无线区移动通信网东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2044东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论

26、通信工程专业概论2022-2-2045东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2046东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-20472022-2-20483.移动通信中的切换、移动通信中的切换、交接与漫游交接与漫游东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2049全球通的蜂窝移动通信网有一个制式的全球通的蜂窝移动通信

27、网有一个制式的问题，如果是同一制式，很容易实现问题，如果是同一制式，很容易实现(切换切换)交接与漫游。世界上有多种制式的蜂窝移动交接与漫游。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。如模拟系统有等。如模拟系统有AMPS和和TACS制等。我国模拟系统曾经采用制等。我国模拟系统曾经采用TACS制，数字系统采用制，数字系统采用GSM制式。制式。东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-20504移动通信分类移动通信分类寻呼

28、系统：是一种较早的点对面覆盖的单向呼叫系统。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、基站和寻呼接收器它由寻呼控制中心、基站和寻呼接收器(BP机机)三部分三部分组成。组成。东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2051集群移动通信系统：是一种专用调度系统集群移动通信系统：是一种专用调度系统,由控制中由控制中心、基站、调度台、移动台组成。心、基站、调度台、移动台组成。东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程系通信工程教研室计算机工程系通信工程教研室通信工程专业概论通信工程专业概论2022-2-2052无绳电话系统：是一种市话网延伸的双工无线通信无绳电话系统：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系统。它由基站和手机组成。以上三种移动通信系统都是借助于市话网来实现的。以上三种移动通信系统都是借助于市话网来实现的。东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校计算机工程