第 15 章现代通信技术

第15章现代通信技术 15.1 现代通信技术概述 15.2 移动通信 15.3 卫星通信 15.4 光纤通信返回主页上一章下一章

15.1 现代通信技术概述 • 通信系统： • 完成信息传输任务的系统。 • 按传输方式不同分类： • 有线通信、无线通信。 • 系统组成： • 发射机、信道、接收机。

f 天线发射机发射机接收机接收机接收与发射的转换接收与发射的转换一、无线通信方式 • 1. 同频单工方式 • 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。 • 系统图 • 特点： • 结构简单，造价低，但操作不便，不易保密。

f1 f2 f1 f2 发射机发射机天线双工器双工器接收机接收机 f1 f2 2. 双频双工方式 • 系统图 • 特点： • 此法是最理想的，抗干扰能力强，但造价高。

f2 f1 f1 f2 f1 f1 发射机发射机双工器 f2 f1 接收机发射机接收机接收机 f1 f2 用户台 f2 f2 用户台中继台 3. 半双工方式

波段 长波中波短波超短波微波二、电磁波的传递 • 无线电波分为: • 长波、中波、短波、超短波、微波等。波长/m 30 000 ~ 3 000 3 000 ~ 50 50 ~ 10 10 ~ 1 1 ~ 0.001 频率/kHz 10 ~ 100 100 ~ 6 000 6 000 ~ 30×103 30×103 ~ 300×103 300×103 ~ 30×106 用途电报通信无线电广播、电报通信无线电广播、电报通信电视、导航、无线电广播电视、雷达、导航、接力通信

我国无线电波的频率范围 • 535～1 605 kHz（属中波）。 • 1 MHz 通信宽度可提供 40 个信道。 • 信道间隔为 25 kHz。 • 电磁波的传播方式 • (1) 地波 • 沿地球表面传播（如长波、中波、依靠地波传播）。 • (2) 天波 • 依靠空中电离层的反射进行传播（短波、中波）。 • (3) 直射波 • 直接传播方式传播的电磁波（超短波、微波）。

三、调制和解调 • 按调制信号的不同调制方式可分为： • 模拟信号的调制 • 数字信号的调制 • 按调制参数不同调制方式可分为： • 振幅调制（简称调幅 AM） • 频率调制（简称调频 FM） • 相位调制（简称调相 PM）

f 解调功率放大调制功率放大载波振荡 • 无线通信发射和接收部分原理图发射机接收机 • 调制 • 将低频信号搬移到高频信号上去(载波信号)。 • 解调 • 将有用信号从载波信号中分离出来。

uA uM AM uC uC O C t uM O M t uA O C t 1. 模拟信号的调制 ⑴ 调幅（AM） ※ 传送信号包含在上下两个带内，载波本身不含任何信号。 ※ 调幅方式在无线电广播和载波电话中应用广泛。高频载波信号uc 低频载波信号 uM 调制后的信号 uA

uF uM FM uC uC O C t uM O M t uF O F t (2) 调频（FM） ※ 载波信号在调制信号的作用下瞬时频率发生了变化。 ※ 在电视和超短波广播中广泛应用。 ※ 缺点:超短波只能直线传播一、二百公里,收视距离较短。高频载波信号 uC 低频载波信号 uM 调制后的信号 uF

(3) 调相（PM） • 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。 • 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。

2. 数字信号的调制 • 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。 ASK FSK PSK

15.2 移动通信 • 指双方至少有一方在移动中完成的通信。 • 按应用环境分类 • 陆地、海上、空中移动通信。 • 按服务对象分类 • 民用、军用、专用移动通信。 • 按技术设备和服务对象综合分类 • (1) 公众移动电话系统 (2) 无绳电话系统 • (3) 无线寻呼系统 (4) 专用移动通信系统 • (5) 无中心个人移动通信系统

发射机 控制器共用器接收机中继线有线市话局 MTSO 发射机  有线用户控制器共用器接收机一、公众移动电话系统 1. 系统组成基站1 MBS1 移动电话交换台基站 N MBS N

基站移动用户台 MTSO 移动电话交换局 2. 网络结构市话局蜂窝式公众移动电话系统

蜂房式公众移动电话系统 • 由三部分组成: • ① 移动电话交换局（MTSO） • ② 各小区基站（MBS） • ③ 移动用户台（MMS） • 目前国际上使用的通信系统有 • 美国的 AMPS 系统、 • 英国的 TACS 系统、 • 北欧的 NMT－900 系统、 • 　日本的 LMTS 系统。

二、无绳电话系统 • 第一代无绳电话（CT1） • 是室内使用的，服务半径为 150 m 左右。 • 第二代无绳电话（CT2） • 1989 年推出的数字无绳电话系统。 • 通信距离限定在 200 m 内。 • CT2 系统的组成 • ① 手机 ② 基站 • ③ 地区管理中心 ④ 本地集中器 • ⑤ 管理中心

PSTN PSTN 本地集中器本地集中器本地集中器本地集中器手机地区控制中心地区控制中心基站 PSTN 市话网管理中心 • 无绳电话系统图

发射台专用交换机控制与编码器有线市话局  有线用户发射台三、无线寻呼系统 • 是一种单向的面向公众的移动通信系统。寻呼接收机寻呼控制中心无线寻呼系统

地址识别 振铃接收机译码门电路存储显示 • 寻呼接收机 • 是一种便携式无线接收机，具有地址识别功能。

控制中心 指令台指令台四、专用移动通信系统 • 只为某部门、某行业服务。 • 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（MCA）图 A 群 N 群覆盖半径 20 ~ 30 km

专用移动通信系统的特点： (1) 所有通信均需控制中心转接。 (2) 具有数据传输、传真功能。 (3) 限时服务，最长服务时间 1 min 。五、无中心个人移动通信系统 • 1982 年推出该技术。 • 特点： • (1) 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。 • (3) 加快了接续速度。 • (4) 通信范围有限，适用于专用小系统。

通信卫星 A 站 B 站 15.3 卫星通信 • 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。 • 卫星通信发射频率一般为 4～6 GHz ， • 属于微波波段。 • 特点： • (1) A、B 站互发信息 • 所以频率不同。 • (2) 卫星中继站接收 • 到信号经放大后， • 换一个频率再 • 发射出去。 f2 f4 f1 f3 卫星通信系统

同步卫星 17.4o 信号盲区 35 786.5 km 信号重叠区域同步卫星同步卫星一颗同步卫星覆盖地球表面的 42.4%。地球自转方向卫星飞行方向同步轨道全球卫星通信系统

卫星通信的优点 (1) 应用范围广可传输电话、电报、传真、广播电视节目等。 (2) 通信距离远费用与通信距离无关（与时间有关）。 (3) 覆盖面大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。 (4) 传输容量大通信卫星的发射频率在微波段，可供使用的频带很宽。而且空间站可设多个转发器，可容纳的信道多。

(5) 传输质量高，通信线路稳定可靠。 • 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。 • (2)有星蚀和日凌中断现象。

15.4 光纤通信 • 大规模的光缆系统： • (1) 横跨大西洋的 TAT－8 海底光缆系统， • 总长 6 400 km。 • (2) TAT－9 海底光缆系统，可提供 9 万路话路。 • (3) 横跨太平洋的 TPC－ 3/HAW－4 海底光缆 • 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 • 城市的多条光缆系统，最长为 2 400 km。

1 1 2 一、光纤结构涂敷层由若干根导线绞制成光缆，光缆出厂长度为 1～5 km。二、光的反射和折射纤芯折射光介质 2 （折射率 n2）介质 1 （折射率 n1）包层入射光反射光 n1 sin1 = n2 sin2 临界角 c 当1  → c 时，2 = 90o

包层 纤芯 n2 n1 包层 sinc = （c 为临界角） • 当1≥c 时，光波不能进入折射率低的介质 2， • 而全部返回折射率高的介质 1 —— 全反射。三、光在光纤中的传播折射率高

发送电端机接收电端机发送光端机接收光端机光连接器光中继器光连接器光缆光缆四、光纤通信系统图 A/D 转换 D/A 转换弥补光波远距离传送的损耗电信号转换为光信号光信号转换为电信号

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