模塊五 典型通信系統(tǒng)

模塊五典型通信系統(tǒng)課題二GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)課題一數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)課題三第四代移動(dòng)通信簡(jiǎn)介課題四數(shù)字光纖通信系統(tǒng)課題五數(shù)字無線電通信系統(tǒng)課題一數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解移動(dòng)通信系統(tǒng)的定義、組成、特點(diǎn)及工作方式。2.了解移動(dòng)通信系統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)。相關(guān)知識(shí)一、移動(dòng)通信系統(tǒng)概述1.移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)所謂移動(dòng)通信，就是指通信的雙方至少有一方是在移動(dòng)（或暫時(shí)靜止）中進(jìn)行信息交換的通信，它包括移動(dòng)臺(tái)（汽車、火車、飛機(jī)、船艦等）與固定臺(tái)之間通信、移動(dòng)臺(tái)與移動(dòng)臺(tái)之間通信。（1）移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成移動(dòng)通信系統(tǒng)一般由移動(dòng)臺(tái)(MS)、基站(BS)、移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)、傳輸線等組成，如圖所示。移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成移動(dòng)臺(tái)有便攜式、手提式、車載式三種。移動(dòng)臺(tái)不是單指手機(jī)，手機(jī)只是其中一種便攜式移動(dòng)臺(tái)?；臼且远嘈诺拦灿梅绞皆谝苿?dòng)通信中提供通信服務(wù)的關(guān)鍵設(shè)備，主要由收發(fā)信道盤等組成。每一個(gè)基站都有一個(gè)可靠的通信服務(wù)范圍，稱為無線小區(qū)。無線小區(qū)的大小主要由基站的天線高度和發(fā)射功率決定。移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心除具有一般市話交換機(jī)的功能之外，還有移動(dòng)業(yè)務(wù)所需處理的越區(qū)切換、漫游等功能。傳輸線主要是指連接各設(shè)備的中繼線。目前移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）到基站（BS）之間的傳輸主要采用微波或光纜等方式。（2）移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)移動(dòng)通信采用的是無線通信方式，可以應(yīng)用于任何條件下，特別是有線通信不可及的地方（如無法敷設(shè)光纜、電纜等）。無線通信方式?jīng)Q定了移動(dòng)通信系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：1)電波傳播條件復(fù)雜。電波的多徑傳播2）遠(yuǎn)近效應(yīng)。3)噪聲和干擾嚴(yán)重。4)多普勒效應(yīng)。移動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻率（f0）的計(jì)算公式為式中，v——移動(dòng)臺(tái)的速度；

λ——工作波長(zhǎng)；

θ——電波入射角。如圖所示，移動(dòng)速度（v）越快，電波入射角（θ）越小，則多普勒效應(yīng)就越嚴(yán)重。此時(shí)只有采用鎖相技術(shù)才能接收到信號(hào)，所以移動(dòng)通信設(shè)備都采用鎖相技術(shù)。多普勒效應(yīng)5)頻帶利用率要求高。6)移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)性強(qiáng)。7)通信設(shè)備的性能要好。8)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2.移動(dòng)通信的工作方式按通話狀態(tài)和頻率使用方法可將移動(dòng)通信的工作方式分為單工制、半雙工制和雙工制三類。(1)單工制單工方式a)同頻單工方式b）異頻單工方式(2)半雙工制雙工方式a)半雙工方式b）全雙工方式二、移動(dòng)通信系統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)1.頻率管理與有效利用技術(shù)無線通信是利用無線電波在空間傳遞信息的，所有用戶共用同一個(gè)空間，因此不能在同一時(shí)間、同一場(chǎng)所、同一方向上使用相同頻率的無線電波。(1)頻率管理我國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商的頻率分配情況如圖所示。我國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商的頻率分配情況（2）無線信道信道是對(duì)無線通信中發(fā)送端與接收端之間通路的一種形象比喻。對(duì)于無線電波而言，它從發(fā)送端傳送到接收端，其間并沒有一個(gè)有形的連接，它的傳播路徑不可能只有一條，但是為了形象地描述發(fā)送端與接收端之間的工作，可以想象兩者之間有一個(gè)看不見的道路銜接，把這條銜接通路稱為信道。(3)頻率有效利用技術(shù)1)信道的窄帶化。2）復(fù)用技術(shù)。復(fù)用技術(shù)是指一種在傳輸路徑上綜合多路信道，然后恢復(fù)原機(jī)制或解除終端各信道復(fù)用技術(shù)的過程。常見的復(fù)用技術(shù)有頻分復(fù)用（FDM）、時(shí)分復(fù)用（TDM）、碼分復(fù)用（CDM）和波分復(fù)用（WDM）。3）多址技術(shù)。應(yīng)用寬帶多址技術(shù)，可在一個(gè)載波信道上傳輸多個(gè)用戶信息，從而增加系統(tǒng)容量。無線信道的配置方法2.區(qū)域覆蓋與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)任何移動(dòng)通信網(wǎng)都有一定的服務(wù)區(qū)域，無線電波輻射必須覆蓋整個(gè)區(qū)域。由甚高頻無線電波（VHF）和特高頻無線電波（UHF）的傳播特性可知，一個(gè)基站能在其天線高度的視距范圍內(nèi)為移動(dòng)用戶提供服務(wù)，這樣的覆蓋區(qū)稱為一個(gè)無線電區(qū)，或簡(jiǎn)稱小區(qū)。通信網(wǎng)的服務(wù)范圍若很大，或者地形很復(fù)雜，則需用幾個(gè)小區(qū)才能覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)。帶狀網(wǎng)絡(luò)（1)大區(qū)制所謂大區(qū)制是指在一個(gè)比較大的區(qū)域（如一個(gè)城市）中，只設(shè)置一個(gè)基站，由它負(fù)責(zé)移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控制，如圖所示。大區(qū)制（2）小區(qū)制所謂小區(qū)是相對(duì)于大區(qū)而言的，由于大區(qū)制的主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)容量不高，為了適合大城市或更大區(qū)域的服務(wù)，必須突破這一限制。小區(qū)制蜂窩網(wǎng)課題二GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解GSM系統(tǒng)的概念。2.了解GSM網(wǎng)絡(luò)接口、Um接口的相關(guān)知識(shí)。相關(guān)知識(shí)一、GSM系統(tǒng)概述GSM系統(tǒng)主要采用時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)，有許多不同的特點(diǎn)，并為移動(dòng)用戶提供廣泛的業(yè)務(wù)功能。1.TDMA的基本概念TDMA的基本思想是小區(qū)中各移動(dòng)臺(tái)占用同一頻帶，但使用不同的時(shí)隙。TDMA將時(shí)間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時(shí)隙（不論幀還是時(shí)隙都是互不重疊的），每個(gè)時(shí)隙就是一個(gè)通信信道，分配給一個(gè)用戶。實(shí)際上，GSM系統(tǒng)既采用了TDMA技術(shù)，又采用了FDMA技術(shù)。2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由以下功能單元組成。GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（1）移動(dòng)臺(tái)(MobileStation，MS)。它包括移動(dòng)設(shè)備(MobileEquipment，ME)和用戶識(shí)別模塊(SubscriberIdentityModel，SIM)。（2）基站子系統(tǒng)(BaseStationSystem，BSS)。在一定的無線覆蓋區(qū)中，由移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心控制，與MS進(jìn)行通信的系統(tǒng)設(shè)備。（3）移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MobileSwitchingCenter，MSC)。對(duì)位于它管轄區(qū)域中的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行控制、交換的功能實(shí)體。（4）訪問位置寄存器(VisitorLocationRegister，VLR)。（5）歸屬位置寄存器(HomeLocationRegister，HLR)。管理部門用于移動(dòng)用戶管理的數(shù)據(jù)庫(kù)。每個(gè)移動(dòng)用戶都應(yīng)在其歸屬位置寄存器注冊(cè)登記。（6）設(shè)備號(hào)識(shí)別寄存器(EquipmentIdentifyRegister，EIR)。存儲(chǔ)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，主要完成對(duì)移動(dòng)設(shè)備的識(shí)別、監(jiān)視、閉鎖等功能。（7）鑒權(quán)中心(AuthenticationCenter，AUC)。認(rèn)證移動(dòng)用戶的身份和產(chǎn)生相應(yīng)鑒權(quán)參數(shù)(隨機(jī)數(shù)RAND、符號(hào)響應(yīng)SRES、密鑰Kc)的功能實(shí)體。（8）操作維護(hù)中心(OperationsandMaintenanceCenter，OMC)。網(wǎng)絡(luò)操作者對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控和操作的功能實(shí)體。3．區(qū)域的定義在GSM系統(tǒng)中，整個(gè)服務(wù)范圍被分成不同的區(qū)域，各類區(qū)域提供不同的服務(wù)，完成不同的功能。下面給出各類區(qū)域的定義，如圖所示。各類區(qū)域的相互關(guān)系(1)小區(qū)小區(qū)是指一個(gè)基站天線的覆蓋區(qū)域，在采用全向天線或小區(qū)只有一個(gè)扇區(qū)時(shí)，小區(qū)即為基站區(qū)。(2)基站區(qū)基站區(qū)是由一個(gè)基站(有一個(gè)或數(shù)個(gè)BTS)提供服務(wù)的所有小區(qū)所覆蓋的區(qū)域。(3)位置區(qū)位置區(qū)是指移動(dòng)臺(tái)可任意移動(dòng)，而不需要進(jìn)行位置更新的區(qū)域。位置區(qū)可以由一個(gè)或若干個(gè)小區(qū)組成。由于系統(tǒng)不知移動(dòng)臺(tái)位于哪個(gè)小區(qū)，所以呼叫移動(dòng)臺(tái)時(shí)，應(yīng)由位置區(qū)內(nèi)所有基站同時(shí)發(fā)尋呼信號(hào)，稱為一齊呼叫。(4)MSC區(qū)一個(gè)MSC所控制的所有小區(qū)共同覆蓋的區(qū)域。一個(gè)MSC區(qū)可以由一個(gè)或若干個(gè)位置區(qū)組成。(5)服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)是指提供移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的區(qū)域，一個(gè)服務(wù)區(qū)可由一個(gè)或若干個(gè)MSC區(qū)組成。(6)系統(tǒng)區(qū)系統(tǒng)區(qū)由一個(gè)或幾個(gè)服務(wù)區(qū)所組成，它可以容納全部制式相同的移動(dòng)臺(tái)。二、GSM網(wǎng)絡(luò)接口由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不同、運(yùn)營(yíng)環(huán)境不同和設(shè)備生產(chǎn)廠家不同，為了使各個(gè)廠家所生產(chǎn)的設(shè)備可以通用，在實(shí)際的通信網(wǎng)中，各個(gè)功能實(shí)體的連接都必須嚴(yán)格符合規(guī)定的接口標(biāo)準(zhǔn)。公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng)(PLMN)接口如圖所示。公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng)(PLMN)接口1．MSC與BSC之間的接口(A接口)從系統(tǒng)的功能實(shí)體來說，A接口是MSC與基站控制器(BSC)之間的互連接口，其物理連接通過采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048MbpsPCM數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn)。此接口主要傳遞移動(dòng)臺(tái)管理、基站管理、移動(dòng)性管理、接續(xù)管理等信息。2．BSC與BTS之間的接口（Abis接口）當(dāng)基站控制器(BSC)與基站收發(fā)信機(jī)(BTS)不在同一位置時(shí)，BTS與BSC之間采用遠(yuǎn)端互連方式，BTS與BSC之間的接口用Abis表示。Abis接口是一個(gè)內(nèi)部接口，它是通過采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mbps或64kbpsPCM數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn)的。此接口支持所有向用戶提供的服務(wù)，并支持對(duì)BTS無線設(shè)備的控制和無線頻率的分配。3．空中接口(Um接口)空中接口定義為移動(dòng)臺(tái)(MS)與基站收發(fā)信機(jī)(BTS)之間的無線通信接口，它是GSM系統(tǒng)中最重要也是最復(fù)雜的接口。4．MSC與VLR之間的接口(B接口)B接口定義為移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)與訪問用戶位置寄存器(VLR)之間的內(nèi)部接口。用于MSC向VLR詢問有關(guān)移動(dòng)臺(tái)(MS)當(dāng)前位置信息或者通知VLR有關(guān)MS的位置更新信息等。5．MSC與HLR之間的接口(C接口)C接口定義為MSC與HLR之間的接口，用于傳遞路由選擇和管理信息。兩者之間是采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048MbpsPCM數(shù)字傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)的。6．HLR與VLR之間的接口(D接口)D接口定義為HLR與VLR之間的接口，這個(gè)接口用于交換有關(guān)移動(dòng)臺(tái)位置數(shù)據(jù)和用戶管理的信息，主要為移動(dòng)用戶在服務(wù)區(qū)內(nèi)提供收、發(fā)話業(yè)務(wù)，VLR負(fù)責(zé)通知HLR移動(dòng)用戶的位置，并為HLR提供移動(dòng)用戶的漫游號(hào)碼。7．MSC之間的接口(E接口)E接口是相鄰區(qū)域的不同移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心之間的接口，用于移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)MSC控制區(qū)到另一個(gè)MSC控制區(qū)時(shí)交換有關(guān)信息，以完成越區(qū)切換。8．MSC與EIR之間的接口(F接口)F接口定義為MSC與移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器(EIR)之間的接口，用于交換相關(guān)的管理信息。9．VLR之間的接口(G接口)G接口定義為兩個(gè)VLR之間的接口。10．用戶與網(wǎng)絡(luò)之間的接口（Sm接口）Sm接口是人機(jī)接口，它是移動(dòng)用戶與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之間的接口。11．GSM系統(tǒng)與其他公用電信網(wǎng)的接口GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)通過MSC與公用電信網(wǎng)互連，一般采用7號(hào)信令系統(tǒng)接口。三、GSM系統(tǒng)的無線接口（Um接口）GSM系統(tǒng)的無線接口就是移動(dòng)臺(tái)與基站子系統(tǒng)(BSS)之間的接口，即Um接口，也稱空中接口。下面討論無線接口的幾個(gè)主要內(nèi)容，包括頻率配置、多址方式、業(yè)務(wù)類型、信道類型、突發(fā)脈沖序列、時(shí)幀結(jié)構(gòu)等。1.頻率配置在900MHz頻段，890~915MHz（上行）、935～960MHz（下行）各25MHz，雙工間隔為45MHz，信道間隔為200kHz，共124個(gè)信道，每個(gè)信道有8個(gè)時(shí)隙。在1800MHz頻段，1710～1785MHz（上行）、1805～1880（下行）各75MHz，雙工間隔為95MHz，信道間隔也是200kHz，共374個(gè)信道，每個(gè)信道有8個(gè)時(shí)隙。2．多址方式GSM蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)采用頻分多址和時(shí)分多址相結(jié)合的多址方式，即FDMA/TDMA。雙工方式采用頻分雙工(FDD)。GSM無線接口的FDMA/TDMA混合多址方式GSM系統(tǒng)的跳頻示意圖3.業(yè)務(wù)類型（1)話音業(yè)務(wù)0.3~3.4kHz的話音信號(hào)在GSM系統(tǒng)中經(jīng)過話音編碼變?yōu)樗俾蕿?3kbps的數(shù)據(jù)流，語音編碼方式采用波形編碼和參量編碼相結(jié)合的混合編碼，其編碼器全稱為線性預(yù)測(cè)編碼—長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼—規(guī)則脈沖激勵(lì)編碼器（LPC-LTP-RPE編碼器），其中LPC-LTP為參量編碼（聲碼）器，速率為3.6kbps，RPE為波形編碼器，速率為9.4kbps。（2)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可提供2.4kbps、4.8kbps和9.6kbps的透明數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，還可提供12.0kbps的非透明數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。4．信道類型GSM系統(tǒng)中的信道分類5．突發(fā)脈沖序列TDMA信道上的一個(gè)時(shí)隙中的信息格式稱為突發(fā)脈沖序列，即以固定的時(shí)間間隔(TDMA信道上每8個(gè)時(shí)隙中的一個(gè))發(fā)送某種信息。為了傳送業(yè)務(wù)信息和控制信息，共有5種類型的突發(fā)脈沖序列，如圖所示。突發(fā)脈沖序列的類型突發(fā)脈沖序列突發(fā)脈沖序列6.時(shí)幀結(jié)構(gòu)GSM時(shí)幀結(jié)構(gòu)有時(shí)隙、TDMA幀、復(fù)幀、超幀和超高幀5個(gè)層次。GSM時(shí)幀結(jié)構(gòu)如圖所示。GSM時(shí)幀結(jié)構(gòu)上行幀號(hào)碼與下行幀號(hào)碼所對(duì)應(yīng)的時(shí)間關(guān)系7.話音的間斷傳輸(DTX)話音的間斷傳輸(DTX)方式是指在話音間隙的大部分時(shí)間關(guān)閉發(fā)射機(jī)，僅在包含有用信息幀時(shí)打開發(fā)射機(jī)的一種操作模式。采用話音的間斷傳輸方式有兩個(gè)目的：一是節(jié)省移動(dòng)臺(tái)電源，延長(zhǎng)電池使用時(shí)間；二是降低空中總的干擾電平，提高頻譜利用率。課題三第四代移動(dòng)通信簡(jiǎn)介學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解4G的特點(diǎn)。2.了解4G標(biāo)準(zhǔn)。一、4G的特點(diǎn)1.通信速度快2.網(wǎng)絡(luò)頻譜寬3.通信靈活5.兼容性好6.提供增值服務(wù)7.頻率效率高8.費(fèi)用便宜二、4G標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介4G技術(shù)包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，嚴(yán)格意義上來講，LTE只是3.9G，盡管被宣傳為4G無線標(biāo)準(zhǔn)，但它其實(shí)并未被3GPP認(rèn)可，因此還未達(dá)到4G的標(biāo)準(zhǔn)。只有升級(jí)版的LTEAdvanced才滿足國(guó)際電信聯(lián)盟對(duì)4G的要求。LTE項(xiàng)目是3G的演進(jìn)，它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。LTE的主要特點(diǎn)是在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbps與上行50Mbps的峰值速率，相對(duì)于3G網(wǎng)絡(luò)大大提高了小區(qū)的容量，同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)延遲大大降低。LTE-Advanced是LTE技術(shù)的升級(jí)版，包含TDD和FDD兩種制式，其中TD-SCDMA將能夠進(jìn)化到TDD制式，而WCDMA網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)化到FDD制式。課題四數(shù)字光纖通信系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解光纖、光纜的有關(guān)知識(shí)。2.了解光纖通信系統(tǒng)的組成和工作原理。一、光纖光纖通信中采用的傳輸媒介是光纖，光纖與加強(qiáng)元件、外護(hù)層等組合而成光纜。光纜根據(jù)實(shí)際需要采用不同的加工工藝做成，外形和性能也各不相同。普通光纜圖光纖復(fù)合架空地線光纖一般以光波的傳播模式分類，主要有兩類：多模光纖和單模光纖。光纖的結(jié)構(gòu)光信號(hào)在光纖中的傳播原理裸光纖結(jié)構(gòu)示意圖a)階躍型多模光纖(SI)b)漸變型多模光纖(GI)c)單模光纖1．多模光纖2．單模光纖漸變型多模光纖的主要參數(shù)（G.651建議）1.31μm單模光纖的主要參數(shù)（G.652建議）光纖的工作窗口ITU—T將單模光纖分為以下幾種類型：(1)G.652光纖稱為常規(guī)單模光纖，也稱非零色散位移光纖或1310nm性能最佳光纖。(2)G.653光纖稱為零色散位移單模光纖，也稱1550nm性能最佳光纖。(3)G.654光纖稱為截止波長(zhǎng)位移單模光纖，也稱1550nm損耗最小光纖。(4)G.655光纖稱為非零色散位移單模光纖，1550nm處色散不為零，用于DWDM系統(tǒng)。二、光纜1．光纜的結(jié)構(gòu)根據(jù)不同的用途和條件，制成的光纜種類很多，但其基本結(jié)構(gòu)是相同的，主要由纜芯、加強(qiáng)構(gòu)件和護(hù)層組成。(1)纜芯1)緊套結(jié)構(gòu)。2)松套結(jié)構(gòu)。緊套和松套光纖結(jié)構(gòu)示意圖a)緊套光纖b）松套光纖(2)加強(qiáng)構(gòu)件由于光纖的材料比較脆，容易斷裂，為了使光纜便于承受敷設(shè)安裝時(shí)所加的外力，在光纜內(nèi)中心或四周要加一根或多根加強(qiáng)構(gòu)件。加強(qiáng)構(gòu)件的材料可采用鋼絲或非金屬的纖維，如增強(qiáng)塑料(FRP)。(3)護(hù)層光纜的護(hù)層主要對(duì)光纖芯線起保護(hù)作用，使其避免受到外部機(jī)械力和環(huán)境的損壞。因此，要求護(hù)層具有耐壓力、防潮、濕度特性好、重量輕、耐化學(xué)侵蝕和阻燃等特點(diǎn)。2．光纜的種類光纜的分類方法很多，按光纜的用途不同，可將光纜分為普通光纜和特種光纜；按光纜的結(jié)構(gòu)不同，可將光纜分為層絞式光纜、單位式光纜、骨架式光纜和帶狀式光纜等。光纜的種類a)層絞式光纜b）單位式光纜c）骨架式光纜d）帶狀式光纜3．普通光纜型號(hào)（1）普通光纜型號(hào)的組成普通光纜型號(hào)由五個(gè)部分組成，各部分均用代號(hào)表示，如圖所示。普通光纜的型號(hào)1)Ⅰ——分類代號(hào)GY——通信用室（野）外光纜GR——通信用軟光纜GJ——通信用室（局）內(nèi)光纜GS——通信設(shè)備內(nèi)光纜GH——通信用海底光纜GT——通信用特殊光纜2)Ⅱ——加強(qiáng)構(gòu)件代號(hào)無符號(hào)——金屬加強(qiáng)構(gòu)件F——非金屬加強(qiáng)構(gòu)件C——金屬重型加強(qiáng)構(gòu)件H——非金屬重型加強(qiáng)構(gòu)件3)Ⅲ——結(jié)構(gòu)特征代號(hào)。表示纜芯的主要類型和光纜的派生結(jié)構(gòu)，當(dāng)光纜形式有幾個(gè)結(jié)構(gòu)特征需要注明時(shí)，可用組合代號(hào)表示，其組合代號(hào)按下列相應(yīng)代號(hào)自上而下的順序排列。D——光纖帶狀結(jié)構(gòu)X——纜中心管（被覆）結(jié)構(gòu)J——光纖緊套被覆結(jié)構(gòu)T——油膏填充式結(jié)構(gòu)R——充氣式結(jié)構(gòu)E——橢圓結(jié)構(gòu)C——自承式結(jié)構(gòu)Z——阻燃結(jié)構(gòu)B——扁平結(jié)構(gòu)如果無符號(hào)，則表示這種光纜是層絞式光纖松套被覆干式阻水結(jié)構(gòu)。4)Ⅳ——護(hù)套代號(hào)Y——聚乙烯護(hù)套V——聚氯乙烯護(hù)套U——聚氨酯護(hù)套A——鋁—聚乙烯粘接護(hù)套L——鋁護(hù)套G——鋼護(hù)套Q——鉛護(hù)套S——鋼—鋁—聚乙烯綜合護(hù)套5)V——外護(hù)層代號(hào)。外護(hù)層代號(hào)（數(shù)字）代表外護(hù)層所用材料，按鎧裝層和外被層結(jié)構(gòu)順序編列，每一數(shù)字代表所采用的主要材料。外護(hù)層代號(hào)(2)典型普通光纜的名稱、型號(hào)和用途。典型普通光纜的名稱、型號(hào)和用途典型普通光纜的名稱、型號(hào)和用途（續(xù)）典型普通光纜的名稱、型號(hào)和用途（續(xù)）4．光纖的連接(1)光纖連接的要求1)插入損耗要小。2)接頭要保證有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。3)密封。4)操作方便。(2)連接類型光纖的連接有兩種情況：一種是永久連接，類似于電線電纜中的焊接；另一種是活動(dòng)連接，類似于插頭與插座的連接。1)永久連接。永久連接是光纜工程中使用最普遍的一種，其特點(diǎn)是光纖一次性連接后不能拆卸。光纖的熔接2)活動(dòng)連接。光纖活動(dòng)連接器通常由以下三部分組成：①光纖端接元件，保護(hù)和定位光纖端面。②對(duì)準(zhǔn)規(guī)，定位光纖端接元件對(duì)，使其耦合最佳。③連接器外殼，保護(hù)接觸面不受環(huán)境影響，將對(duì)準(zhǔn)規(guī)和光纖端接元件固定在應(yīng)有的位置，并端接光纜護(hù)套和應(yīng)變?cè)?。光纖活動(dòng)連接器的類型三、光纖通信系統(tǒng)的基本組成光纖通信系統(tǒng)主要由光發(fā)射機(jī)、光纖、光接收機(jī)三個(gè)基本部分組成，如果進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，還應(yīng)在線路中間插入光中繼器，如圖所示。光纖通信系統(tǒng)的組成框圖實(shí)用光纖通信系統(tǒng)一般都是雙向的，因此其系統(tǒng)包含了正反兩個(gè)方向的基本組成，并且每一端的光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)做在一起，稱為光端機(jī)。雙向數(shù)字光纖通信傳輸系統(tǒng)組成框圖1.光源光源的作用是產(chǎn)生作為光載波的光信號(hào)。光纖通信中常用的光源器件有半導(dǎo)體激光器(LD)和半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)兩種。2．光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)的作用是進(jìn)行電/光轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換成的光脈沖信號(hào)碼流輸入到光纖中進(jìn)行傳輸。光發(fā)射機(jī)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，是通過發(fā)光器件來實(shí)現(xiàn)的。3．光中繼器光中繼器大體兼有光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)的功能，它將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)過放大處理后驅(qū)動(dòng)另一個(gè)光源產(chǎn)生光信號(hào)，然后送往線路繼續(xù)傳輸。4．光接收機(jī)光接收機(jī)的作用是將光纖傳輸后的幅度被衰減、波形產(chǎn)生畸變、微弱的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大、整形，再生成與發(fā)送端相同的電信號(hào)，輸入到電接收端機(jī)。四、光波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)1．光波分復(fù)用系統(tǒng)的基本概念光波分復(fù)用(WavelengthDivisionMultiplexing，WDM)技術(shù)是在一根光纖中同時(shí)傳輸多個(gè)波長(zhǎng)光信號(hào)的一項(xiàng)技術(shù)，其基本原理是在發(fā)送端將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)組合起來（復(fù)用），并耦合到光纜線路上同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端再將組合波長(zhǎng)的光信號(hào)分離（解復(fù)用），進(jìn)行處理后恢復(fù)出原來的信號(hào)。(1)光波分復(fù)用系統(tǒng)的傳輸原理光波分復(fù)用系統(tǒng)的傳輸原理如圖所示。光波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)的傳輸原理a)單向傳輸b）雙向傳輸(2)光波分復(fù)用通路劃分在光波分復(fù)用系統(tǒng)中，是以波長(zhǎng)來表述其通路的，如λ1～λ8即為8通路，有8個(gè)波長(zhǎng)。各通路間的頻率間隔一般有50GHz、100GHz、200GHz等。隨著間隔的不同，標(biāo)稱中心頻率和標(biāo)稱中心波長(zhǎng)也不同。1)通路間隔。主要是指在光波分復(fù)用系統(tǒng)中兩相鄰?fù)分g的標(biāo)稱波長(zhǎng)（頻率）之差。通路間隔可以均勻相等，也可以不等。2)標(biāo)稱中心波長(zhǎng)。在光波分復(fù)用系統(tǒng)中，每個(gè)信號(hào)通路所對(duì)應(yīng)的中心波長(zhǎng)稱為標(biāo)稱中心波長(zhǎng)。目前，國(guó)際上一般以193.1THz為參考頻率，標(biāo)稱波長(zhǎng)為1552.52nm。2．光波分復(fù)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)WDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖對(duì)主接收機(jī)的主要要求為：(1)要滿足光信號(hào)接收的靈敏度。(2)要符合過載功率的要求。(3)能承受一定的光噪聲信號(hào)。(4)有足夠O/E的電帶寬特性。3．光波分復(fù)用系統(tǒng)的主要設(shè)備(1)光轉(zhuǎn)發(fā)器(2)光波分復(fù)用器和解復(fù)用器(3)光纖放大器4．光波分復(fù)用線路光纖在目前的光纖通信中廣泛采用的是G.652、G.653、G.654、G.655光纖。課題五數(shù)字無線電通信系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解數(shù)字微波通信系統(tǒng)的組成和工作原理。2.了解數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成和工作原理。相關(guān)知識(shí)一、數(shù)字微波通信系統(tǒng)“無線電”的含義是指電信號(hào)從信源到信宿的傳輸無須通過導(dǎo)線，直接通過發(fā)射機(jī)向周圍空間發(fā)送信號(hào)并被接收機(jī)接收?？捎糜跓o線傳播的電磁波的頻率是1.5×104～3×1011Hz，不同頻率的電磁波在空間的傳播方式也不一樣。1．微波通信的基本概念微波通信是依靠空間電磁波來傳遞信息的一種通信方式。電磁波是以頻率或波長(zhǎng)來分類的，波長(zhǎng)與頻率的關(guān)系見式。式中，λ——電磁波波長(zhǎng)，m；

c——電磁波的傳播速度(其值為3×108m/s)，m/s；

f——電磁波的頻率，Hz。無線信道的工作頻率和傳播方式微波波長(zhǎng)短，接近于光波，是直線傳播，這就要求兩個(gè)通信點(diǎn)（信號(hào)轉(zhuǎn)接點(diǎn)）之間無阻擋。除此以外，微波通信還具有以下特點(diǎn)：(1)微波的工作頻段(GHz級(jí)別)頻率高，不易受天氣、工業(yè)噪聲干擾及太陽黑子變化影響，因此，通信可靠性高。(2)微波通信又稱接力通信或視距通信。(3)微波頻帶寬，傳輸信息容量較大。數(shù)字微波通信系統(tǒng)的組成框圖2．?dāng)?shù)字微波通信系統(tǒng)的組成及工作過程(1)數(shù)字微波通信系統(tǒng)的組成(2)微波通信設(shè)備的特殊天饋系統(tǒng)天線饋線系統(tǒng)a)同軸電纜天線饋線系統(tǒng)b）圓波導(dǎo)天線饋線系統(tǒng)3．?dāng)?shù)字微波通信系統(tǒng)采用的復(fù)用方式數(shù)字微波為數(shù)據(jù)和數(shù)字電話（一般為PCM信號(hào)）提供通信服務(wù)。目前，大都采用時(shí)分復(fù)用(TDM)方式。在數(shù)字微波系統(tǒng)中，采用TDM方式的數(shù)字電話對(duì)中頻載波進(jìn)行相移鍵控調(diào)制(一般采用DPSK)，然后搬移到射頻上進(jìn)行發(fā)射。這種體制記為TDM-PCM-DPSK。4．?dāng)?shù)字微波通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)(1)傳輸容量以2048kbps系列為基礎(chǔ)的中、小容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)，常用的有2048kbps，2×2048kbps，4×2048kbps，8×2048kbps；8448kbps，2×8448kbps；34.368Mbps、2×34.368Mbps等不同的傳輸容量。（2）使用頻段及波道配置根據(jù)ITU—T的相關(guān)建議，對(duì)于小容量的波道，在7.1～7.4GHz、7.4～7.7GHz可開設(shè)20個(gè)波道，在8.2～8.5GHz可開設(shè)12個(gè)波道，但用于傳輸34.368Mbps數(shù)字信號(hào)時(shí)，受波道間隔的限制，開設(shè)不了這么多波道。（3）調(diào)制解調(diào)方式對(duì)2048kbps和8448kbps系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)大多采用2PSK方式，優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是頻帶利用率太低，而且在波道間隔較小時(shí)，鄰近波道干擾較大。1)解調(diào)方式：相干解調(diào)。2)判決方式：低通濾波器型相關(guān)器，瞬時(shí)判決。3)調(diào)制速率：為符號(hào)（或碼元）速率，單位為MBd（兆波特）。(4)誤碼率誤碼率Pe=10-6~10-4。二、數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)1．基本概念通信業(yè)務(wù)量的增加要求無線電通信系統(tǒng)有更寬的帶寬，因此通信頻率也要更高。星通信示意圖通信衛(wèi)星按一定的軌道繞地球運(yùn)行。三顆地球同步衛(wèi)星覆蓋全球2．衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括空間和地面兩部分，其中空間部分主要是轉(zhuǎn)發(fā)器和天線，一顆通信衛(wèi)星可以有多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器（現(xiàn)在的通信衛(wèi)星一般配置24個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器），但通常這些轉(zhuǎn)發(fā)器會(huì)共用一部或幾部天線。地面部分就是地面站的主體部分，主要是大功率的無線電發(fā)射機(jī)、高靈敏度接收機(jī)和高增益天線等，一顆衛(wèi)星可以與多個(gè)地面站進(jìn)行通信。(1)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器是通信衛(wèi)星中直接起中繼作用的部分，是通信衛(wèi)星的主體。(2)衛(wèi)星地面發(fā)射站地面站大功率發(fā)射系統(tǒng)組成框圖目前，常用于衛(wèi)星通信的天線是一種雙反射鏡式微波天線，因?yàn)樗歉鶕?jù)卡塞格林望遠(yuǎn)鏡的原理研制的，所以一般稱其為卡塞格林天線?？ㄈ窳痔炀€的原理圖(3)衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)的組成框圖3．衛(wèi)星通信的工作頻段目前，大部分國(guó)際衛(wèi)星業(yè)務(wù)使用兩個(gè)頻段：C波段(4/6GHz)和Ku波段(12/14GHz)。4．多址連接技術(shù)多址連接是衛(wèi)星通信的顯著特點(diǎn)。所謂多址連接方式，簡(jiǎn)單來說，就是許多個(gè)地面站通過共同的通信衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)覆蓋區(qū)域內(nèi)相互連接，同時(shí)建立各自的信道，而不需要地面的中間轉(zhuǎn)接。(1)頻分多址(FDMA)方式頻分多址通信示意圖頻分多址方式可以根據(jù)多路復(fù)用和調(diào)制方式的不同，分成以