《无线通信系统》PPT课件

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1、第9章无线通信新技术本章知识架构：本章教学目标与要求：掌握通信的基本概念了解GPS的原理了解3G通信系统本章主要章节：9.1概论9.2卫星通信系统9.3全球定位系统9.4第三代移动通信系统（IMT-2000）无线通信技术发展到现如今，如何最大程度地增加系统的通信容量和提高通信传输的速度，并尽量广泛地覆盖地域范围，是科学研究工作者发展无线通信时首先要追求的目标。另外，在频谱资源日益枯竭，信道环境日益恶化的情况下，如何保障宽带数据通信也是所要认真考虑的一个重要研究内容。在层出不穷的无线通信新技术新手段中，卫星通信系

2、统、全球定位系统和第三代移动通信系统由于其突出的优点和独树一帜的功能体系，而成为新一代无线通信技术领域的典型代表。本章将对这三种无线通信的新技术进行简要介绍，以使读者能够在一定程度上把握住当前无线通信领域的技术进步和发展脉搏。9.1概论9.2卫星通信系统9.2.1概论早在1945年10月，英国空军雷达军官克拉克在《无线电世界》杂志上发表了《地球外的中继站》一文，最先对利用静止卫星进行通信提出了科学设想。1962年，美国通信卫星公司(COMSAT)建立。1963年，美国宇航局发射成功第一颗试验性静止同步通信卫星“

3、辛康姆”，并成功地用它进行了1964年东京奥运会的实况转播。1965年，国际通信卫星组织(INTELSAT)把第一颗商用通信卫星“晨鸟”送入地球静止同步轨道，成为第一代“国际通信卫星”，简称IS-I。卫星通信就此迅速发展起来，在国际、国内、军事、民用通信以及移动通信和广播电视上得到越来越广泛的应用。卫星通信是在微波通信和航天技术基础上发展起来的一门新兴的无线通信技术。该技术实际上是将通信卫星作为空中中继站转发微波无线电信号，从而实现在多个地面站之间通信。因此，可以认为卫星通信是地面微波中继通信的继承和发展，是微

4、波接力通信向太空的延伸。卫星通信的主要目的是实现对地面的“无缝隙”覆盖，由于卫星工作于几百、几千、甚至上万公里的轨道上，因此覆盖范围远大于一般的移动通信系统。图9.1所示为中国发射的“嫦娥一号”探月卫星。图9.1“嫦娥一号”卫星图9.2美俄相撞卫星示意图9.2.2卫星通信的技术特点和分类卫星通信作为现代通信的重要手段之一，与其他通信方式相比有独到的优点。①通信距离远、覆盖范围广、不受地理条件限制：对地面的情况如高山海洋等不敏感，适用于在业务量比较稀少的地区提供大范围的覆盖，在覆盖区内的任意点均可以进行通信，而且

5、成本与距离无关。以静止同步卫星为例，卫星距地面35800km，其微波波束可覆盖的区域可达地球表面积的42%，最大通信距离可达18000km，中间无需再加中继站。只要视区内的地面站与卫星间的信号传输满足技术要求，通信质量便有了保证。②具有多址连接特性，通信灵活性强：其他类型的通信，如微波接力、光缆通信等多是干线或点对点的通信，服务区域为一条线，也称线覆盖，不在“线”上的点就无法通信；而卫星在所覆盖的区域内，可以为四面八方、大大小小的多个地面站提供通信服务。这种能同时实现多个方向，多个地球站之间的通信的特性称作多址

6、连接特性。这使得卫星通信系统和其他通信方式相比具有很大机动灵活性。③传播稳定可靠，通信质量高：卫星通信中电磁波主要在大气层以外传播，电波传播非常稳定。虽然在大气层内的传播会受到天气的影响，但仍然是一种可靠性很高的通信系统；④工作频带宽，通信容量大，传输业务类型多：卫星通信的工作频率使用微波频段（300MHz~300GHz）由于采用微波频段，可供使用的频带很宽，因此能够提供大容量的通信。然而卫星通信和其它通信方式一样也并非完美无缺，它的主要局限性和缺点是：①通信卫星使用寿命较短：卫星是由成千上万个小零件组成，任何

7、一个小部件发生故障都可能造成卫星瘫痪，而进行维修几乎是不可能的。而卫星能够携带的推进剂十分有限，一旦消耗完只能让卫星报废。②卫星通信系统技术复杂，且控制复杂：卫星的设计、制造、发射和测控都需要先进的空间技术和电子技术，而且卫星通信系统中所有链路均是无线链路，卫星的位置还可能处于不断变化中，因此控制系统也较为复杂。③信号传输时延大：高轨道卫星的双向传输时延达到秒级，用于话音业务时会有非常明显的中断。根据通信卫星距离地面的高度可将卫星通信系统分为以下三类：高地球轨道卫星系统（HEO）：卫星距地面超过20000km以

8、上。中地球轨道卫星系统（MEO）：卫星距地面5000~20000km。低地球轨道卫星（LEO）：卫星距地面500~5000km。如果按卫星的运行周期以及卫星与地球上任一点的相对位置关系不同，可分为同步卫星系统和非同步卫星系统：①同步卫星系统。通信卫星在轨道上的运转周期与地球自转周期相同，其运行轨道称为同步轨道。卫星在赤道上空35800km高的圆形轨道上与地球自转同向运行，卫星在轨道运行