1、 第三章 通信系统第一节 概述 通信（Communication）的目的是实现信息的传递。现代通信技术是指用现代科学技术手段如电子、光技术等实现的信息传递手段的一门技术学科。现代通信技术以电子技术为其基本手段，实际上应称为电通信，简称为通信。 近几十年来，由于大规模、超大规模集成电路在通信领域内的应用以及计算机技术与通信技术的融合，使得通信领域中各个分支均得到迅猛的发展。如程控交换、卫星通信、移动通信、光纤通信技术等均成为现代通信技术闪亮的热点。 特别是80年代到90年代，当各种通信系统技术发展到一定程度后，通信网络现代化就成为必然趋势。网络程控化、数字化、智能化及各种网络技术的发展如ISDN
2、网（综合业务数字网）、ATM(异步传输模式)、国际互联网INTERNET接入技术成为通信领域发展的热点。 一、通信系统的分类1.按信号特征分为：模拟通信系统、数字通信系统。2.按可提供的业务种类分为：电报、电话、数据、图像、视频、会议、传真等通信系统。3.按传输媒介分为：有线通信系统（如有线电话系统、海底电缆通信系统、光纤通信系统等）和无线通信系统（如高频HF、甚高频/特高频VHF/UHF无线通信系统、微波中继通信系统、卫星通信系统、蜂窝移动通信系统等）。4.如果按照调制技术分类，其分法如下：(1)按信号频谱特性分为：基带系统和频带系统。(2)按调制方式分为：连续波调制系统（包括模拟调制和数字
3、调制）和脉冲调制系统（包括模拟调制和数字调制）。(3)按信号复用方式分为：时分、频分、码分等复用系统。二、通信系统的构成1.基本构成 通信的目的是为了传递消息，这些消息可能是由语言、文字、符号、数据或是图像这些表征媒体的集合。这些消息在通信系统中是被转换成电信号的形式而传送的。电信号是电压、电流或电磁场等物理量与消息内容相对应，简称做信号，它可以时间t为自变量的某一函数关系来表示。信 源发送设备信 道接收设备信 宿噪 声2.模拟和数字通信系统 所谓模拟通信系统是指该系统内传输的是模拟信号，而数字通信系统传输的是数字信号。特点是强调发送的信号波形在收端无失真地恢复。 信 源模拟调制信 道解 调信
4、 宿噪 声 数字通信系统则是专门为传送数字信号而设计的。对于数字信道，关注的则是数字状态的正确识别。 数字通信系统通常具有信源编码及信道编码及相应的解码部分。信源编码的主要功能是将模拟信号进行模数转换并进行编码。所谓信道编码是指数字信号为了适应信道的传输特性，达到高效可靠的传输而进行的相应信号的处理过程。属于信道编码范畴的技术如数字信号的加密处理、差错控制编码及扩频编码等。 信源信源编码信道编码调制器信道解调器信道解码信源解码信宿噪声3.数字通信的优点数字通信的优点*抗干扰能力强保密性强，可以加密设备易于实现集成化、微型化便于处理、存储、交换，便于和计算机连接，也便于计算机管理 4.通信方式通
5、信方式 通信系统的工作方式，按通话状态和频率使用方法可分为三类：单工制，半双工制和双工制。 （1）单工制 单工制通信方式根据其频率使用情况，又可分为同（单）频单工和异（双）频单工两种方式。它的操作采用“按讲”（PTT）方式。 优点是：1）只要在有效的通信范围内，若干部电台均可互相通话。2）设备简单，又因发信机只在发话时才工作，所以功耗较小，它特别适用于移动台。 缺点是：1）使用不方便。发话时必须按压“按讲”开关，发话完毕必须立即放开按钮，使之恢复到守听状态。否则，将发不出自己的讲话或听不全对方的回话。2）同一地区多部电台使用相邻频道，频道相距较近的电台间将产生严重的干扰，影响正常通信。 （2）
6、半双工制 在这种方式中，信号的双向传输仍使用两个频率f1、f2。基地台A的收发信机可同时工作，收发信机可以用分开的两副天线，也可以通过天线共用器合用一副天线。移动台B的工作方式仍为双频单工制。通常它处于守听状态，仅在发话时按压“按讲”开关切断收信机接通发信机。由于基地台采用双工制工作，移动台采用单工制工作，故称为半双工制。 优点是：只要频率f1、f2间有足够的间隔并采用一定的收发隔离措施，就能避免发信机对收信机的干扰，故基站可以多波道工作。此外，移动台的功耗小，设备简单。这种通信方式，主要应用于专业移动通信网，如民航地空通信网。 （3）双工制 所谓双工制是指基地台和移动台都以双工方式工作。在这
7、种工作方式中，任一方发话的同时也能收听对方的话音，而无需按压“按讲”开关，与普通电话的使用情况相同。但是，采用这种工作方式，电台在使用过程中，不管是否发话，收信机一直在工作，故消耗电能较多，这对以电池为电源的移动台很不利。 为此，在某些系统中，移动台发信机仍采用“按讲”方式，而其收信机则总是工作的，这种系统称为准双工系统，这种系统可与双工系统兼容。 三、通信系统容量三、通信系统容量 根据香农定理，对于连续信道，如果信道带宽为B，并且受到加性高斯白噪声的干扰，则其信道容量为：上式中，N为白噪声的平均功率；S是信号的平均功率；S/N为信噪比。C是指信道可能传输的最大信息速率。根据上式可以得到如下结
8、论： （1）任何一个信道，都有信道容量C。 （2）给定的信道容量C可以有不同的带宽和信噪比的组合来传输。 2log (1/),(/ )CBS Nbit s （3）当信道噪声为高斯白噪声时，噪声功率不是常数而与带宽B有关。若设单位频带内的噪声功率为 ,则噪声功率 ，代入上式可得： 带宽B趋于时的信道容量为： 由此可知，当S和一定时，信道容量虽然随带宽B的增加而增大，然而当 时，C不会趋于无限大，而 是趋于常数 。 0(/)n W Hz0Nn B20log (1)SCBn B200limlimlog (1)1.44BBSSCBn BnB 01 . 4 4Sn（4）由于信息速率,I为信息量，T为传输
9、时间，则： 可见，当S/N一定时，给定的信息量可以用不同的带宽和时间T的组合来传输。带宽与信噪比可以互换，带宽与时间也可以互换。 2log (1)SITBN四、通信系统的主要性能指标四、通信系统的主要性能指标 设计和评价一个通信系统，最重要的是它的有效性和可靠性（抗干扰性）。 有效性：是指要求系统高效率地传输消息。这个问题是讨论怎样以最合理、最经济的方法来传输最大的消息。 可靠性：是指要求系统可靠地传输消息。可靠性是干扰的一种度量，用来表示接收消息与发送消息的误码率。 干扰又分加性干扰和乘性干扰两种。加性干扰是信道干扰，不管信号是否存在它都存在；乘性干扰只有信号存在时才存在。 在数字通信系统中
10、，由于传输的是数字信号，因此传输有效性可用传输速率来衡量。传输速率有信号传输速率和信息传输速率之分。 五、民航通信概述 根据中国民用航空通信导航雷达工作规则（1990年5月26日民航局令第5号发布），中国民航通信业务可以分为地面业务通信、场内移动通信、有线电话通信、地空通信、航务管理通信、对空广播、机要通信等业务内容。根据通信网络覆盖面，民航航空通信可以分为平面通信网和地空通信系统。 1.1.通信系统分类通信系统分类（1 1）平面通信系统：）平面通信系统： 平面通信系统目前是基于X.25公众网、帧中继FR、异步传输模式ATM等的数据通信网络，可以实现包括有线电话通信、地面业务通信、航务管理通信
11、、机要通信和自动转报业务等多种业务。（2 2）地空通信系统：）地空通信系统： 主要有高频HF通信、甚高频VHF通信和航空移动卫星AMSS通信、SSR S模式数据链通信等。 地空通信系统都是移动通信系统，具有移动通信的特点。（3）航空电信网航空电信网(ATN) 将航空界的机载计算机与地面计算机系统连接起来，可以随时互通信息的通信网。航空电信网(ATN)包括： （1）机载电子设备通信子网 （2）空-地通信子网(包括AMSS子网、VHF子网、HF子网、SSR S模式子网) （3）地面通信子网(包括ATS部门的数据通信子网和AOC部门的数据通信子网)2.地空通信系统提供的服务类型 *空中交通服务(AT
12、S)航务管理服务(AOC)航空行政管理通信(AAC)航空旅客通信(APC) 其中ATS和AOC属于安全通信，AAC和APC属于非安全通信。3.民航地空移动通信的规定 中国民航规定，凡在中国境内飞行的中、外航空器与中国民航交通管制部门进行地空通信联络，必须执行以下具体规定。机场管制塔台（TWR）：在机场塔台管制范围内，使用指定频率与各型中外航空器联络。进进管制对空台(APP)：在进近管制区内，使用指定频率与各型中外航空器联络。机场地面滑行管制台(SMC)：在机场滑行区域范围内，使用指定频率与各型中外航空器联络。航路甚高频对空台(ACC)：在航路管制区域范围内，使用指定频率与各型中外航空器联络。高
13、频国际对空台(MG)：在中国境内的航路管制区域范围内，使用指定频率与外国航空或执行国际飞行任务的中国航空器联络。高频高空对空台(YL)：在航路管制区域范围内，使用指定频率，与在高空飞行执行国内飞行任务的中国航空器联络。高频中低空对空台(NC)：在航路管制区域范围内，使用指定频率与在中低空飞行执行国内飞行任务的中国航空器联络。高频专业对空台(NC)：在规定的作业区范围内，使用指定频率，与执行专业飞行任务的各类航空器联络。航空管理对空台(0P-CTL)：航空器在国内、外飞行过程中，使用指定频率与本航空公司航务管理部门通信联络。 高频气象广播台(VOLMET)：使用指定频率，向航空器提供气象情报广播
14、服务。航站自动情报服务台(ATIS)：使用指定频率，向航空器提供航站情况广播服务。其中，TWR,APP,PAR,SMC,ACC,ATIS等部门采用A3E，即双边带调幅电话作为地空通信电台；NC,MG,YL,OP-CTL,VOLMET等部门采用J3E,即采用单边带抑制载波电话作为地空通信电台。1.移动通信特点*（1）多普勒效应：接收信号有频移（2）多径传播效应：接收信号有衰落（3）阴影效应：有盲区（4）远近效应：接收机动态范围大（5）干扰严重：有噪声2.移动通信的干扰 包括HF、VHF、卫星通信在内的移动通信系统，其干扰主要有热噪声干扰、人为干扰和电磁干扰等。 热噪声干扰在整个无线电通信频带内都
15、存在，其功率密度为常量。 人为噪声可以分为六类：大气噪声、城市人为噪声、郊区人为噪声、银河系噪声、太阳系噪声以及接收机内部噪声。前五类噪声随频率的增加而降低，接收机内部噪声是客观存在的。在450MHz以上频率，需要考虑的只有城市人为噪声、郊区人为噪声和接收机内部噪声。 电磁电平干扰：（1）同道干扰：载波频率和调制方式都与有用信号相同的干扰称为同信道干扰。最有效和最根本的抗干扰办法，就是使两个信道相同的基台具有一定的距离，称为同频复用保护距离。 （2）邻道干扰：指本系统与其他系统相邻信道信号间的干扰。它可分为带内干扰和带外干扰两种。 （3）互调干扰：移动通信所用的角度调制是一种非线性调制方式，两个或多个干扰信号可能在这种调制的电路中互相调制，产生同有用信号频率相近的干扰信号，这种干扰称为互调干扰。 返回返回
