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无线集群通信系统的组成与设备1. 无线集群通信系统的组成无线集群通信系统由系统控制中心、基站、调度台、移动台等组成。
以单基站系统为例，单基站系统是一个基本集群系统，只设一个系统控制器和一个基站。
基站为用户提供可用的无线信道。
系统所具有的全部可用无线信道可为系统的全体用户共用。
系统内任一用户想要与系统内另一用户通话，只要有空闲信道，就可以在系统控制中心的控制下，利用该空闲信道进行通话。
系统控制中心与有线网PABX、PSTN相连可实现系统内用户与有线用户的通信。
2. 无线集群通信系统的设备（1）控制中心设备。
控制中心设备包括系统控制器、系统管理终端和电源等设备，它主要控制和管理整个集群系统的运行、交换和接续，由接口电源、交换矩阵、集群控制逻辑电路、有线接口电路、监控系统、电源和计算机组成，也称主站。
系统控制器主要是管理和控制整个集群系统的运行，包括选择和分配信道、监视话音信道安全、安排信令信道、监测系统运行和故障告警等。
系统管理终端主要由计算机和系统管理软件构成，并和系统控制器相连接，维护人员可以通过此终端对系统进行管理和控制。
（2）基站。
基站由若干基本无线电收/发信机、控制单元、天线共用器、天馈线系统和电源等设备组成。
无线电发信机包括基带信号处理、调制、混频、高频功率放大及频率合成等电路；无线电收信机包括高频低噪放大器、混频、中频放大、滤波及解调电路；控制单元包括微处理器、存储器和控制程序，负责设备的管理与控制。
天线共用器包括发信合路器和接收多路分路器。
天馈线系统包括接收天线、发射天线和馈线。
（3）移动台。
无线集群通信系统移动台用于运行中或停留在某未定地点进行通信的用户台，由无线电收/发信机、控制单元、天馈线系统（或双工器）和电源组成。
移动台包括车载台、便携台、手持台。
（4）调度台。
调度台是能对移动台进行指挥、调度和管理的设备，分无线调度台和有线调度台两种。
无线调度台由无线电收/发信机、控制单元、天馈线系统（或双工器）、电源和操作台组成，有线调度台只有操作台。
1目录1.国内外发展状况 (1)2.CTCS系统 (2)2.1.基本功能 (3)2.2.系统工作原理 (3)2.3.CTCS应用等级 (3)3.CTCS3系统体系 (5)4.CTCS系统的关键设备 (6)4.1地面设备 (6)4.2车载设备…………………………………………………………5.无线通信GSM-R (8)5.1 GSM/GSM-R工作原理 (8)5.2 GSM-R网络结构和功能 (13)6.参考文献 (18)7.心得小结 (19)2引言随着我国铁路建设新一轮高潮的到来，今后新建的客运专线，城际铁路，高速铁路，均采用GSM-R 系统作为其综合无线通信系统，因此我国未来铁路无线通信系统平台必将建立在GSM-R 的系统平台上。
本文对CTCS3系统的车载设备和地面设备进行了简单介绍。
着重探讨了GSM-R 网络的系统结构和GSM/GSM-R工作原理。
1.国内外发展状况近年来随着人工智能技术，计算机及其相关技术的飞速发展，世界各国都开始了用高新技术改造传统铁路运输模式的研究，目的在于提高铁路运输效率，增强铁路运营安全，提高服务质量，减少环境污染。
如作为欧洲21世纪干线铁路总统解决方案的欧洲铁路运输管理系统ERTMS，法国铁路的连续实时追踪自动化系统ASTREE，日本新干线的列车运营管理系统COMTRAC和COSMOS,北美的先进列车控制系统A TCS，列车间隔控制系统PTS和PTC，美国旧金山港湾铁路的先进列车控制系统AATC，日本的新一代列车控制系统ATACS 及计算机和无线电辅助列车控制系统CARA T等。
其中代表世界先进水平的高速铁路列控系统的如德国LZB系统：采用轨道环线电缆传送列控信息；日本DS-ATC系统：采用有绝缘的数字轨道电路传送列控信息；法国UM2000+TVM430系统：采用无绝缘数字轨道电路传送列控信息（分级控制）；但以上三种高速列控系统均采用大量专有技术，相互间不兼容，技术平台不开放。
电脑网络基础知识：无线局域网、防火墙、交换机、路由器电脑网络基础知识：无线局域网、防火墙、交换机、路由器无线局域网计算机局域网是把分布在数公里范围内的不同物理位置的计算机设备连在一起，在网络软件的支持下可以相互通讯和资源共享的网络系统。
通常计算机组网的传输媒介主要依赖铜缆或光缆，构成有线局域网。
但有线网络在某些场合要受到布线的限制：布线、改线工程量大；线路容易损坏；网中的各节点不可移动。
特别是当要把相离较远的节点联结起来时，敷设专用通讯线路布线施工难度之大，费用、耗时之多，实是令人生畏。
这些问题都对正在迅速扩大的联网需求形成了严重的瓶颈阻塞，限制了用户联网。
WLAN就是解决有线网络以上问题而出现的。
WLAN利用电磁波在空气中发送和接受数据，而无需线缆介质。
WLAN的数据传输速率现在已经能够达到11Mbps，传输距离可远至20km以上。
无线联网方式是对有线联网方式的一种补充和扩展，使网上的计算机具有可移动性，能快速、方便的解决以有线方式不易实现的网络联通问题。
与有线网络相比，WLAN具有以下优点：安装便捷：一般在网络建设当中，施工周期最长、对周边环境影响最大的就是网络布线的施工了。
在施工过程时，往往需要破墙掘地、穿线架管。
而WLAN最大的优势就是免去或减少了这部分繁杂的网络布线的工作量，一般只要在安放一个或多个接入点(Access Point)设备就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。
使用灵活：在有线网络中，网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。
而一旦WLAN建成后，在无线网的信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络，进行通讯。
经济节约：由于有线网络中缺少灵活性，这就要求网络的规划者尽可能地考虑未来的发展的需要，这就往往导致需要预设大量利用率较低的信息点。
而一旦网络的发展超出了设计规划时的预期，又要花费较多费用进行网络改造。
而WLAN可以避免或减少以上情况的发生。
易于扩展：WLAN又多种配置方式，能够根据实际需要灵活选择。
第1篇一、基础知识1. 简述无线通信的基本原理和组成。
- 请详细解释无线通信是如何工作的，包括发射、传播、接收和信号处理等基本环节。
- 描述无线通信系统的主要组成部分，如天线、调制解调器、基带处理器等。
2. 解释什么是频谱分配，并说明其重要性。
- 定义频谱分配，并解释它是如何影响无线通信系统的性能和效率的。
- 讨论频谱分配在无线通信行业中的作用，包括公平性、效率和环境因素。
3. 什么是调制和解调？请分别举例说明不同的调制方式。
- 解释调制和解调的基本概念，包括它们在无线通信中的作用。
- 列举并解释至少三种不同的调制方式，如幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
4. 什么是多址接入技术？请举例说明常用的多址接入技术。
- 定义多址接入技术，并解释其在无线通信系统中的重要性。
- 列举并解释至少两种常用的多址接入技术，如频分复用（FDMA）、时分复用（TDMA）和码分复用（CDMA）。
5. 什么是噪声？请解释不同类型的噪声及其对无线通信的影响。
- 定义噪声，并解释它是如何影响无线通信系统性能的。
- 描述不同类型的噪声，如热噪声、干扰噪声和背景噪声，并分析其对通信的影响。
二、无线通信系统6. 解释蜂窝网络的基本原理，并说明其优势。
- 描述蜂窝网络的工作方式，包括频率复用、小区划分和信号覆盖。
- 讨论蜂窝网络的优势，如容量、覆盖范围和灵活性。
7. 什么是Wi-Fi？请解释其工作原理和常见应用。
- 定义Wi-Fi，并解释其工作原理，包括无线接入点（AP）和客户端设备。
- 列举Wi-Fi的常见应用，如家庭网络、公共热点和移动设备连接。
8. 什么是5G通信？请比较5G与4G的主要区别。
- 解释5G通信的基本特性，如更高的数据速率、更低的延迟和更大的连接密度。
- 比较5G与4G的主要区别，包括频谱使用、网络架构和关键技术。
9. 什么是物联网（IoT）？请讨论其在无线通信中的应用。
- 定义物联网，并解释其基本原理，包括传感器、设备和网络连接。
课题一无线电通信系统的基本组成♦知识点O 无线发射设备的基本原理和组成O 无线接收设备的基本原理和组成O 了解无线接收设备中的超外差接收技术任务目标通过本课题的学习，掌握无线通信系统的基本组成，了解超外差接收基本原理课题导入图1 —1 无线广播系统的组成如图1—1所示，是我们非常熟悉的收音机收听广播电台节目的示意图。
在这个电台节目接收过程中，电台播音员（节目源）、发射机、发射天线、收音机缺一不可，分别完成了信号的产生、变换、发射、传输和接收，组成了一个基本的无线通信系统。
当接收本地电台节目时声音效果很好，而当接收外地距离较远电台节目时声音效果有时好，有时差；有时我们还会发现，不同品牌、价位的收音机，其接收效果也各不相同，并且调频波段接收的音质要优于调幅波段，其原因我们会在以后的课题学习中逐步揭示。
除了以上无线广播系统以外，还有很多不同功能，不同使用场合的无线通信设备，例如我们收音机家庭使用的用于接收处理图像的电视接收机，公安部门常使用的对讲机，便于随身携带的移动电话(手机)，教师上课使用的无线教学扩音器等等。
虽然其外观、体积、功率、传送信息内容差异很大，但组成这些通信设备最基本的电路结构是极为相同或相似的，高频电子技术所研究的正是组成这些通信系统设备的最基本电路。
相关知识一、通信系统的基本组成从发送者到接收者之间信息的传递称为通信。
利用电信号传输信息的系统称通信系统，也称电信系统。
通信系统基本组成可由如图1—2所示方框图表示。
它由输入、输岀变换器，发送、接收设备和信道等部分组成。
其各部分的含义如下：图1 —2 通信系统的基本组成方框图1•信源信源是指需要传送的原始信息。
如语言、音乐、图像、文字等，往往是以机械振动、光强等物理量为载体呈现。
2•输入变换器将信源非电物理量转换为电信号的装置。
如麦克风将机械振动转换为音频电信号；光电管将光图像信号转换为视频电信号。
这些信号频率较低，不便于在信道中传输，常称之为基带信号。
根据信源转换为电信号的方式，可分为模拟通信、数字通信：(1)模拟信号：变换后信号电压或电流为随信源物理量线性连续变化的信号。
(2)数字信号：变换后信号电压或电流随信源物理量非连续、离散变化的信号，常采用二进制数字信号。
根据以上不同的信号类型而组成的发射、接收处理的通信系统分别称为模拟通信和数字通信。
本课程主要研究的是模拟通信系统。
3•发送设备发送设备用于将输入的基带电信号变成适合于信道传输的信号。
发送设备在无线通信系统中也称发射设备，发射信号常称为射频信号。
图1 -3(a)为无线电测向信号源，可发射摩尔斯电报码111，属无线发射设备。
4 •接收设备接收设备作用是把发送设备发送的有用信号从众多的信号和噪声中选取岀来。
图1—3 (b)【2】为无线电测向机 ，属无线接收设备图1—3 无线电测向设备a 无线测向发射信号源b PJ-80无线测向机同一系统的发射与接收设备配合组成完整的通信系统； 不同的通信系统， 其发送和接收设备一般不能通用。
发送设备与接收设备是组成通信系统的核心。
有些通信设备具有发射与接收两种功能，如便携式短波电台、 对讲机、手机等，它们都具有信号的收发功能，常称之为双工。
5•信道信道是信息传输的通道， 也称传输媒介，可分为有线信道和无线信道两大类， 相应的称为有线通信或无线通信。
(1)有线通信：利用各种导线作为信道来传输信号的通信方式，如图1-4所示。
有线通信信道多为同种电缆、双绞线及光纤等，信号不容易受到干扰，应用很广泛。
图1-4常见的有线信道架空明线同轴电缆光缆(2)无线通信：无线电信息传输系统是利用无线电波在空间的传播来完成信息的传递。
为了保证信息的有效传输，常通过相应的天线实现高频电信号的发射与接收。
不同频率高频信号所需天线大小、尺寸、形状各不相同，小的仅几厘米，大到几百米高度。
图1-5是两种无线通信天线。
图1-5无线通信天线无线电通信系统中，无线信道多为大气层或外层空间。
由于无线电波能方便快捷地在空间传播，所受限制较少，因此广泛应用于广播、电视、通信、雷达和导航等领域。
6 •输出变换器用于将接收输出的电信号恢复出原始信息。
如功率放大器与扬声器将音频电信号转换为扬声器纸盆的机械振动。
7.噪声与干扰信号在传输过程中，不可避免地会受到各种噪声的干扰。
噪声按其来源一般可分为外部噪声和内部噪声两大类。
外部噪声包括自然界存在的各种电磁波干扰(闪电、宇宙射线、太阳辐射等)，工业上强力电机、电力机车、电焊机等工作时产生的电磁辐射和其它无线电设备发射的信号等。
内部噪声则是指电子设备本身产生的各种噪声。
因此，噪声与干扰不仅存在信道，也存在于发射、接收的整个电路中，通信系统要尽量避免噪声的干扰。
二、典型的无线发射设备的组成典型的调幅发射机的组成方框图如1 —6所示，调频发射机的基本框图如图1- 7,图1-8为调频无线话筒发射器实物。
下面以图1 —6调幅发射机原理框图介绍组成发射机的各主要电路的作用。
图1 —6调幅发射机原理框图VCO 图1—7调频发射机原理框图图1—8无线话筒实物1 •音频（话筒）放大器音频（话筒）放大器又称为调制信号放大器，用来放大话筒或音乐的电信号, 输出足够强的音频调制信号；通常，低频放大器是由几级小信号低频电压放大器或集成运算放大器组成，图1- 8中是由MC4558集成运算放大器及阻容元件组成。
音频电路测试常采用如表1—1中A点正弦波波形输入测试。
2.振荡器振荡器用来产生频率稳定的高频振荡信号，其性能的好坏直接影响到发射机的正常工作，振荡电路常用的有LC振荡器，石英晶体振荡电路等。
振荡器输出等幅的高频正弦波，如表1-1中B点波形所示。
表1-1 发射机原理框图中各点波形示意图A点的波形B点的波形C点的波形石英晶体的频率稳定性极好，高性能发射设备多采用石英晶体振荡器或石英晶体频率锁相的压控振荡器3.倍频器各种振荡电路，尤其是采用石英晶体的振荡电路，受晶体基频的限制及分布参量的影响，难以产生太高的振荡频率，所以电路上往往采用倍频器倍频，使高频振荡的频率倍增到所需的载波频率上，以满足较高载频的要求。
4.调制器用调制信号（如音频信号）去控制等幅的高频振荡某参量的过程，称为调制。
通俗地讲，调制就是把调制信号的信息“装载”到载频（载波）上去。
经过调制后的高频振荡称为已调信号或已调波。
由于载波的频率很高，可用尺寸较小的天线以电磁波的形式将其发射到空中，传向远方，表1 —1中C点波形为经调幅后的波形。
调制电路是组成无线电发射设备必不可少的单元。
可分为以下三种调制：当被控制的是高频振荡的幅度时，这种调制称为幅度调制，简称调幅（AM）。
当被控制的是高频振荡的频率时，这种调制称为频率调制，简称调频（FM）。
当被控制的是高频振荡的相位时，这种调制称为相位调制，简称调相（PM）。
5.高频功率放大器高频功率放大器简称高频功放，它的作用是对已调（制）信号放大到足够大的功率，最后由天线以电磁波形式辐射出去，满足发射功率的要求。
同时，高频功率放大器往往具有滤波作用，滤除不需要的杂波和谐波分量，保持已调波有用信号的纯净，降低杂波干扰。
根据功率要求，高频功率放大器常采用较大功率的高频晶体管，而在短距离微功率发射应用上仍可采用小功率高频晶体管。
6.发射天线天线的作用是将已调高频载波经天线辐射出去，在空间形成交变的电磁波并传向远方。
天线的好坏直接影响到发射距离和性能。
不同频段、不同应用的发射机配备的天线各不相同，大至抛物面天线、阵列天线、背射天线，小到半波振子天线、开槽天线和微型印制天线，视使用场合、用途、频段、作用距离等因素而^定。
不同用途的发射设备，对发射电路的要求各有不同。
一般要求发射电路的频率稳定度要高，发射输出功率足够，效率高，功耗小。
三、典型的无线接收设备的组成收音机是最典型的无线电调幅接收设备，其组成方框图及各点波形如图1-9所示, 图1-10为调幅收音机实物图，其主要单元电路有：1. 高频放大器高频啟大匸中h |\ 1 检波1 八前置'功黒1llr放大器电路族大器tili l ill It 『Ijiv l|!'I］本掘1 2AX 揑制电压I图1-9调幅收音机原理框图»|和I 啤詁迸屯TECSUN?^?oor)x图1-10集成电路收音机电路板图用来对天线所接收到的有用高频信号进行初步的选择和放大，并对其他频率的无用信号进行抑制。
2.混频器是超外差式接收机的核心，其作用是将高频放大器输出的高频己调信号（调幅信号）和本机振荡器所提供的高频等幅信号，在混频器中实现变频。
这里本机振荡器所提供的振荡频率比接收的咼频己调信号的载频咼一个中间频率，在混频器输出端就可获得载频频率为二者频率之差的较低的中频信号，这是“超外差” 式接收机名称的由来。
目前大多数的无线电接收设备如无线电广播接收机（收音机），电视接收机、短波通信电台、雷达接收机等，都采用“超外差”接收方式。
超外差接收机具有接收灵敏度高，选择性好，结构简单的特点，混频器是其重要特征。
3.中频放大器用来放大中频信号，中频频率较低且是固定频率，因此中频放大器的选择性和增益都可做的较高，使整机的接收性能提高。
4.检波器用于从中频信号中“取出”调制信号，这个过程称为解调，调幅波的解调也称检波。
这里中频信号的包络线的形状与高频己调信号相同，仍携有原来调制信号的信息（参见表1—2 F点的波形），检波器从中频调幅信号中取出含信息的包络信号成份，经低频放大器放大，送到耳机或扬声器中转变为声音信号。
图中可参见波形变换情况，无线接收设备的工作过程与发射设备相反，它的任务是把通过空间传来的电磁波接收下来，选出所需的已调波信号，并把它还原为原来的调制信号，以推动输出变换器，获得所需的信息。
