现代通信技术复习知识点

第一章 1 掌握通信系统的模型 以及各部分的功能 P10 信源 是指发出信息的信息源 或者说是信息的发出者 变换器 发送设备 变换器的功能是把信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号 信道 信道是信号传输媒介的总称 反变换器 接收设备 反变换器是变换器的逆变换 信宿 是指信息传送的终点 也就是信息接收者 噪声源 各类干扰的统称 噪声源并不是一个人为实现的实体 但在实际通信系统中又是 客观存在的 2 信噪比定义 P9 信噪比指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例 信噪比的计量单位是 dB 其计算方法是 10lg PS PN 其中 PS和 PN分别代表信号和噪声 的有效功率 3 信息量的计算 消息所含的信息量 I 与消息 x 出现的概率 P x 的关系式为 4 信息熵的计算 即平均信息量 5 通信系统的性能指标 有效性和可靠性 由什么指标来衡量 包括模拟通信 数字通信 系统 P11 有效性 传输速度 数字 带宽 模拟 传输速度 在给定信道内能传输的信息的量 资源的利用率 频率 时间和功率 可靠性 传输质量 指接收信息的准确程度 模拟系统 信噪比 dB 分贝 数字系统 误比特率 6 传输速率 信息速率 码元速率 二者关系 会计算 单位 误码率的计算 频带利 用率 真正衡量数字通信系统有效性的指标 P11 符号 码元 速率 表示单位时间内传输的符号个数 记为 RB 单位是波特 baud 即 每秒的符号个数 RB 与码元间隔 T 成反比 这里的码元可以是二进制的 也可以是多进制的 即码元速率与符号进制没有关系 信息速率 表示单位时间内传输的信息量 或是单位时间内传输的二进制符号个数称为信 息速率 又称数码率 记为 Rb 单位是 bit s 对于二进制信号 RB Rb 对于一般的 M 进制信号 Rb RB log2M 式中 M 为符号的进制数 7 模拟信号 数字信号 特征 P4 模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号 其特点为幅度连续的信号 电话 传真 电视信号等 数字信号 幅值被限制在有限个数值之内 它不是连续的而是离散的 电报信号 数据信 号 8 信号的表示 3 个重要参数 幅度 相位 频率 P5 信号的表示 周期正弦信号 该信号由 3 个重要的参数表示 幅度 A 频率 f 相位 幅度 信号在各个瞬间时刻强弱变化的轨迹 频率 单位时间内相同波形重复出现的次数 为周期的倒数 单位 Hz 相位 信号在一个周期内起点的位置 用弧度表示 9 信号的时域特性 频域特性 P7 时域特性 信号幅度随时间变化的规律 出现时间的先后 持续时间的长短 重复周期的大小 随时间变化的快慢等 信号可以表示为时间 t 的函数 频域特性 信号幅度和相位随频率变化的规律 各频率分量的相对大小 主要频率分量占有的范围等 信号可以分解为许多不同频率的正弦分量 10 信号的衰耗 衰减定义 公式 单位 P8 信号的衰耗 若输出功率小于输入功率 则信号受到了衰耗 衡量衰耗与增益大小的单位是分贝 dB 定义为 11 通信系统的分类 与模拟通信系统相比 数字通信系统的特点 带宽的比较 P12 按调制方式分 基带传输 频带传输 按收信者是否运动分 移动通信 固定通信 与模拟通信相比数字通信有以下特点 1 抗干扰能力强 无噪声积累 2 数字信息的保密性好 3 易于集成化 智能化 4 占用信道带宽较宽 12 串行传输和并行传输定义 区别 P14 数据在一个信道上按位依次传输的方式称之为串行传输 反之 数据在多个信道上同时传 输的方式称为并行传输 串行传输的特点是 所需线路少 线路利用率高 发送端和接收端要分别进行并 串转换和 串 并转换 收发之间必须实施某种同步方式 并行传输的特点是 终端装置与线路之间不需对传输数据作时序变换 能简化终端装置的 结构 需要多条信道的传输设备 故成本较高 13 单工通信 半双工通信 全双工通信 P14 若通信双方的一方只能接收消息而不能发送消息 同时另一方只能发送消息而不能接收消 息 则称为单工通信传输方式 若通信双方都能够能既发送又能接收信息 但在同一个时间只能一方发送另一方接收 则 称为半双工传输方式 若通信双方可以同时发送和接收消息 则称为双工传输方式 14 信道容量 香农公式 及结论 P20 C 为信道容量 指信道可传输的最大信息速率 它是信道能够实际达到的最大传输能力 B 为信道带宽 S 为信号的平均功率 N 为噪声的平均功率 S N 为信噪比 由香农公式得出结论 1 增大信号功率 S 或减小噪声功率 N 可以增加信道容量 C 若 S 趋于无穷大或者 N 趋于零 则 C 也趋于无穷大 但一方面实际信道总是存在噪声 另一方面 S 也不可能无穷大所以 B 一定时 只能通过提高信噪比 S N 来提高信道容量 2 增大信道带宽 B 可以增加信道容量 C 但不能使 C 无限增大 B 趋于无穷大时 C 的极限 值为一个固定值 1 44S n0 n0 是白噪声谱密度 单位带宽内噪声功率 3 在允许存在一定的差错率前提下 实际传输速率可以大于信道容量 但此时不能保证无差 错传输 4 信道容量 C 信道带宽 B 和信噪比 S N 可以通过相互提升或降低取得平衡 15 模拟调制定义 分类 AM FM PM 定义及区别 P24 模拟调制 基带信号为模拟信号 定义 用模拟信号对正弦波信号进行调制为模拟调制 分类 振幅调制 AM 频率调制 FM 相位调制 PM 16 数字调制定义 分类 ASK FSK PSK 及区别 P27 数字调制 基带信号为数字信号 定义 用数字信号对正弦波信号进行调制为数字调制 分类 幅移键控 ASK 频移键控 FSK 相移键控 PSK 18 数字解调 相干解调定义 P28 数字解调 相干解调 即用本地载波与接收载波键控信号进行相乘 得到基带信号 然后 用低通滤波器滤掉高频信号 最后对过滤后的基带信号进行采样和判决 还原出原始数字 信号 19 FDM TDM CDM 定义和区分 P21 频分多址 FDMA 是采用调频的多址技术 业务信道在不同的频段分配给不同的用户 如 TACS 系统 AMPS 系统等 时分多址 TDMA 是采用时分的多址技术 业务信道在不同的时间分配给不同的用户 如 GSM DAMPS 等 码分多址 CDMA 是采用扩频的码分多址技术 所有用户在同一时间 同一频段上 根 据不同的编码获得业务信道 目前的数字移动通信网的主要多址方式是 FDMA TDMA 系统 GSM DAMPS 在频谱效率上约是模拟系统 的 3 倍 容量有限 在话音质量上 13kbit s 编码也很难达到有线电话水平 TDMA 系统的业务综合能力较 高 能进行数据和话音的综合 但终端接入速率有限 最高 9 6kbit s TDMA 系统无软切换功能 因而容 易掉话 影响服务质量 TDMA 系统的国际漫游协议还有待进一步的完善和开发 因而 TDMA 并不是现代 蜂窝移动通信的最佳无线接入 而 CDMA 码分多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量 高质量 综合业务 软切换 国际漫游等 第二章 1 模拟信号数字化的过程 PCM 过程 P33 模拟信号数字化分为 3 个步骤 抽样 量化和编码 抽样 将在时间和幅度上都是连续的模拟信号在时间上离散化的过程 量化 用有限个幅度值近似原来变化的幅度值 把模拟信号的连续幅度变为 有限个数量的有一定间隔的离散值 量化分为均匀量化和非均匀量化 编码 将抽样 量化后的信号转化为数字编码脉冲的过程 编码可分为 线性编码与非线性编码 2 抽样定理 会计算抽样频率 P33 3 量化信噪比定义 P34 量化误差 指量化前后信号之差 通常用功率来表示 称之为量化噪声 量化误差一旦产生 在接收端就无法消除 增加量化级数 可以减小量化误差 量化量化噪声 量化信噪比 dB US为抽样信号电平 UZ为量化误差 4 非均匀量化的压扩标准 2 种 P34 A 律 13 折线 我国大陆采用 律 15 折线 5 PCM30 32 的单帧结构 特殊时隙什么作用 一复帧包含多少单帧 P37 16 帧称为 1 复帧 6 PCM 的集群速率 E1 E2 E3 E4 是多少 P37 我国一 二 三 四次群 分别成为 E1 E2 E3 E4 的速率常简称为 2Mbit s 8Mbit s 32Mbit s 140Mbit s 7 数字基带传输 P41 频带传输 定义 P46 基带数字传输 把基带数字信号经适当的码型变换后直接送入信道进行传输的方式 频带传输 当基带数字信号频率范围与信道不匹配时 把基带数字信号进行调制后再进行 传输的方式 8 数字信号的基带传输模型的典型需求 码型变换 波形形成网络 P41 码型变换 使数字信号适应信道的传输特性 波形形成网络 使码型变换后的每一个脉冲转换为所需形状的无码间干扰的接收波形 发送滤波器 限制 规定发送信号的带宽 接收滤波器 滤除噪声干扰 规范波形 便于码元判决 9 码型变换中几种常见码型特点 区别 P42 单极性非归零码 NRZ 单极性非归零码的优点是发送能量大 有利于提高接收端信噪比 而且占用较窄的信到 频带 其缺点是有直流分量 因而线路中无法使用一些交流耦合设备 抗干扰性能较差 特别是不能直接提取位同步信息 因此基带数字传输中很少采用这种码型 双极性非归零码 NRZ 双极性非归零码常用于 ITU T 的 V 系列接口标准或 RS 232 接口标准的数据传输 单极性归零码 RZ 双极性归零码 RZ 双极性归零码 抗干扰能力强 码中不含直流成分 用途较广 差分码 AMI 码 HDB3 码 曼切斯特码 CMI 码 10 保证无码间干扰传输 理想低通滤波器的特性 幅频特性 相频特性 P45 幅频特性 常数 相频特性 线性 11 数字同步定义 典型的同步方式 位同步 帧同步的定义 P51 数字同步 数字通信系统中各个关键节点位置的动作频率保持步调一致 数字同步包括位 同步 帧同步 复帧同步和网同步 位同步的基本含义是收发两端的时钟频率必须同频 多少码元 同相 什么时候 影响因素 信号时钟的稳定度和精准度 帧同步是指收发端以帧单位对齐 12 数字复接技术定义 P52 数字复接技术就是把多个分支数字信号按时分复用方式汇接成为单一的复合数字信号的过 程 13 差错控制编码技术定义 检错法 纠错法 区分 P58 60 概念 在发送端被传送的信息码序列的基础上 按照一定的规则加入若干 监督码元 后 进行传输 加入的码元与原来的信息码序列之间存在着某种确定的约束关系 在接收数据 时 检验信息码元与监督码元之间的既定的约束关系 如该关系遭到破坏 则在接收端可 以发现传输中的错误 乃至纠正错误 检错法 奇偶校验 在一个二进制字符上加一位 以便检测差错 在接收端检测该校验位 循环冗余校验 纠错法 自动重发请求 ARQ 前向纠错 FEC 混合纠错 HEC 第三章 1 电路交换机的组成 图 P65 信 令 设 备 用 户 接 口 交换网络 中 继 接 口 控 制 系 统 中继线 用户线 2 程控数字交换机的硬件组成 及各部分功能 P66 话路部分 控制部分 控制系统对话路系统施加控制以便完成通话接续 可分为三级 用户处理级 呼叫处理级 测试维护处理级 3 时隙交换定义 T 接线器或时分接线器组成 工作模式及定义 P68 69 时隙交换 同一条复用线的不同时隙之间进行的交换 实现 T 接线器 时分接线器 时分接线器功能 实现一对复用线上的时隙交换 基本结构 话音存储器 SM 存放 8 比特的语音编码 容量取决于复用线上的时隙数 控制存储器 CM 存放时隙号 容量等于话音存储器的容量 两种工作方式 读出控制方式 从 SM 读出语音时隙时对读出的顺序进行控制 写入控制方式 向 SM 写入语音时隙时对写入的顺序进行控制 4 空分交换 复用线交换概念 S 接线器组成 工作模式 P70 复用线交换概念 出现任一输入线与任一输出线之间的交换 复用线在空间是分割开的 因而常称为空分交换 实现 S 接线器 空分接线器功能 实现对传送同步时分复用信号在不同复用线之间的空间交换 不改变其 时隙位置 基本结构 交叉点矩阵 控制话音信息是否通过 控制存储器 CM 存储器的数量等于出 入线数 每个控制存储所含有的单元 数等于出入线的复用时隙数 控制方式 输出控制 按每条出线设置控制存储器 CM 控制写入 顺序读 出 输入控制 按每条入线设置控制存储器 CM 控制写入 顺序读出 可以广播 5 T 形和 S 形接线器构成的数字交换网的类型 T S T S T S 6 程控交换机的主要性能指标 7 种 程控交换机的系统容量用什么衡量 P72 系统容量 用户线数和中继线数 二者越多 说明容量越大 呼损率 未能接通的呼叫数量与用户呼叫总数量之比 呼损率越低 说明服务质量越好 接续时延 拨号音时延 400 1000ms 拨号后时延 650 1600ms 话务负荷能力 在一定呼损率下 交换系统忙时可能负荷的话务量 呼叫处理能力 用最大忙时试呼次数表示 一般要求在 75 万次以上 可靠性和可用性 可靠性 指交换机可靠运转不中断的能力 可用性 系统正常运行时间占总运行时间的百分值 主要业务性能指标 主要业务包括基本业务和补充业务 第四章 1 什么是光纤通信 光纤通信窗口有哪几个 P79 光纤通信是以光波为载频 光导纤维 简称光纤 为传输媒质的一种通信方式 三个工作窗口 0 85 m 1 31 m 1 55 m 2 光纤的组成 纤芯和包层 它们两个的折射率的关系 P80 纤芯和包层的折射率不同 设纤芯 包层的折射率分别为 n1 n2 则 n1 n2 3 光纤的分类 传输模型 折射率 P81 按工作波长 短波长 850nm 和长波长 1310nm 1550nm 按传输模式 光纤中传输模式数量的不同 多模光纤和单模光纤 按折射率分布 阶跃 突变 型 SI 渐变 梯度 型 GI 按材料 石英光纤 塑料光纤等 4 光纤的性能 传输损耗的计算 P85 传输损耗系数 单位 dB km po 为输出功率 接收功率 pi 为输入功率 发送功率 L 为传输 距离 5 WDM 定义 P91 波分复用 WDM 在同一根光纤中同时耦合传输 n 个不同波长的光载波信号 其中每个光载 波信号携带一路调制后的光脉冲信号 6 SDH 的帧结构 会画 7 STM 1 STM 4 的速率 如何计算得到 STM N 速率 每个帧有 9 270 N 个字节 X 每秒 8000 帧 一帧周期 125us 传输速率 STM 1 N 1 9 270 字节 帧 8 bit 字节 8000 帧 s 155 520Mbit s STM 4 4 STM 1 第五章 1 微波通信的特点 P99 频带宽 通信容量大 天线增益高 方向性强 通信保密性好 传输质量高 通信稳定可靠 组网灵活 建设周期短 成本低 中继传输方式 2 数字微波通信系统的组成 P104 用户终端 直接被用户使用的终端设备 交换机 进行呼叫连接 数字终端机 数字电话终端复用 分接设备 把来自交换机的多路信号进行复接 再送往数 字微波传输信道 同时把来自微波终端站的信号分接 送往交换机 微波站 站内主要设备就是 发信 收信设备 天馈线系统 3 微波站的分类 数字微波中继站的定义及中继方式 定义 P104 105 微波站 数字微波终端站 位于线路两端 收发作用 数字微波中继站 位于线路中间 再生 转发功能 数字微波分路站 数字微波枢纽站 位于干线 完成多个方向通行任务 数字微波中继站根据对信号的处理方式不同 分成 中间站 转发 再生中继站 解调 判决 再生 转发 上下话路 不上下话路 中继方式 分成 基带中继 再生转接 外差中继 中频转接 直接中继 射频转接 3 微波通信频率配置基本原则 P107 基本原则 使整个微波传输系统中的相互干扰最小 频率利用率最高 5 单波道频率配置和多波道频率配置方法 如何避免越站干扰 P107 单波道频率配置 二频制 一个波道的收发只使用两个不同的微波频率 优点 占用频带窄 频带利用率高 缺点 反向干扰 越战干扰 四频制 每个中继站方向使用四个不同的频率 间隔一站的频率又重复使 用 优点 无反向干扰 缺点 占用频带宽 越区干扰 越区干扰 相邻的第 4 个微波站的站址在第 1 2 两个微波站的延线上 多波道的频率配置 收发频率相间排列 每个波段采用二频制 收发频率间距小 收发要分开使用天线 收发频率集中排列 每个波段采用二频制 收发频率间隔大可共用一副天线 第六章 1 VSAT 系统工作频段 我国 P131 我国 VSAT 系统工作在 C 频段 3 7 4 2GHz 频段 2 Galileo 系统和 GPS 的区别 P140 系统GalileoGPS 卫星总数2724 轨道高度 km2361620230 轨道平面数36 轨道仰角56 55 轨道形状圆轨道圆轨道 定位载波L1 L2 L3L1 L2 使用频段 MHz 1164 1215 1260 1300 1559 1591 f1 1575 42 f2 1227 6 第七章 1 移动通信的概念 基本概念 是指利用无线信道进行移动体之间或移动体与固定体之间的通信 即通信双方至 少有一方是在移动中进行信息交换 2 移动通信的特点 多普勒效应 阴影效应 多径效应 远近效应 含义 多径效应 由于接收者所处地理环境的复杂性 使得接收到的信号不仅有直射波的主径信号 还有从不 同建筑物反射过来以及绕射过来的多条不同路径信号 由于它们到达时的信号强度 到达时间以及到达时 的载波相位都是不一样的 各径之间可能产生自干扰 称这类自干扰为多径干扰或多径效应 解决方法 抗多径天线 智能天线 等 阴影效应 由于大型建筑物和其他物体对电波的传输路径的阻挡而在传播接收区域上形成半盲区 从而 形成电磁场阴影 这种随移动台位置的不断变化而引起的接收点场强中值的起伏变化叫做阴影效应 解决 方法 天线架高 建筑物边缘发送信号等 多普勒效应 声波频率在声源移向观察者时会变高 在远离观察者时会变低解决方法 分集等 远近效应 由于接收用户的随机移动性 移动用户与基站之间的距离也是在随机变化 若各移动用户发 射信号功率一样 那么到达基站时信号的强弱将不同 离基站近者信号强 离基站远者信号弱 解决方法 功率控制 3 移动通信系统的基本组成 GSM 的系统结构图及主要功能实体的功能 HLR VLR MSC 的功能是什么 移动通信系统的基本组成 移动台 MS 基站 BS 移动业务交换中心 MCS 与 市话相连的中继线 GSM 的系统结构图 HLR VLR MSC 功能 移动交换中心 MSC 完成移动呼叫接续 过区切换控制 无线信道管理等功能 同时也是 PLMN 与 PSTN 公共数据网 PDN ISDN 等陆地固定网的接口设备 访问用户位置登记器 VLR 存储进入本地区的所有访问用户的相关数据 一旦移动用户离 开该 VLR 的控制区域 则重新在另一个 VLR 登记 原 VLR 将取消临时记录的该 移动用户数据 这些数据都是呼叫处理的必备数据 取自于访问用户的 HLR 原藉位置登记器 HLR 负责移动用户管理的数据库 4 GSM 系统采用的多址方式 FDMA 与 TDMA 方式相结合 使频率利用率大大提高 5 什么是大区制 小区制 蜂窝制 大区制是在一个服务区域内只设一个基地站 并由他负责移动通信的联络控制 小功率的基站提供大容量的服务范围 同时它采用频率复用技术来提高频率利用率 在相 同的服务区域内增加了基站的数目 有限的频率得到多次使用 系统的容量比较大 这种 方式称之为小区制 蜂窝制 把整个大范围的无线服务区划分成彼此相邻的正六边形小区 这种结构和蜂窝一 样 故称蜂窝式 每个小区设置基站 每个基站使用多个无线电频率作为通信信道 各相 邻基站使用不同的无线电频率 6 切换的分类 软切换 硬切换 硬切换 指移动终端被连接到不同的移动通信系统 不同的频率分配或不同的空中接口特 性时 必需断掉原来小区的无线信道 才能使用新小区的无线信道进行通信 是 先断后 通 模式 软切换 指当移动终端的通信被连到另一个小区的业务信道时 不需要中断当前服务小区 的业务信道 是 先通后断 模式 7 3G 标准 CDMA 技术是 3G 的核心 WCDMA 核心网络 基于 MAP 和 GPRS RTT 规范 WCDMA FDD TDD TD SCDMA RTT 规范 TD SCDMA 我国的标准 CDMA2000 核心网络 基于 ANSI41 和 MIP RTT 规范 cdma2000 我国发放牌照的为前 3 种 8 4G 支持的移动速度下的数据速率 对于大范围高速移动用户 250km h 数据速率为 2Mbit s 对于中速移动用户 60km h 数据 速率为 20Mbit s 对于低速移动用户 室内或步行者 数据速率为 100Mbit s 第八章 1 图像通信的定义和特点 P166 定义 图像通信 又称为可视通信 是指传送和接收静止或活动图像信息的方式 是一种 视觉通信 特点 直观性强 耳听为虚 眼见为实 一般的自然景物图像 不需要特别的学习 即可理解 信息量大 百闻不如一见 一幅图像中所蕴含的信息量巨大 信息的准确性好 通过视觉获取的信息的效果比听觉更好 不易发生歧义 数据量大 比语音要大一个数量级 比文本数据要大两个数量级 2 数字图像通信系统的三大关键技术 P168 图像压缩与编码 数字传输 宽带接入与交换 3 数字图像信号压缩的基本原理 P170 是利用图像固有的统计特性 从原始图像中提取有效的信息 尽量去除无用的或用处不 大的冗余信息 以便高效率地进行图像的数字存储或数字传输 而在复原时仍然能获得 满足一定质量要求的复原图像 是利用人的视觉特性进行编码 其核心是力图发现人眼是根据哪些关键特征来识别图像 然后根据这些特征来构造图像模型 4 数字图像信号编码标准 及应用 P172 175 H 261 标准 会议电视 H 263 标准 会议电视 JPEG 标准 静止图像 MPEG 标准 活动图像 4 单类传真机的分类 P180 5 活动数字图像通信系统 例子 P182 184 可视电话系统 数字高清晰度电视 第九章 1 多媒体通信的定义 及与多种媒体通信系统的区别 P188 189 多媒体通信 是指在通信过程中能同