通信概论复习.doc

通信：信息的传输和交换信息：是人们原来不知而待知的内容，通常用语言，文字，音乐，数据，图片或活动图像等不同的物理表现形式来表达通信的目的：传输系消息中所包含的信息电信：利用电传递信息（目前使用最广泛的通信方法）通信系统：概念能够实现信息传输的一切技术设备和传输媒质的集合作用将信息从信源传送到一个或多个目的地核心信源，发送设备，传输煤质，接收设备，信宿信源的作用：通过传感器把消息转换为原始电信号，即完成非电量到电量的转换。信源可分为模拟信源和数字信源发射设备：功能将信源和信道匹配起来目的将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号信道：是指以传输媒质为基础传输信号的通道，可分为有线和无线两类1、有线信道利用电磁波在空间中的传播来传输信号2、无线信道利用人造的用来传导电信号的煤质来传输信号按广义信道功能可分为调制信道，编码信道有线信道分类：明线，对称电缆，同轴电缆双绞线的类型：非屏蔽，屏蔽无线信道：指可以传输电磁波的自由空间或大气层电磁波的传播方式：1、地波传播频率大约2MHZ以下2、天波传播在高频2-30MHZ波段3、视线传播频率高于30MHZ，视线传播的距离与收发天线的架设高度有关信道容量：指信道能够无差错传输的最大平均信息速率公式1、对宽带有限，平均功率有限的高斯白噪声连续信道，C=Blog2(1+S/N) 2、若噪声单边功率谱密度为n0，C=Blog2(1+S/n0) B：信道宽度，S：信号功率，N：噪声功率信道噪声：概念是一种不需要的，有害的电信号，它独立于有用信号并始终存在危害能使模拟信号失真，使数字信号发生错码，并限制着信息的传输速率分类1、按来源人为噪声（汽车点火产生的电火花），自然噪声（闪电，宇宙噪声），内部噪声（热噪声） 2、按性质单频噪声（50HZ的交流电噪声），脉冲噪声（电火花，汽车点火噪声，雷电），起伏噪声（热噪声，散弹噪声，宇宙噪声）接收设备：功能放大和反变换目的从受到干扰和减损的接受信号中正确恢复出原始电信号信宿：是传送消息的目的地功能将复原的原始电信号还原成相应的消息，如扬声器模拟通信系统的交换：1、消息和原始电信号（基带信号）2、基带信号和已调信号（带通信号）信源编码的功能：1、对模拟信号进行模数转换2、去除冗余信息，提高传输的有效性数字通信的优点：1、抗干扰能力强，且噪声不积累2、传输差错可控3、便于与各种数字终端接口，用现代计算技术对信号进行处理、加工、变换、存储、形成综合业务网4、易于集成化，从而使通信设备微型化、且重量轻，成本低5、易于加密处理，且保密强度高数字通信的缺点：1、比模拟通信占用更宽的信贷宽带2、数字通信对同步要求高，因而系统设备比较复杂通信系统的分类：1、按通信业务电报通信系统，电话通信系统，数据通信系统，图像通信系统，综合业务数字通信网2、按调制方式基带系统，调制系统3、按信号特征模拟通信系统，数字通信系统4、按传输媒介有线通信系统，无线通信系统5、按工作波段长波通信，中波通信，短波通信，微波通信，光通信系统工作波长和频率换算公式：半双工通信：指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式单工通信：指消息只能单方向传输的工作方式全双工通信：指通信双方可同时进行收发消息的工作方式分类：1、按数据代码传输的时序并行传输，串行传输2、按通信设备与传输线路之间的连接类型点与点之间通信（专线通信），一点到多点和多点之间通信（网同信）3、按同步方式的不同同步通信，异步通信并行传输：概念将代表的消息的数据代码序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输优点节省传输时间缺点需要n条通信线路，成本高信号分类：1、按信号的确定性a、确知信号可以用确定的时间函数来描述 b、随机信号无法用时间函数来描述，需要用概率统计的方法来描述2、按信号的周期性a、周期信号每隔一定的时间间隔按相同规律重复变化的信号 b、非周期信号不具有重复性的信号3、a、模拟信号信号参量的取值是连续的（时间和参量都是连续） b、数字信号信号的参量只可能取有限个，可数个值（时间和参量都是离散的）振幅：信号的高度或强度周期：信号完成一个波形循环所哟呵经历的时间相位：描述波形相对于时间零点的位置周期与频率的关系：T=1/f 时域和频域说明：1、对于一个复杂的周期信号，可以分解为一系列振幅、频率、和相位都可度量的正弦波的组合形式2、频率图有两种类型振幅频率图，相位频率图3、时域特性可通过示波器观察其波形来分析研究 频率特性可通过频谱仪观察其频谱来分析研究信号宽带：指信号占有的频率范围，是信号的振幅频谱中正频率部分的宽带，等于信号的最高频分量与最低频分量的频率差，即B=fH-fL频谱的意义：1、在越来越拥挤的射频波段内，要容纳的用户越来越多，因此必须考虑每个用户所需要的频谱宽度2、从通信设备的设计角度看，设计出的电路，既要有足够的宽带让信号通过，又要能够尽可能抑制噪声频谱和宽带说明：1、模拟信号信道宽度必须大于信号宽带 数字信号占用的信道宽带可以小于信号宽带2、对于基带信号fL接近于0 对于带通信号fL一般远大于0多路复用技术：概念是解决如何利用一条信道同时传输多路信号的技术分类1、频分复用（FDM）是一种按频率来划分信道的复用方式，主要用于模拟信号的多路传输。特点：各路信号在频率上是分开的，即频率互不重叠，而在时间上是重叠的 2、时分复用（TDM）是利用分时方式类实现在同一信道中传输多路信号的方法，通常用于数字信号的多路传输。特点：各路信号在频率上是重叠的，而在时间上是分开的，即任一时刻上，信道中只有一路信号在传输模拟通信系统的性能指标：1、有效性可用传输宽度B来度量2、可靠性通常用接收端最终输出信噪比S0/N0来度量，输出信噪比越高，通信的可靠性越好数字通信系统的性能指标：1、有效性a、码元速率：表示每秒传送的码元数目Rb=1/T b、信息速率：表示每秒传送的信息量Rb=RBlog2M c、频带利用率：是真正衡量数字通信系统的有效指标2、可靠性误码率，误信率抽样：概念将模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的过程分类1、低通抽样定理：a、定理一个频带限制在（0，fH）内的模拟信号m（t）如果以T=1/2fH的间隔对它抽样，则m（t）将被抽样值完全确定 b、含义抽样后ms(t)包含了原模拟信号m（t）的全部信息，若抽样速率fs2fH，则会产生失真 2、带通抽样定理：定理对于一个频带限制在fL-fH内，宽带为B=fH-fL的带通信号m（t），如果对它进行抽样的最小抽样频率满足fs=2B（1+k/n），n：商（fH/B）的整数部分，k：商（fH/B）的小数部分，0k1fL与fs的关系：模拟信号脉冲系列使m（t）变化脉冲振幅调制：概念脉冲序列的幅度随m（t）的规律变化分类1、自然抽样：又称曲顶抽样，它是指抽样后信号的脉冲顶部与原模拟信号波形相同 2、平顶抽样：又叫瞬时抽样，抽样后信号中的脉冲顶部是平坦的，脉冲幅度等于瞬时抽样值 注意由于窄脉冲具有很高的宽带，所以PAM信号传输时都需要很宽的信道宽度，且抗噪声性能差，因而PAM信号并不适用于长距离传输脉冲编码调制：是一种语言信号数乘化的编码方式量化：概念是将抽样信号幅值进行离散化处理的过程分类1、均匀量化量化间隔v=b-a/M，最大量化误差为v/2 平均量化信噪比（S0/Nq）dB=M2，编码位数每增加1位，平均量化信噪比就提高6dB 2、非均匀量化A律87.6，U律255编码：把量化后的有限个信号电平值变换成二进制码组的过程称为编码常用二进制码：优点抗干扰能力强，易于产生分类自然二进码、 格雷二进码、 折叠二进码：具有镜像特性，优点1、双双极性编码时可以按单极性编码的方法处理，2、误码对于小电压的影响较小PCM信号的宽带：取决于数据的比特率以及用于表示数据的脉冲波形的形状例如：对于电话系统，取fs=8kHZ，N=8，则一路电话的比特率为Rb=64kbit/s，PCM信号的第一零点宽带为B=Rb=64kHZPCM系统的抗噪声系统：分为量化噪声，传输信道中的加性噪声增量调制的特点：1、量化电平数为2，编码为1位2、量化对象：相邻抽样值的大小3、编号：可正可负4、v：固定（均匀量化）二元码：1、单极性码a、用零电平和高电平分别表示二进制消息代码0和1，在整个码元期间电平不变 b、单极性码的频谱中含有直流分量和丰富的低频分量，性能较差 C、只适应与计算机内部或极近距离的数据传输2、双极性码3、单极性归零码4、双极性归零码5、差分码：可以消除设备初始状态的影响6、数字双相码7、Miller码：规则：1码用码元间隔中心点出现跃变来表示，既用10或01表示8、CMI码：是传号反转码的简称三元码：1、AMI码：传号交替反转码优点a、不含直流成分，能量集中在频率为1/2码速处 b、全波整流变为单极性归零波形，便可提取位定时信号 c、AMI码的编译码电路简单，便于利用传号极性交替规律观察误码情况缺点原性码出现0串时，信号的电平长时间不跳变，造成提取定时信号的困难，解决方法，采用HDB3码2、 HDB3码：3、 1、编码规则A、将原码组变成AMI码B、观察0的个数，若无3个以上选0码C、若出现大于或等于4的连0码时将4个连0作为一个小节处理D、若4个0变为V码将源码中的1码变为B码，要求B、V各自满足正负交替E、V码必须与前一个相邻的B码同极性F、若不同将小节第一个0码变为B！G、使B！与B重新满足正负交替 2、译码规则A、找相邻同极性1的后1个一定是V码B、V码向前数3个，若不是0码，则必是B3、多元码4、块编码：选码规则a、不含直流分量，低频分量也要小b、便于提取定时信息c、高频分量尽量少d、抗噪声性能好e、设备简单调制：1、三要素调制信号，高频载波，带通信号2、作用A、把信号转换成适合在信道上传输的形式 B、实现信道的多路复用，提高信道利用率 C、提高系统抗干扰和抗衰落能力3、分类A、按基带信号：模拟调制，数字调制 B、按载波类型：连续波调制，脉冲调制 C、按调制器功能：调幅，调频，调相 D、按已调信号：线性，非线性电话系统：是为广大用户提供点对点语音通信业务的通信系统组成：电话机，用户环路，交换机电话系统的网络结构：电话网：1、本地网（星形网）端局，汇接网，局间中继线，长途中继线，用户线，电话机组成2、长途网（网状网，是一种全互联网）A、网络结构：分级汇接网B、等级划分：C1大区交换中心，C2省交换中心，C3地区交换中心，C4县交换中心3、发展方向：程控数字网交换机：组成：1、交换网络：执行交换机的传送功能2、控制器：A、对于面向连接功能的交换方式接收，处理，发送信令3、接口：Z接口，V接口，A接口，C接口性能的衡量指标：交换容量，阻塞率，时延，差错率，可靠性交换网络的分类：1、空分交换网络克劳斯网络：当网络内部的链路数量达到一定数量时，内部阻塞可以完全消除2、数字交换网络A、时隙交换器（T型交换器）：组成a、 话音存储器（SM）1、顺序写入，控制读出 2、控制写入，顺序读出 b、控制存储器（CM）B、空间交换器（S型交换器）：控制方式a、 输出控制方式按输出复用线来配置存储器b、 输入控制方式按输入复用线来配置存储器3、三级数字交换网络TTT网络：每一个T的输入和输出都是N路的PCM一次群信号，该网络的规模很容易扩大，从入线到出线的路由灵活多样交换控制器：控制器：基本任务是控制交换网络的状态交换：1、电路交换A、路由设计B、电路交换的路由选择：现行的电信网是等级制的网状网络a、基干路由：基干路由上的话务量不应该溢出到其他路由上b、高效直达路由c、低呼损直达路由：该路由上的话务量不允许溢出到其他路由上路由选择：顺序1、选择高效直达路由 2、当高校直达路由忙时，选迂回路由，顺序由远至近 3、选择最终路由原则选择路由时应充分利用高效直达路由，尽量减少转接次数和尽量少占长途路由C、编号制度：符合原则a、 全球统一编号b、 号码的位数尽可能的短c、 编号要有规律d、 完整号码为：国家号+国内长途号+本地号码2、分组交换A、 定义：是一种存储转发的交换方式，其存储转发的基本数据单元是报文的分组B、 路由选择：1、标头指示法是由源节点将路由信息标识在每一个分组的标头中，又称源路由法 2、路由表法路由问题是解决分组交换网络中的各节点交换机应该如何进行分组转发的问题用户线接口插件的功能1、 馈电 2、过压保护 3、振铃 4、监视 5、编解码 6、混合 7、测试电话机1、 组成：受话器，送话器，拨号装置，振铃器2、 工作原理：侧音本方发出的声音通过送话器装换成电信号后不仅可以通过二线线路送往对方，而且还要送到本方受话器中，产生很大的声音信令1、传输方式：端到端，逐段转发2、分类：A、按工作区域不同用户线信令：指在终端和交换机之间的用户线上传输的信令 局间信令：是交换机之间的信令B、按传送信道和用户消息传送信道的关系随路信令，公共信道信令3、 NO.7信令系统A、 最适合用于数字程控交换机组成的数字通信网B、 使用一个或多个64kbit/s的信道进行信令传输C、 消息传递部分是一个公共信息传递系统，其功能是在对应的两个用户部分之间可靠的传递信令消息移动通信1、 概念：是指通信双方或一方处于运动中进行信息交换的通信方式2、 地面蜂窝移动通信系统（GSM）：是当今全世界最大的移动网，空中接口采用时分多址接入方式3、 N-CDMA系统：空中接口采用码分多址接入方式4、 特点A、 移动通信利用无线电波进行信息传输B、 通信在复杂的电磁环境下工作C、 移动通信业务量有限D、 移动通信系统建网技术复杂E、 移动台必须适用于移动环境5、 工作方式：单向传输，双向传输6、 分类A、 按使用对象民用通信，军用通信B、 按使用环境陆地通信，海上通信，空中通信C、 按多址方式频分多址，时分多址，码分多址D、 按覆盖范围宽域网，局域网E、 按业务类型电话网，数据网，综合业务网F、 按工作方式单工，半双工，全双工G、 按服务范围专用网，公用网H、 按信号形式模拟网，数字网7、 常用移动通信系统A、 无线寻呼系统B、 无绳电话系统C、 集群移动通信系统D、 蜂窝移动通信系统8、 移动通信信道的主要特点A、 传输信道的开放性B、 接收点地理环境的复杂性和多样性C、 移动台的随机移动性9、 信号传播的损耗或衰落A、 自由空间路径的损失B、 阴影衰落C、 多径衰落蜂窝网1、 概述：基本思想是用许多小功率的发射机来代替单个的大功率发射机，每个基站分配整个系统可用信道中的一部分2、 频率再用：为蜂窝系统中的所有基站选择和分配信道组的设计过程3、 信道分配策略：指一种能实现即增加用户容量又以减少干扰为目标的频率再用方案，可分为固定的，动态的（指语音信道不是固定地分配给每一个小区，而是在每次呼叫请求到来时，为它服务的基站就向MSC请求一个信道）4、 切换：将正在通话状态的MS转移到新的业务信道上的过程5、 位置管理：包括位置登记和位置传递6、 干扰：是影响蜂窝无线系统性能的主要因素，可分为同频干扰：同频小区之间的干扰邻频干扰：指来自使用信号频率的相邻频率的信号干扰7、 功率控制减小干扰：在实际的蜂窝无线电和个人通信系统中，每个用户所发射的功率一直在当前服务基站的控制之下无线电波传播1、 无线电波传播特性：直射波，多径反射波，绕射波，散射波2、 自由空间传播特性： 仅存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗3、 3种基本的无线电波传播机制：反射，绕射，散射4、 3类主要选择性衰落：A、 时间受相干时间的影响B、 频率受相干带宽的影响C、 空间受相干距离的影响频分多址（FDMA）特点：1、 信道载波每次只能传送一路电话2、 如果一个已经分配的FDMA的信道没有使用，那么他就处于空闲状态，当时不能由其他用户使用，本质上这是一种资源的浪费3、 在分配好语音信道后，基站和移动台就会同时连续不断地发射4、 FDNA系统通常是窄带系统5、 FDMA窄带系统中几乎不需要均衡或根本就不需要均衡6、 与TDMA相比，FDMA移动系统要简单的多7、 它需要较少的比特来满足系统开销，如对同步要求不高8、 需要双工器，增加了FDMA用户单元和基站的费用时分多址特点：1、 是几个用户共享一个载波频率，并且每一个用户利用不相重叠的时隙2、 对于用户而言，系统的数据传送不是连续的，而是分组发送的3、 由于系统中的不连续发送，切换处理对于一个用户单元来说比较简单4、 系统用不同的时隙进行发射和接收，不需要双工器5、 系统信道的发射速率通常要高得多6、 系统中需要较高的同步开销扩频码的选择1、 理论上要完全正交的。但实际中通常是准正交，即自相关性很强，而互相关性很弱2、 对于特定长度的地址码集还要求其能够提供足够多的地址码3、 在统计特性上要求地址码类似白噪声以增强隐蔽性，这在军事通信中尤为重要4、 选择各种伪随机码作为扩频码码分多址的分类1、 直接序列码分多址2、 跳频码分多址3、 跳时码分多址4、 混合码分多址OFDM的特点1、 频谱利用率很高2、 抗衰能力强3、 特别适合高速数据的传送4、 抗码间干扰能力强GSM1、 包含的主体：移动台（MS），基站子系统（BSS），网络子系统（NSS），操作支持子系统（OSS）2、 包含的子系统：移动台，基站子系统，网络子系统3、 接口：A、 Um接口：被定义为MS与BTS之间的通信接口B、 Abis接口：实际局势BTS与BSC之间的通信接口C、 A接口：定义为NSS与BSS之间的通信接口D、 NSS接口E、 GSM系统与其他共用电信网接口4、 工作频率段的分配：GSM通信系统采用900MHZ频段，双工间隔为45MHZ，工作宽带为25MHZ，载频间隔为200KHZ5、 信道分类：物理信道 逻辑信道业务信道，控制信道IS-95系统的主要指标1、 工作频率2、 码片速率：1.2288Mbit/s3、 比特率：速率1为9.6kbit/s，速率集2为14.4kbit/s，IS-95B为115.2kbit/s4、 帧长度：20ms5、 功率控制：上行链路采用开环+快速闭环，下行链路采用慢速闭环CDMA系统1、特点A、系统容量大B、CDMA系统具有软容量特性C、CDMA系统具有软切换功能D、CDMA系统具有话音激活功能E、是以扩频技术为基础F、因CDMA和GSM的技术体制对CDMA和GSM的发射功率的要求，初始发射功率值的确定以及控制机制不同2、 结构：交换子系统，基站子系统，移动台子系统3、 技术：可变速率声码器，功率控制，RAKE接受，越区切换（阶段测量，决策，执行 类型硬切换，软切换，更软切换）4、 提高蜂窝系统容量A、 采用话音激活技术B、 利用扇区划分提高系统容量C、 CDMA系统的软容量微波通信1、 微波：指波长为1m-1mm，即频率从300MHZ-900GHZ范围内的电磁波2、 微波通信：概念利用微波作为载波来携带信息并通过空间电磁波进行传输的一种无线通信方式 所用频段L波段（1.0-2.0GHZ），S波段（2.0-4.0GHZ），C波段（4.0-8.0GHZ），X波段（8.0-12.40GHZ），Ku波段（12.40-18.0GHZ），K波段（18.0-26.50GHZ）3、 数字微波通信A、 组成：天馈设备，微波分路系统，微波接收系统，中频调制解调器，基带切换设备，勤务，监控设备，PCM设备B、 发信系统：1、本振源的作用为发信混频器提供混频用的微波振荡信号 2、混频器的作用把中频信号上变换到微波发射频率的部件 3、放大器的作用对混频后得到的微