通信系统考点总结7.0 (2).doc

1、 光纤1、 光纤通信特点： (1)传输的频带宽、信息容量大。 (2)线径细、重量轻、成本低。 (3)损耗极低。(4)不受电磁干扰，不受恶劣环境的锈蚀。(5)不怕高温，防爆、防火性强。 (6)光纤通信保密性好。2、 光纤通信频段：将工作波长在850，1310和1550nm附近的分别称为第一、第二、第三工作窗口（波长带）。全波光纤：将1310nm的第二工作窗口和1550nm的第三工作窗口连成宽的工作波长范围3、 光纤导光原理：（当光线从光密媒质射向光疏媒质，且入射角大于临界角时，将会产生光的全反射现象，光纤就是利用这种全反射原理来传输光信号的）光密媒质：折射率相对较大的媒质。光疏媒质：折射率相对较小的媒质。菲涅尔公式：n1sin1=n2sin2 临界角：4、 多模光纤、单模光纤的特点和应用多模光纤：（光波沿着多条不同的折射路径传播，对应着光波的多种模式的传播，相应的光纤称为多模光纤）直径：纤芯直径约60um,比光波长大得多优点：结构简单、易于实现，接头连接要求不高，使用方便，价格较低。缺点：多模光纤的传输带宽窄、损耗大，不同波长的信号传输延时差(色散)大。应用：目前仅用于短距离的小容量系统或电视传输系统。单模光纤：（只能传送单一基模(m=0)的光纤）直径：约410um,比多模光纤小得多特点：不同波长信号传输延时差很小(即色散小)；传输信号的带宽比多模光纤宽得多，有利于高码率信息长距离传输。折射率差：较小。截止波长：由纤径和折射率可确定，与芯径成正比，并随着折射率差减小而减小。应用：中、长距离的大容量系统。5、 光纤损耗（直接影响中继距离）主要损耗：吸收损耗和散射损耗吸收损耗包括本征吸收和杂质吸收 (光纤玻璃材料本身固有的吸收损耗和因杂质引起的吸收损耗)散射损耗：（瑞利散射：当光波照射到比光波波长还要小的随机不均匀微粒时，光波将向四面八方散射，该现象称为瑞利散射。）瑞利散射是固有的，不能消除。6、 光纤色散定义：在光纤中传输的光信号（脉冲）的不同频率成份或不同的模式分量以不同的速度传播，到达一定距离后必然产生信号失真（脉冲展宽）的现象色散影响：引起光脉冲展宽和码间串扰，最终影响通信距离和容量。色散构成：主要由材料色散和波导色散两部分的综合效应而产生。色散系数D：衡量光纤的色散程度，定义为单位光纤长度中每单位波长变化()时所对应的信号群延时差T，单位为ps/(nmkm)，表示为D=T/(L() （为是光源的谱宽）7、 光源光检测器功能光源：将电信号转换为光信号。光检测器：将光信号转换为电信号。8、 光和物质作用的三个基本过程及辐射光特点 自发辐射、受激辐射和受激吸收自发辐射:处于高能级的粒子不稳定，自发地向低能级跃迁。 在跃迁的过程中，发射出能量为hf 的光子。特点：由不同频率、不同方向、不同相位、不同偏振方向的光子组成，为非相干光。受激辐射: 处于高能级E2上的粒子，当一个频率为f=(E2-E1)/h的光子趋近它时，这个粒子受到光子的激发，从高能级跃迁到低能级，同时放出一个能量为hf=E2-E1、频率为f=(E2-E1)/h的光子。该过程是在外来光子的激发下产生的，故称为受激辐射。 条件：必须在即定频率f=(E2-E1)/h的外来光子所携带的能量hf 等于跃迁的能级差(E2-E1)时才会发生。特点：频率、相位、偏振状态、传播方向都相同，故称它们为全同光子。 受激吸收：在光子的激发下，粒子可以吸收光子的能量，从低能级跃迁到较高的能级上去。（受激辐射与自发辐射的区别：自发辐射产生的光的频率、相位、偏振状态以及传播方向都是无规则分布的。受激辐射产生的光子与入射光子有相同的频率、相位、偏振状态和传播方向）9、 DFB-LD结构特点及与PF-LD相比特点结构特点:DFB激光器用靠近有源层沿长度方向制作的周期性结构(波纹状)衍射光栅实现光反馈。这种衍射光栅的折射率周期性变化，使光沿有源层分布式反馈，所以称为分布反馈激光器。 与F-P激光器相比，DFB激光器优点：1、单纵模激光器。 2、谱线窄，波长稳定性好。 3、动态谱线好。 4、线性好。 10、 了解LD、LED光源特点、应用场合半导体激光器（LD）：应用：主要应用于大容量、长距离的光纤通信系统。光源特点（原因）：LD辐射的是相干光（光源谱窄，传输色散小；输出光束发散角小，与光纤耦合效率高，入纤功率大。因此可应用于。缺点：具有阈值特性，且输出光功率大小受环境影响较大，因此温度控制和功率控制是LD激光器必不可少的组成部分）半导体发光二极管（LED）：应用：主要用于近距离、小容量的光纤通信系统。光源特点（原因）：LED辐射的是非相干光 (光源谱很宽，传输色散大；输出光束发散角大，与光纤耦合效率低，入纤功率小。因此应用于。优点：无谐振腔，结构简单，成本低；不存在阈值特性，线性较好，调制方便；温度特性较好，工作稳定可靠，寿命长 )11、 光发送机光接收机功能电信号（调制到光载波上的调制方式、码型变换器作用、常用码型）光发送机功能：把电端机输出的数字基带电信号转换为光信号，并用耦合技术有效注入光纤线路。直接光强(功率)调制方式在实际光纤通信系统中得到了广泛应用码型变换器作用：对电端机送来的HDB3码或CMI码流进行均衡，用以补偿信号在局、站间电缆传输的衰减和失真；对码型进行变换,变成单极性码，以适应光路的传输。常用码型：mBnB码光接收机(核心是光检测器)作用：将光信号转换为电信号。APD、PIN工作原理：PIN光电二极管 光生电流 APD光电二极管 雪崩效应12、 光放大器工作原理：通过受激辐射过程来实现对光信号的放大13、 SDH特点、速率等级及应用场合SDH特点l SDH采用世界上统一的标准传输速率等级。 最低的等级：STM-1，传输速率为155.520 Mb/s； l SDH各网络单元的光接口有严格的标准规范。l 丰富的开销比特l 采用数字同步复用技术l 采用数字交叉连接设备DXC 应用场合：适合于点对点传输，适合于多点之间的网络传输。适用于光纤信道，也适用于微波和卫星干线传输。17、SDH传输网构成：由SDH终接设备、分插复用设备ADM、数字交叉连接设备DXC等网络单元以及连接它们的物理链路构成。19、我国系统网络结构： 最高层，干线网第二层，二级干线网 第三层， 一般为中继网，第四层，用户接入网。例2-1 已知某光纤链路可以延伸到40km，激光二极管发射器的输出功率为1.5mW，为了得到满意的信噪比，接收机需要的信号强度为-25dBm。每段光纤的长度为2.5km，各段光纤通过损耗为0.25dB的接头连接。光纤损耗为0.3dB/km，收、发端所有连接器的总损耗为4dB。计算出系统余量。解: 发射功率： Pin=10lg1.5(dBm)=1.76(dBm) 光纤的段数： 总距离/每段的长度=40km/2.5km=16 接头的数量： 16-1=15个 连接器损耗：4dB 光纤损耗：0.3dB/km40km=12dB 接头损耗：0.25dB/km15km=3.75dB 总损耗： L=4dB+12dB+3.75dB=19.75dB 光纤链路的输出功率电平为 Pout =Pin-L=1.76-19.75=-17.99(dBm) 系统余量：-17.99dBm-(-25dBm)=7.01dB 可见，就信号强度来说这个系统设计方案是合理的。二卫星2. 人造卫星轨道特点 分类特点：卫星具有椭圆形轨道，地球是椭圆的一个焦点。单位时间内地心O与卫星S的连线所扫过的面积相等。卫星运行周期Ps Ps=1.65910-4(Rearth +h)3/2 类型: 低轨;中轨;同步轨道（同步轨道静止卫星、倾斜轨道同步卫星和极地轨道同步卫星。）3. GEO卫星轨道特点和通信特点GEO卫星轨道特点：卫星在运行时，运行方向与地球自转方向相同，运行周期又与地球同步。GEO卫星通信特点：1颗GEO卫星以零仰角覆盖全球表面的42。3颗经度差约120,能覆盖除南、北极地区以外的全球范围。地面用户利用地球站与卫星连接的链路进行通信，用户到卫星的距离至少有36000km。用户间的单跳通信的信号传播延时可达1/4s。4. 卫星通信系统构成由空间段和地面段两部分组成。6.单跳、双跳单跳：发送的信号只经过一次卫星转发后就被对方站接收。双跳：发送的信号要经过两次卫星转发后才被对方站接收。8. 星地链路特性、主要损耗和附加损耗主要损耗：自由空间损耗。 附加损耗：大气吸收损耗、雨衰，和由于折射、散射、绕射、电离层闪烁等引起的附加损耗。9. 自由空间损耗公式10. 多普勒频移现象及原因现象：在卫星移动通信系统中，卫星与地面移动终端之间存在相对运动，因此接收信号相对于发送信号将产生相位和频率的变化，称为多普勒频移。原因：系统采用静止轨道卫星时，由于用户终端的运动和卫星的飘移而产生；若系统采用非静止轨道卫星，由卫星的飞行速度决定多普勒频移，用户的运动可忽略。11. 级联网络等效噪声温度12. 卫星网与地面网的接口方式:基于滑动帧的接口方式，即利用缓存器吸收网间定时误差的准同步工作方式是常用的一种接口技术。常见的几种接口：电话接口数据传输接口电视接口 14.VSAT概念，网络结构概念： VSAT（甚小口径天线地球站）系统是80年代初发展起来的一种卫星通信系统，其小站天线口径小。大量小站与一个大站协同工作，构成一个卫星通信网，称为“VSAT网”。网络结构：星形结构网状结构星形和网状混合结构15.铱星系统组成、星际链路和系统特点组成：空间段，通信链路，地面段；星际链路：业务系统空间段的卫星之间有星际链路，每颗卫星有四条星际链路，其中两条分别与同轨道平面内的前、后卫星相连，而另外两条链路分别与左、右相邻轨道的卫星相连。星上具有交换和处理功能，每颗卫星是空间网络中的一个节点。系统特点：采用了星上处理技术和星际链路技术。其系统结构不依赖现有地面通信网络的支持，就可建立全球移动个人通信系统。采用极地轨道，通信范围覆盖全球。16.全球星系统组成及系统特点全球星系统组成：由空间段和地面段组成系统特点：全球星系统是以支持话音业务为主的全球低轨卫星移动通信系统。系统没有采用星际链路，只有在地面网的支持下才能实现全球卫星用户之间的通信，系统简单、风险低、运营费用低。例3-1 Ku波段DTH系统下行链路预算已知卫星转发器： 发射功率250W，发射馈线损耗1.0dB，天线增益30dBi，传输带宽27MHz。地面小型单收(RO)站： 天线直径为45cm， Ku波段天线增益32.7dB， 接收端馈线损耗0.5 dB，接收站等效噪声温度140K。试对地面接收机输入信噪比进行预算。 解： 发射功率: Pt=10lg(Pt)=10lg250=24.0dBW发射馈线损耗: Lt= 1.0dB发射天线增益: Gt= 30.0dB等效全向辐射功率: EIRP =24-1+30=53.0dBW自由空间损耗: f=12GHz d=38607(km) (30仰角） Lfs= 92.44+20lgd(km)+20lgf(GHz)=205.6dB接收机天线增益：Gr= 32.7dB (45cm直径，Ku波段,查表)接收端馈线损耗：Lr=0.5 dB接收信号功率： Pr=Pt +Gt-Lt-Lfs+Gr-Lr=24dBW-1dB+30dB-205.6dB+32.7dB-0.5dB=-120.4dBW接收噪声功率： N=kTB=1.3810-2314027106=5.21610-14W N=-132.8dBW载噪比： C/N=Pr-N=-120.4-(-132.8)=12.4dB例2-2 ：已知发射机LD光源发射波长为1310nm，输出光功率Pout=-8dBm；具有APD光检测器的接收机灵敏度Prec=-35dBm(BER=10-9时);光纤损耗为0.35dB/km，总长度为45km。线路有4个连接器(损耗为1dB/个)，9个接头(损耗为0.2dB/个)。 试对线路电平进行估算。解： 线路损耗： 0.3545=15.75(dB) 连接器总损耗：1.04=4.0(dB) 接头总损耗：0.29=1.8(dB) 系统余量考虑：色散损耗 1.0dB 连接器反射损耗 0.4dB 未来修理4次的接头损耗0.24dB=0.8dB 未来升级WDM余量 3.0dB 合计系统总余量为5.2dB 线路传输总损耗： L =15.75+4.0+1.8+5.2=26.75(dB)接收机接收功率： Pr=Pout L =-8-26.75=-34.75(dBm)可见：Pr 满足大于接收机灵敏度Prec的设计要求，无需加装光放大器，且在线路损耗中已计入5.2dB的余量。三移动1. 大区制大区制：在覆盖区域的中心位置设置具有较高天线的大功率发射机，将信号发射整个区域。大区制特点：大功率，小容量。2. 蜂窝小区制蜂窝小区制：将覆盖区域分成无重叠、无缝隙的蜂窝状小区，在每个小区用小功率发射机覆盖本小区；几个相连的小区构成一个区群，在区群之间实现频率复用。蜂窝小区制特点：系统容量大大提高，解决了有限频率资源与大量用户的矛盾。3. FDMA蜂窝系统的同频道干扰在FDMA蜂窝系统中，将所可用频道均分到区群内的各个小区中，同区群的各个小区采用不同的频道组，不存在同频道干扰。而在其他区群中则采用相同的频道组，这样各个区群中采用相同频道组的小区间就存在同频道干扰。采用相同频道组小区的距离越近，辐射功率越大，同频道干扰越大；采用定向天线可以减少同频道干扰。5.FDMA TDMA CDMA FDD TDD MC DSFDMA:频分多址 TDMA:时分多址 CDMA:码分多址FDD:频分双工 TDD:时分双工 DS:直接序列扩频扩 MC:多载波6.移动信道的快衰落和慢衰落特点，服从分布 快衰落a.特点：移动台附近的散射体引起的多径传播信号在接收点相叠加，造成接收信号快速起伏。主要由多径传播而产生的衰落，其信号幅度表现为快速的起伏变化b.分布：瑞利分布 衰落 a.特点：局部中值电平还随地点、时间可以及移动台速度作比较平缓的变化，其衰落周期以秒级计，称作慢衰落或长期衰落。b.分布：近似服从对数正态分布8. 衰落储备为防止因衰落引起的通信中断，在信道设计中，必须使信号的电平留有足够的余量，以使中断率R小于规定指标。这种电平余量称为衰落储备。衰落储备的大小决定于地形、地物、工作频率和要求的通信可靠性指标。9. 多径时散因多径传播造成信号时间扩散的现象，称为多径时散。10. 信令定义、作用，接入信令，网络信令 定义：和通信有关的一系列控制信号统称为信令作用：保证用户信息有效且可靠地传输 接入信令：用户到网络节点间的信令。 网络信令：网络节点之间的信令。11. 切换概念，切换分类概念：将正在进行的移动台与基站之间的通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程。分类: 按发起方式：硬切换 软切换 更软切换 按系统内外：系统内切换 系统外切换15.2G系统中位置管理方法，位置管理任务和目标方法：采用两层数据库,即原籍位置寄存器和访问位置寄存器。任务：a.位置登记b.呼叫传递目标：以尽可能小的处理能力和附加的业务量，来最快地确定用户位置，以求容纳尽可能多的用户。16.多址干扰定义定义：由于所采用的各个码序列之间并非完全正交，相关器在解调出所需信号外，其它序列信号在解调器中也有一定的互相关输出，即其它地址的信号对本地址信号的干扰。17.CDMA蜂窝系统的多址干扰两种情况正向：移动台在接收所属基站发来的信号时，会收到所属基站和邻近基站向其他移动台所发信号的干扰。反向：基站在接收某一移动台的信号时，会收到本小区和邻近小区其他移动台所发信号的干扰。18.影响及减少多址干扰的方法使用定向天线 利用话音激活技术 小区扇区化 功率控制19.功率控制作用和原则，开环和闭环功率控制效果 作用：克服CDMA系统中的“边缘问题”“远近效应”，提高系统的容量。原则：a.接收到的有用信号功率相等。 b.对上行链路，要求各个移动台到达基站的信号功率相等，即信干比SIR相等。 c.对下行链路，要求各个移动台接收到基站的信号功率相等。开环控制效果：用于补偿慢变化和阴影衰落，一种快速响应的功率控制。缺：由于上行和下行链路的频率不同，信道的衰落特性不相关，开环不足以补偿瑞利快衰落的影响。闭环控制效果：发射端的功率大小根据接收端接收效果来动态调节，效果比开环好20.TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000 简单比较WCDMA与CDMA2000采用FDD模式，TDSCDMA采用TDD模式。WCDMA与CDMA2000能够支持移动终端在时速500公里左右时的正常通