山東大學(xué)通信系統(tǒng)概論復(fù)習(xí)

1、通信系統(tǒng)概論復(fù)習(xí)提綱第一章 緒論1、點(diǎn)對點(diǎn)通信系統(tǒng)模型2、 通信網(wǎng)的定義將眾多點(diǎn)對點(diǎn)的通信系統(tǒng)通過一定的交換設(shè)備按一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組合在一起組成通信網(wǎng)通信系統(tǒng)與通信網(wǎng)的關(guān)系：通信網(wǎng)由通信樞紐（交換節(jié)點(diǎn)）與通信線路組成的具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的通信系統(tǒng)。3、 通信網(wǎng)的分類按傳輸信號的形式，模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)；按交換方式的特點(diǎn)，電路交換、報(bào)文交換、分組交換、ATM交換等+7.1.4節(jié)；電路交換有呼損報(bào)文交換的基本思想是“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”，無呼損，但不適用于立即通話分組交換不以報(bào)文為單位4、 有效性傳輸及提高通信有效性的途徑概念：有效性是指有效地利用信道的問題，即占用盡可能少的信道資源（頻段、時(shí)隙、功率等）傳送盡可能多

2、的信源信息。途徑：（1） 信源的壓縮，包括預(yù)測、聲碼器及域變換技術(shù)等（2） 信道的利用，包括時(shí)分、頻分、碼分、多址連接及高效地調(diào)制解調(diào)技術(shù)等。5、 可靠性傳輸及提高傳輸可靠性手段概念：是指通信質(zhì)量的好壞途徑：（1） 檢測和糾錯(cuò)技術(shù)（2） 信道改善技術(shù)如：信道均衡技術(shù)、自適應(yīng)技術(shù)、分集技術(shù)、時(shí)頻調(diào)制技術(shù)等（3） 高質(zhì)量的調(diào)制解調(diào)技術(shù)（4） 保密技術(shù)6、 與通信相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織CCITT：國際電話電報(bào)咨詢委員會ITU:國際電信聯(lián)盟CCIR:國際無線電咨詢委員會IEC:國際電工委員會ISO：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織第二章 短波通信與超短波通信系統(tǒng)1、 短波通信的頻率范圍： 3MHz30MHz2、超短波通信的頻

3、率范圍：30MHz300MHz 3、天波傳播形式的特點(diǎn)：（1）可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播（2）可以越過丘陵（3）可以在地波傳輸無效的很短的距離內(nèi)建立無線電通信線路4、 電離層的概念，短波通信利用電離層：在距離地面上空50km幾百km的大氣層，由于受到太陽輻射和各種射線的照射而發(fā)生電離，從而產(chǎn)生帶正點(diǎn)的粒子和自由電子短波主要靠電離層的反射進(jìn)行傳播5、 電離層特征：隨晝夜、季節(jié)、天氣變化，需要根據(jù)情況調(diào)整發(fā)射功率6、 短波通信最高可用頻率 (MUF)的概念：在實(shí)際通信中，能夠被電離層反射回地面的電波的最高頻率，是指給定通信距離下的最高可用頻率7、 最高可用頻率與什么有關(guān)？凡是影響電離層密度的因素均能影響M

4、UF的值8、 了解電離層通信的信道特點(diǎn)：多徑傳播、衰落、多普勒頻移（電離層快速移動和反射層高度變化）9、 短波信道多徑延時(shí)的特征：（1） 多徑延時(shí)隨著工作頻率偏離MUF的增大而增大（2） 與通信距離有關(guān)（3） 隨時(shí)間變化（電離層電子密度隨時(shí)間變化，MUF隨時(shí)間變化）10、 短波信道衰落的種類：干涉衰落（快衰），吸收衰落（慢衰），極化衰落11、 抗干擾措施：（1） 采用實(shí)時(shí)選頻系統(tǒng)（2） 提高系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定度，以壓縮通頻帶（3） 采用抗干擾能力強(qiáng)的調(diào)制技術(shù)（4） 采用定向天線或自適應(yīng)調(diào)零天線（5） 采用跳頻技術(shù)和突發(fā)傳輸技術(shù)12、 短波通信特點(diǎn): （1） 依靠電離層反射的天波傳播（2） 存在多徑

5、延時(shí)和多種衰落，使接收信號存在隨機(jī)性和不穩(wěn)定性（3） 背景噪聲大，信噪比低，工作頻率的選擇很重要（4） 不宜傳輸高速率的數(shù)據(jù)，一般的傳輸速率<2.4Kb/s（多徑效應(yīng)使碼元串?dāng)_）（5） 采用多種新技術(shù)以提高抗干擾性13、 超短波通信特點(diǎn)：（1） 受地形、地物及環(huán)境的影響（2） 直線視距傳輸，多應(yīng)用于移動通信（3） 存在瑞利衰落，多普勒頻移、陰影衰落，接收的信號不穩(wěn)定（4） 較短波通信通信質(zhì)量好，寬帶大于短波通信，更有利于傳輸綜合業(yè)務(wù)信息（5） 采用中速或告訴跳頻技術(shù)，有利于抗干擾和傳輸信息的保密14、 短波通信采用分集技術(shù)的必要性：多徑效應(yīng)引起的快衰落范圍在30dB以上，深衰落時(shí)，接收信

6、噪比很低，導(dǎo)致很高的符號錯(cuò)誤概率，甚至鏈路中斷。采用分集接收技術(shù)可有效地提高接收信噪比，降低符號錯(cuò)誤概率和鏈路中斷概率。15、 分集接收的概念：接收端消息的恢復(fù)是在多重接收的基礎(chǔ)上，對接收到信號的多個(gè)副本進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合或選擇，從而達(dá)到提高通信質(zhì)量的目的。依據(jù)：接收端獲得多個(gè)獨(dú)立分布的衰落樣本16、 常用分集方式：時(shí)間分集、空間分集、極化分集、角度分集17、 常用合并方式：選擇式、等增益合并、最大比值合并性能：最大比值合并>等增益合并>選擇式18、 短波電離層反射信道特點(diǎn)：路徑損耗、時(shí)延散布、噪聲和干擾等都隨頻率、晝夜、季節(jié)、地點(diǎn)的變化而變化19、 頻率預(yù)測的必要性：頻率不能隨便選擇

7、，太高會穿出電離層，太低有可能使電波能量的大部分或全部被電離層吸收，以致到達(dá)接收點(diǎn)的信號強(qiáng)度不能保證最小的信噪比，使通信質(zhì)量變差。20、 擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)：概念：是一種信息傳輸方式，信號所占有的帶寬遠(yuǎn)大于所傳信息必須的最小帶寬；頻帶的展寬通過編碼及調(diào)制的方式實(shí)現(xiàn)，與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān)；在接收端用相同的擴(kuò)展碼進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：（1） 抗干擾性強(qiáng)（2） 隱蔽性好，保密性好（3） 可實(shí)現(xiàn)碼分多址（4） 抗多徑干擾（5） 能精確地定時(shí)和測距21、 擴(kuò)展頻譜通信的幾種方式直接序列擴(kuò)頻、跳頻擴(kuò)頻、跳時(shí)擴(kuò)頻、混合擴(kuò)頻第三章 微波中繼通信系統(tǒng)1、 微波中繼通信的概念 300MHz300GH

8、z以微波為載波采用中繼接力的方式在地面上進(jìn)行的無線電通信。2、 微波中間站的轉(zhuǎn)接方式基帶轉(zhuǎn)接方式：接口頻帶為基帶，可直接上下話路，微波分路站和樞紐站必須采用的轉(zhuǎn)接方式模擬微波中繼通信系統(tǒng)的基帶轉(zhuǎn)接成為群頻轉(zhuǎn)接，中間站數(shù)目的增加會使失真和噪聲的積累；數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)的轉(zhuǎn)接方式成為再生轉(zhuǎn)接，可消除噪聲積累中頻轉(zhuǎn)接方式：接口頻帶為中頻，不能上下話路，沒有調(diào)制解調(diào)引入的失真和噪聲，但不可消除噪聲積累微波轉(zhuǎn)接方式：接口頻帶為微波，不能上下話路微波直接轉(zhuǎn)接方式：必須采用增益高，方向性強(qiáng)，旁瓣低，前背比高的天線，或加大天線間的垂直間距，以避免本站收發(fā)信號之間的相互干擾無源轉(zhuǎn)接方式：利用金屬反射板改變微波

9、波束方向3、 傳輸容量與基帶接口4、傳輸容量：以PCM數(shù)字復(fù)用設(shè)備的基帶信號容量即電話路數(shù)劃分中國、西歐：PCM30/32 標(biāo)稱話路數(shù)：30日本、美國：PCM-24抽樣：奈奎斯特定理量化：將連續(xù)分布的幅度離散化均勻量化：量化噪聲比隨信號電平的減小而下降非均勻碼：A律13折線編碼：自然碼格雷碼：相鄰電平的碼組，只有以為發(fā)生變化折疊碼：首位表示符號折疊碼是A律13折線PCM30/32路基群設(shè)備中采用的碼型數(shù)字微波系統(tǒng)按傳輸容量分為3類：小于10Mb/s的系統(tǒng)成為小容量系統(tǒng)；介于10Mb/s和100Mb/s的系統(tǒng)稱為中容量系統(tǒng)；大于100Mb/s的稱為大容量系統(tǒng)基帶接口：基帶接口是數(shù)字復(fù)用設(shè)備與微波

10、信道設(shè)備之間、再生轉(zhuǎn)接中間站收發(fā)信機(jī)之間的接口?；鶐鬏敵Ｓ玫拇a型：HDB3碼基帶接口考慮的因素：（1） 信號形式（2） 阻抗和回波損耗（3） 峰峰電壓和電平過沖值（4） 定時(shí)抖動特性（5） 信息碼流的統(tǒng)計(jì)特性（如長連0影響定時(shí)提?。?） 附加的比特?cái)?shù)和插入方式傳輸碼：AMI：傳號交替反轉(zhuǎn)碼 1交替變?yōu)?和-1，0不變 無直流分量，高低頻分量少，但連0時(shí)，定時(shí)信號提取困難HDB3碼：三階高密度雙極性碼5、 微波射頻波道的頻率配置微波射頻波道的頻率配置：如何分配各相鄰兩條微波站之間各條射頻波道收發(fā)信機(jī)的微波收發(fā)頻率。單波道頻率配置：當(dāng)一條微波中繼通信線路各相鄰兩個(gè)微波站之間只有一條波道工作時(shí)，

11、其頻率配置成為單波道頻率配置。二頻制：頻帶窄，存在反向干擾和越站同頻干擾四頻制：沒有反向干擾問題，但存在越站同頻干擾，頻帶寬多波道頻率配置：交錯(cuò)制：同一波道的收信頻率和發(fā)信頻率相鄰；波道的收發(fā)頻率按波道序號交錯(cuò)排列；收發(fā)頻率逐站更換一次；特點(diǎn)：相鄰波道的頻差是同一波道收發(fā)頻差是同一波道收發(fā)頻差的兩倍，因而較容易實(shí)現(xiàn)分波道濾波；收發(fā)頻差不大，對帶通濾波器的要求高；收發(fā)頻率布滿整個(gè)頻段，發(fā)射天線和接收天線很難做到寬頻帶內(nèi)的阻抗匹配，需要設(shè)置多副天線分割制方案：收信和發(fā)信頻率分別集中在半個(gè)頻段內(nèi)；收發(fā)頻率逐站更換一次同一波道內(nèi)收發(fā)頻差很大，容易達(dá)到收發(fā)隔離的要求；只需在半個(gè)頻段內(nèi)做到阻抗匹配波道不多

12、于三個(gè)時(shí)，發(fā)射天線和接收天線可以公用。波道頻率再用：利用電波的不同極化目的：提高頻譜利用率，增加傳輸容量方案：同波道型方案：再用與主用頻率完全相同，極化方式不同插入波道型：主用與再用射頻頻率相互錯(cuò)開，且極化方式不同。6、 微波傳播特性平坦地表：反射與直射的疊加，場強(qiáng)與路徑差有關(guān)r=2h1h2/d收信點(diǎn)場強(qiáng)隨天線高度的變化，并非天線越高收信效果越好地表障礙物對微波視距傳輸?shù)挠绊懀ㄓ?jì)算，會看圖） 引入阻擋損耗惠更斯-菲涅爾原理障礙物的最高點(diǎn)靠近或超過TR，仍可以接收信號；若要求收信點(diǎn)的場強(qiáng)幅度等于自由空間傳播場強(qiáng)幅度，則要求傳播余隙大于或等于最小菲涅爾半徑F0第一菲涅爾半徑區(qū)F1相對余隙=Hc/F

13、1相對余隙>0.5，損耗在0dB上下浮動；正好擦過障礙物頂部時(shí)，附加損耗為6dB7、 分集接收的定義-分集接收方式的實(shí)現(xiàn)定義：設(shè)法取得衰落信道傳輸中兩個(gè)或兩個(gè)以上彼此衰落概率不同的信號，并在接收端以一定的方式將其合并分集接收技術(shù)：頻率分集：在發(fā)信端利用兩個(gè)間隔較大的發(fā)信頻率同時(shí)發(fā)射，在收信端同時(shí)接收這兩個(gè)射頻信號后合成不同頻率電磁波的相關(guān)性很小，各電磁波的衰落概率也不同；抗頻率選擇性衰落特別要有效；增加收信機(jī)，降低了頻譜利用率。空間分集技術(shù)：利用空間位置相對遠(yuǎn)的一對天線，同時(shí)接收一個(gè)發(fā)射天線發(fā)出的信號增加收信機(jī)，但頻譜利用率高混合分集合并方法：優(yōu)選開關(guān)法：信噪比最大或誤碼率最低的準(zhǔn)則；線

14、性合成法非線性合成法：衰落都不嚴(yán)重，線性合成法；某路信號深衰落，優(yōu)選開關(guān)法。8、 同頻干擾、反向干擾、越站干擾、旁瓣干擾以上均在二頻制收發(fā)天線公用的情況下系統(tǒng)內(nèi)部的干擾。越站干擾：同頻干擾 選用“之”字型路由，使越站兩站與天線主瓣射線連線的夾角大于天線主瓣寬度旁瓣干擾：由天線旁瓣發(fā)射信號或接收信號造成的干擾，在微波線路的拐彎處和分支處易發(fā)生，屬于同頻鄰站干擾調(diào)整相鄰各站天線指向的角度，要求拐彎與分支處的夾角應(yīng)盡量不小于90度，小于90度用正交極化配置的方法補(bǔ)償 第四章 衛(wèi)星通信系統(tǒng)1、 衛(wèi)星通信的概念，衛(wèi)星運(yùn)動服從開普勒三大定律。衛(wèi)星通信：地球站利用人造地球衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)信號實(shí)現(xiàn)的無線電通信開普勒三

15、大定律：（1） 衛(wèi)星以地心為一個(gè)焦點(diǎn)做橢圓運(yùn)動（2） 衛(wèi)星與地心的連線在單位時(shí)間內(nèi)掃過的面積是一樣的，近地點(diǎn)快，遠(yuǎn)地點(diǎn)慢（3） 衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)周期的平方與軌道半長軸的3次方成正比 2、 通信衛(wèi)星：同步衛(wèi)星/靜止衛(wèi)星（不存在多普勒頻移）、非同步衛(wèi)星3、 衛(wèi)星軌道攝動 衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行除了受地球引力的作用外，還受很多非理想因素的作用，使衛(wèi)星運(yùn)行的實(shí)際軌道不同程度地偏離橢圓軌道方程所確定的理想軌道4、 衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成通信衛(wèi)星、跟蹤遙測指令站、衛(wèi)星通信地球站、地面?zhèn)鬏斁€路通信衛(wèi)星：轉(zhuǎn)發(fā)各地球站信號跟蹤遙測指令站：接收衛(wèi)星發(fā)來的信標(biāo)及各種狀態(tài)數(shù)據(jù)，并發(fā)送指令控制衛(wèi)星的姿態(tài)、位置及各部分工作狀態(tài)衛(wèi)星通信地球站

16、：接收和發(fā)射用戶信號地面?zhèn)鬏斁€路5、 衛(wèi)星通信使用的頻段的特點(diǎn)(1) 應(yīng)能穿出電離層，傳輸損耗和外界噪聲應(yīng)盡可能地小(2) 應(yīng)具有較寬的可用頻帶，以滿足通信容量的要求(3) 與其他通信系統(tǒng)之間的干擾應(yīng)盡量小，考慮與現(xiàn)有通用技術(shù)設(shè)備的利用與相互配合。6、 衛(wèi)星通信的主要優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1） 通信距離遠(yuǎn)，通信覆蓋面積大（2） 具有多址連接特性，通信靈活性大（3） 可用頻帶寬，通信容量大（4） 傳播穩(wěn)定可靠，通信質(zhì)量高（5） 成本與通信距離無關(guān)缺點(diǎn)：（1） 通信衛(wèi)星使用壽命短（2） 衛(wèi)星通信整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)比較復(fù)雜（3） 衛(wèi)星通信有較大的傳輸延時(shí)7、 靜止通信衛(wèi)星的作用及組成，其中通信衛(wèi)星的天線分系統(tǒng)、

17、轉(zhuǎn)發(fā)器；多波束天線的優(yōu)點(diǎn)：通信分系統(tǒng)；控制分系統(tǒng)；天線分系統(tǒng)；電源分系統(tǒng)；跟蹤遙測指令分系統(tǒng)控制分系統(tǒng)：根據(jù)星上跟蹤遙測指令分系統(tǒng)接收的來自地面的跟蹤遙測指令站的指令，對衛(wèi)星進(jìn)行各種控制，包括姿態(tài)（自旋穩(wěn)定法，三軸穩(wěn)定法）、位置、溫度、各設(shè)備的工作狀態(tài)控制及主備用切換天線分系統(tǒng)：遙測、指令和信標(biāo)天線（全向天線）；通信天線（定向天線）通信天線：（1） 覆球波束天線 全球波束天線，球波束天線不是覆蓋整個(gè)地球，不是全向天線，只是覆蓋了衛(wèi)星對地球的整個(gè)視區(qū)，40%，17.4（2） 點(diǎn)波束天線 窄波束天線。覆蓋面積小，一般為圓形。波束窄，天線增益高（3） 賦形波束天線 覆蓋區(qū)域不規(guī)則多點(diǎn)波束天線：是一種

18、賦形波束天線優(yōu)點(diǎn)：靈活覆蓋全部或特定通信區(qū)域；便于實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)控向技術(shù)轉(zhuǎn)發(fā)器（通信分系統(tǒng)） 接收來自地面的無線電波，經(jīng)過放大變頻后，再發(fā)回地面要求：附加噪聲和失真小；增益高；工作頻帶寬；頻率穩(wěn)定度和可靠性盡量高透明轉(zhuǎn)發(fā)器：僅進(jìn)行低噪聲放大，變頻，功放后發(fā)回地面，對信號不做任何其它處理的轉(zhuǎn)發(fā)器，單純完成轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)器處理轉(zhuǎn)發(fā)器：除了信號轉(zhuǎn)發(fā)外，還有信號處理功能，增加了信號的解調(diào)、處理和調(diào)制星上信號處理：星上再生（消除噪聲積累）；星上交換（由微波開關(guān)矩陣實(shí)現(xiàn)，完成波束交換）8、 地球站的性能指標(biāo)、地球站的天線分系統(tǒng)全向有效輻射功率（EIRP）EIRP=P+G(dBW)品質(zhì)因數(shù)（G/T）:接收系統(tǒng)天線

19、增益與等效噪聲溫度之比高品質(zhì)因數(shù)：在系統(tǒng)功率一定時(shí)，系統(tǒng)容量更大，質(zhì)量更好增高G(增大天線口徑或提高天線效率) 減小T（低噪聲的接收機(jī)）天線分系統(tǒng)：包括饋線、天線、跟蹤設(shè)備任務(wù)：發(fā)送信號，接收信號，跟蹤衛(wèi)星饋線系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)：頻率范圍，增益和方向圖，等效噪聲溫度，旋轉(zhuǎn)性能和機(jī)械精密度跟蹤方法：手動跟蹤，程序跟蹤，自動跟蹤9、 多址聯(lián)接與多路復(fù)用 多址聯(lián)接：在衛(wèi)星的覆蓋區(qū)內(nèi)，各地球站通過共同的衛(wèi)星，同時(shí)分別建立相互之間的通信線路而實(shí)現(xiàn)的多邊通信技術(shù)基礎(chǔ)：信號正交分割原理FDMA、TDMA、CDMA、SDMAFDMA：多址載波 每個(gè)地球站只發(fā)一個(gè)載波，利用基帶中的多路復(fù)用（時(shí)分、頻分）將發(fā)往不同站的

20、信號安排在不同的群路上，以便對方站識別并提取該站信號CDMA:直接擴(kuò)頻碼分多址和跳頻碼分多址依據(jù)：擴(kuò)頻通信原理10、 常用的多址分配制度有：多址分配制度：將多址連接分配的信道資源分配給各地球站使用的制度預(yù)分配；按申請分配；隨機(jī)分配（碰撞和重發(fā)）11、 VSAT的概念 第5章 光纖通信系統(tǒng)1、 光纖通信的概念、主要特點(diǎn)、基本組成概念：以光波為載波，以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的傳輸方式基本組成：電發(fā)送機(jī)、光發(fā)送機(jī)、光纖、光中繼器、光接收機(jī)、電接收機(jī)特點(diǎn)：（1） 通信容量大（2） 抗電磁干擾（3） 中繼距離長（4） 保密性好，不產(chǎn)生串話（5） 光纜尺寸小，重量輕（6） 節(jié)省有色金屬和能源（7） 光纖不會銹蝕，使用壽命長（8） 光纖接頭不產(chǎn)生放電，沒有電火花2、 光纖的結(jié)構(gòu)和分類光纖是一種能夠?qū)Ч獾牟ＡЫz；中心部分時(shí)折射率比較高的纖芯，外圍部分是折射率比較低的薄層分類+涂覆層（可繞性）+套塑層（強(qiáng)度）+緩沖層根據(jù)光纖橫斷面折射率分布：（1） 階躍型光纖（2） 漸變型光纖（3） 三角型光纖根據(jù)傳導(dǎo)模的數(shù)目：多模光纖（自聚焦光纖、漸變型）、單模光纖（只傳輸基模）傳導(dǎo)模：光是一種電磁波，它沿光纖傳播時(shí)可能存在多種電磁場分布（傳輸模式），能夠在光纖中遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膫鬏斈Ｊ浇凶鰝鲗?dǎo)