2022年通信概论 .pdf

第 1 页 共 15 页第 1 章通信基础1通信系统的一般模型：任何一种通信系统的核心包括信源、发送设备、传输媒质（信道）、接收设备和信宿 5 部分。1）信源：作用是通过传感器把消息转换为原始电信号，即完成非电量电量的转换。2）发送设备：功能是将信源和信道匹配起来，将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。3）信道：指传输信号的通道，可分为有线的和无线的两类。4）接收设备：功能是放大和反变换，目的是从受到干扰和减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。5）信宿：是传送消息的目的地。功能是将复原的原始电信号还原成相应的消息。2模拟通信系统主要由模拟信源，调制器、信道、解调器和信宿以及噪声源组成；模拟通信系统包含两种重要的变换：1）消息原始电信号（基带信号） ，完成这种变换和反变换的是信源和信宿。2) 基带信号已调信号（带通信号） ，完成这种变换和反变换的是调制器和解调器。3数字通信系统由信源、信源编码、加密、信道编码、数字调制、信道、数字解调、信道译码、解密、信源译码、信宿和噪声源组成。1）信源编码的主要功能之一是对模拟信号进行模数转换；功能之二是除去冗余信息，提高传输的有效性。2）加密是为了提供通信的保密性，防止没有授权的用户获得信息或将差错信息加入到系统中。3）信道编码对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分，组成所谓的“抗干扰编码”。接收端的信道译码按相应的逆规则进行解码，从中发现错误或纠正错误，从而提高通信系统的可靠性。4）数字调制把数字基带信号转换成与传输信道匹配的信号波形。基本的数字调制方式有振幅键控（ASK） 、频移键控（ FSK） 、绝对相移键控（PSK） 、相对（差分）相移键控（DPSK） 。数字解调是数字调制的逆过程。5）除了上述功能单元之外，还有多路复用、扩频和同步技术。多路复用和多址接入是把不同特性和不同信源的信号进行合成，以便共享通信资源。扩频技术在实现抗干扰和保密性方面具有重要作用。同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的提前条件。4通信系统的分类。1）按通信业务分为电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统和综合业务数字通信网。2）按调制方式分为基带系统和调制（或带通）系统。基带系统是将未经调制的信号直接传送。3）按信号特征分为模拟通信系统和数字通信系统。4）按传输媒介分为有线通信系统和无线通信系统。5) 按工作频率或波长分为长波通信、中波通信、短波通信、微波通信和光通信系统等。5根据消息传递的方向与时间关系，可分为单工、半双工及全双工通信三种。1）单工通信指消息只能单方向传输的工作方式，如广播、遥测、遥控、无线寻呼等。2）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，如对讲机、问询及检索等。3）全双工通信指通信双方可同时进行收、发消息的工作方式。如电话、手机通信。6与模拟通信相比，数字通信具有以下主要优点：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。数字通信获得以上优点的代价是：1）比模拟通信占用更宽的信道带宽。2）数字通信对同步要求高，系统设备比较复杂。7信号的分类1）按确定性：确知信号和随机信号。2）按周期性：周期信号和非周期信号。3）按载体：模拟信号和数字信号。4）按是否调制：基带信号和带通信号。8无论是模拟信号还是数字信号，都有基带信号和带通信号之分。基带的含义是指信号的频谱从零频（或名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 15 页 - - - - - - - - - 第 2 页 共 15 页接近零频）开始到几兆赫兹，如语音信号的频谱范围为3003400Hz，图像信号为06MHz 。经过调制后的信号称为已调信号，其频谱通常具有带通形式，因而已调信号又称带通信号。9正弦波可以用3 个参量来描述：振幅、周期或频率、相位。频率是指信号在1s 内完成的周期数，或每秒钟完成的循环次数。例如，若1s 内 6 个周期，则频率等于6Hz。信号带宽是指信号占有的频率范围。严格来说，信号带宽是信号的振幅频谱中正频率部分的宽度。它等于信号的最高频分量与最低频分量的频率差，即 BfH-fL。10有线信道可分为明线、对称电缆、同轴电缆和光纤。无线信道是利用电磁波在空间的传播来实现的，电磁波的传播方式主要有3 种：地（面）波传播、天波传播、视线传播和散射传播。视线传播系统中，设收发天线的距离为D（km） ，收发天线的高度均为h(m)，则有关系h=D2/50；它有微波中继、卫星中继和平流层通信三种。散射传播有电离层散射、对流层散射和流星余迹三种。11光纤由纤芯、包层和涂敷层构成。光纤的主要优点是：传输频带完、传输容量大；抗干扰性能好；保密性强；耐腐蚀；成本低廉且传输损耗很低。12信道噪声对信号的传输有重要的不良影响，它能使模拟信号失真，使数字信号发生错码，并限制着信息的传输速率。噪声按来源可分为人为噪声、自然噪声和内部噪声；按性质可分为单频噪声、脉冲噪声和起伏噪声。起伏噪声是遍布在时域和频域内的随机噪声，包括热噪声、电子管内产生的散弹噪声和宇宙噪声等。起伏噪声是无处不在的，它是影响通信系统性能的主要因素。13信道容量是指信道能够无差错传输的最大平均信息速率。香农公式：对于带宽有限、平均功率有限的高斯白噪声连续信道，其信道容量C(bit/s) 为： CBlog2(1+S/N) 。式中， B 为信道带宽 (Hz) ；S 为信道功率（W） ；N 为噪声功率 （W） ；若噪声单边的功率谱密度为n0(W/Hz) ，则在信道带宽B 内的噪声功率N= n0B，故香农公式的另一种形式为：C Blog2(1+S/n0B)。14复用就是解决如何利用一条信道同时传输多路信号的技术。其目的是为了充分利用信道的频带或时间资源，提高信道的利用率，扩大通信的容量。常用的复用技术有：频分复用（FDM ） ，时分复用（TDM ） ，码分复用（ CDM ） ，波分复用（ WDM ）等。1）频分复用（ FDM ）是一种按频率来划分信道的复用方式。在FDM 中，信道的带宽被分成多个相互不重叠的频段（子通道） ，每路信号占据其中一个子通道，并且各路之间必须留有未被使用的频带（防护频带）进行分隔，以防止信号重叠。2）时分复用（TDM ）是利用分时方式来实现在同一信道中传输多路信号的方法。在TDM中，各路信号按分配的时隙依次定时传送，即在任意时刻上信道中只有一路信号在传输。3）码分复用中，各路信号码元在频谱上和时间上都是重叠的，但是不同用户传输的信号是靠各自不同的（正交）编码序列来区分的。码分复用是用正交的脉冲序列分别携带不同信号。15TDM的特点是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。 FDM 的特点是各路信号在频率上是分开的，即频谱互不重叠， 而在时间上是重叠的。与 FDM相比， TDM 的主要优点是：便于实现数字通信，易于制造，适于采用集成电路实现，生产成本较低。16评价一个通信系统优劣的性能指标包括：有效性，可靠性，适应性，经济性，标准性，可维护性等。其中，有效性和可靠性是通信系统的主要性能指标。17模拟通信系统的有效性可用传输带宽B 来衡量，可靠性通常用接收端最终输出信噪比S0/N0来度量。数字通信系统的有效性可用传输速率和频带利用率来衡量，可靠性用差错率来衡量。18、常用公式：速率RB1/T；Rb=RBlog2M；频带利用率 =RB/B；b=Rb/B；误码率 Pe=错误码元数 /传输总码元数；误信率Pb=错误比特数 /传输总比特数；第 2 章模拟信号数字化及其传输1数字通信系统传输模拟信号一般需要三个环节：模/数转换（ A/D ） ，按数字方法传输数字基带传输或数字调制传输；数/模转换（ D/A ） 。2模拟信号数字化过程包括：抽样、量化、编码。编码技术分为波形编码和参量编码两类。目前使用最名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 15 页 - - - - - - - - - 第 3 页 共 15 页普遍的波形编码方法有：脉冲编码调制（PCM ）和增量调制（M） ，以及它们的改进型。3抽样定理为模拟信号的数字化和时分复用（TDM ）奠定了理论基础。所谓抽样，就是将模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的过程。抽样定理根据模拟信号是低通型还是带通型，可分为低通抽样定理和带通抽样定理；根据脉冲序列是理想冲击序列还是非冲击序列，可分为理想抽样和实际抽样。4设信号频率范围为fLfH，带宽为BfH-fL，若 BfL，则为低通信号，若BfL，则为带通信号。低通抽样定理：一个频带限制在（0，fH）内的模拟信号m(t) ，如果以T1/2fH的间隔对它抽样，则m(t)将被抽样值完全确定。这就是低通信号的抽样定理。即抽样间隔T1/2 fH，或抽样速率fS2 fH。5若抽样速率fS2 fH，则会产生失真，这种失真叫混叠失真。最低抽样速率fS2 fH称为奈奎斯特速率。与此相应的最大抽样时间间隔T 1/2 fH称为奈奎斯特间隔。6带通抽样定理：对于一个频带限制在fLfH内，带宽为BfHfL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) ，则 m(t)将被抽样值完全确定。实际中，带通信号通常可用fS=2B 计算。7模拟脉冲调制是以时间上离散上的脉冲序列作为载波，用模拟基带信号m(t)去控制脉冲序列的某个参量（振幅、宽度、位置），使其随m(t)的规律变化。例如脉冲振幅调制（PAM） ，脉宽调制（ PDM） ，脉位调制（ PPM） 。8用窄脉冲序列进行抽样的两种PAM 方式是：自然抽样和平顶抽样。自然抽样又称曲顶抽样，这是指抽样后信号的脉冲顶部与原模拟信号波形相同。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。9实际中，常用“抽样保持电路”产生平顶抽样PAM 信号。抽样保持电路的作用是把冲激脉冲变成矩形脉冲。10 抽样是按抽样定理把时间上连续、取值连续的模拟信号转换为取值仍连续、但时间上离散的抽样（PAM）信号；量化是把取值连续、时间上离散的抽样（PAM ）信号变换成取值离散、时间离散的量化信号（多电平数字信号）；编码则是将取值离散、时间离散的量化信号变换为二进制数字（PCM ）信号。11抽样信号的量化有两种方法：非均匀量化和均匀量化。均匀量化的特点是量化间隔相同，缺点是小信号时的量化信噪比低。非均匀量化的特点是量化间隔v 随信号抽样值的大小而变化。信号样值小时，v也小；信号样值大时，v 也大。优点：提高小信号的量化信噪比。实现：先将信号抽样值压缩，再进行均匀量化。12关于电话信号的压缩特性，ITU 制定了两种建议，即A 压缩律和 u 压缩律，以及相应的近似算法13 折线和 15 折线法。压缩特性：对数特性。13在量化过程中，量化输出电平和量化前信号的抽样值之间的误差称为量化误差。当输入信号m(t)在区间-a,a具有均匀概率密度函数，量化电平数为M，则均匀量化后的输出信号功率S0 M2( v )2/12，量化噪声功率 Nq=(v )2/12，平均量化信噪比S0/Nq=M2，或写成 (S0/Nq)dB=20lg M 6N dB。14目前常用的二进制码有3 种：自然二进码、折叠二进码和格雷二进码。其中，折叠二进码具有镜像特性，即除了最高位符号位相反外，上下两部分相对于零电平呈现映像关系，或称折叠关系。优点之一是，对双极性信号编码时，在用最高位表示极性后，只要正、负绝对值相同，可以按单极性编码的方法处理，从而使编码过程大大简化；优点之二是， 误码对小电压的影响较小，有利于减小语音信号的平均量化噪声。15二进制PCM 信号的带宽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。设模拟信号m(t)的最高频率为fH，抽样频率fs2fH，每个样值脉冲的二进制编码位数为N ，则 PCM信号的比特率为Rb=fsN。当使用矩形脉冲时，零点带宽是脉冲宽度的倒数，即PCM 信号第一零点带宽为BRb=Nfs；当使用 sinx/x类型时， PCM 信号所需的最小传输带宽（奈奎斯特带宽）为Bmin=Rb/2=NfH。16PCM 系统中的噪声有两种：量化噪声和传输信道中的加性噪声。PCM 系统的抗噪声性能可用输出端总的信噪比来衡量。它定义为S0/N0=S0/(Nq+Ne)。17假设输入信号m(t)在区间 -a,a具有均匀分布的概率密度，并对m(t)进行均匀量化，量化级数为M。若仅考虑量化噪声，PCM 系统输出端平均信号量化噪声功率比为S0/Nq=M2=22N。若仅考虑加性噪声，误码率为Pe，则 PCM 系统输出的信噪比为S0/Ne1/(4Pe)。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 15 页 - - - - - - - - - 第 4 页 共 15 页同时考虑量化噪声和信道加性噪声时，PCM 系统的总输出信噪功率比S0/N0=22N/(1+4Pe22N)。18通常把话路速率低于64kbit/s 的编码方法称为主意压缩编码技术。如差分脉冲编码调制（DPCM ） 、自适应差分脉冲编码调制（ADPCM ） 、增量调制等。增量调制（简称M 或 DM ）可看成是量化电平数为2（即对预测误差进行1 位编码）的DPCM，它是用差值编码进行通信的方式。19M 的量化噪声有两种：一般量化噪声和过载量化噪声。设抽样周期为T，抽样频率为fs=1/T，量化台阶为 ，则一个阶梯台阶的斜率k 为： k= /T= fs。它也是阶梯波的最大可能斜率，或称为译码器的最大跟踪斜率。因此，不发生过载的条件为| |max fs。设输入信号m(t)=Asin kt，则不发生过载的信号临界振幅为Amax= fs / 。故编码器能够正常工作的输入信号m(t)的振幅范围，即编码范围为： /2A fs /。其中， /2 为增量调制编码器的起始编码电平。20PCM 和 M 都是模拟信号数字化的基本方法。M 实际上 DPCM 的一种特例。 PCM 是对样值本身编码， M 是对相邻样值的差值极性编码，这是两者的本质区别。21PCM 适用于要求传输质量高，且频带资源丰富的场合。一般用于大容量的干线通信。M 具有编译码设备简单，低比特率时的量化信噪比高，抗误码特性好等优点。一般用于专用通信网和卫星通信中。22二元码有单极性码、双极性码、单极性归零码、双极性归零码、差分码、数字双相码（曼彻斯特码）、密勒（ Miller ）码、传号反转码（CMI ）等。数字双相码的编码规则：“0”码用“ 01”两位码表示， “1”码用“ 10”两位码表示。密勒码的编码规则： “ 1”码用码元中心点出现跃变来表示，即用“10”或“ 01”表示。“0”码的码元中间不跃变，但边界有两种情况：单个“0”时，与相邻码元的边界处不跃变，连“0”时，在两个“0”码的边界处出现电平跃变。传号反转码（CMI 码）的规则：“1”码交替用“11”和“ 00”两位码表示； “0”码固定地用“01”表示。23由于 CMI 码含有丰富的定时信息、可检错、易于实现等优点，是ITU T 推荐的 PCM 高次群采用的接口码型，有时也用在速率低于8.448Mbit/s 的光纤传输系统中。24三元码幅度取值有三个：+1、0、-1。常见的有AMI 码、 HDB3码。AMI 码是传号交替反转码的简称，其编码规则是将二进制消息代码“1”（传号）交替地变换为线路码的“+1”和“ -1” ，而“ 0” （空号）保持不变。HDB3码的全称是3 阶高密度双极性码，其编码规则是：当连“ 0”数小于等于3 时，与 AMI 码规则一样；当连“ 0”数超过3 时，将每4 个连“ 0”化作一小节，定义为000V 或 B00V，称为破坏节，其中V 称为破坏脉冲，而B 称为调节脉冲；V 与前一个相邻的非“0”脉冲的极性相同，且相邻的V 码之间极性必须交替。V 的取值为 +1 或-1；B 的取值（ +1 或-1）应使 V 同时满足中的两个要求；V 码后面的传号码极性也要交替。译码规则：若 3 连“ 0”的前后非零脉冲同极性，则后面的非零脉冲就是V 码，将“ 000V”译为“ 0000” ；若 2 连“ 0”的前后非零脉冲同极性，即为“B00V ”形式， 将其译为 “0000” ，再将其余所有的 “-1”或“+1”译为“1” ，即可恢复原消息代码。25HDB3码保留了AMI 的优点，且连“0”个数不超过3，有利于定时信息的提取。A 律 PCM 四次群以下的接口码型均为HDB3码。26块编码的形式有nBmB ，nBmT 等。在光纤通信系统中，常选择m=n+1，取 1B2B 码、2B3B 码、 3B4B码及 5B6B 码等。其中， 5B6B 码已实用化，用作三次群四次群以上的线路码型。27在选择数字基带信号的码型时，应考虑以下选码原则：1）无直流分量，且低频分量少；2）便于从基带信号中提取定时信息；3）高频分量尽量少，以节省传输带宽； 4）抗噪声性能好；5）具有内在的检错能力；6）编译码设备要尽可能简单。28数字基带信号在传输过程中，会受到两种干扰：一是码间串扰，另一个是信道加性噪声。所谓码间串扰，是前面脉冲的拖尾蔓延到相邻码元的抽样时刻上，从而干扰了信号的检测过程。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 15 页 - - - - - - - - - 第 5 页 共 15 页第 3 章调制和解调1调制就是把基带信号转换成适合在信道中传输的已调信号。广义的调制分为基带调制和带通调制（也称载波调制） 。载波调制就是用基带信号去控制载波的参数，使其按照基带信号的规律而变化。基带信号（也称调制信号）是指来自信源的，或者是经过一些信号处理过程的消息信号（信息信号）。载波是指未受调制的周期性高频振荡信号（如调频正弦波）。载波受调制后称为已调信号（也称带通信号），它含有基带信号的全部特征。2调制的作用：1）在无线传输中，能以较短的天线获得较高的发射效率。2）实现信道的多路复用，提高信道利用率。3）扩展信号带宽，提高系统抗干扰和抗衰落能力。3模拟调制分为幅度调制和角度调制。幅度调制包括调幅（AM ） 、双边带（ DSB ） 、单边带（ SSB）和残留边带（ VSB） 。角度调制包括调频（FM）和调相（ PM） 。幅度调制是用基带信号去控制高频正弦载波的振幅，使其随基带信号的规律作线性变化，载波的频率和相位保持不变。3AM 信号是含有载波的双边带信号，它的带宽是基带信号带宽的两倍，即BAM 2fH。式中， fH是基带信号的带宽。AM 的优点是解调器简单，缺点是调制效率低。4若将AM 信号的载波分量去掉，即可得到抑制载波的双边带信号，简称双边带（DSB）信号。特点：需采用相干解调；DSB 信号的带宽与AM 相同，即 BDSBBAM2fH ；调制效率高（100%） ；应用场合少。目前主要应用于调频立体声广播中的差信号调制，彩色电视系统中的色差信号调制。5DSB 信号的上下个边带携带着相同的信息，所以传输其中一个边带即可，这样即可节省发送功率，还可节省一半传输带宽，这种方式称为单边带（SSB） 。SSB 有两种产生方法：一是滤波法，二是相移法。特点： 1）SSB 最突出的优点是对频谱资源的有效利用，它所需的传输带宽仅为DSB 带宽的一半。 2）由于不传送载波和另一个边带，节省了功率。3）SSB 带宽的节省是以复杂度的增加为代价的。滤波法的技术难点是陡峭的边带滤波特性难以实现，相移法的技术难点在于宽带相移网络的制作。4）需采用相干解调。6残留边带 （VSB）是界于 SSB和 DSB 之间的一种折衷方式。为了保证接收端能无失真地恢复基带信号，要求残留边带滤波器的特性H（ c）+ H（ +c）= 常数， H，它的含义是：残留边带滤波器的特性H（）应在载频两边具有互补对称（奇对称）特性。7VSB 特点与应用： 1）即克服了DSB 信号占用频带宽的缺点，又解决了SSB 信号实现上的难题。2）VSB 信号的带宽介于SSB 和 DSB 之间，即fHBVSB2fH；调制效率为100%。3）VSB 比 SSB 所需求的带宽仅有很小的增加，但却换来了电路实现上的简化。4）VSB 在商业电视广播中的电视信号传输中得到广泛应用。8解调（或检波）是调制的逆过程，其作用是从接收的已调信号中恢复出基带信号m(t)。解调的方法可分为两类：相干解调和非相干解调（如包络检波）。相干解调也叫同步检波。它由相乘器和低通滤波器（LPF）组成，适用于所有幅度调制信号的解调。相干解调的关键是接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波（称为相干载波）。AM 信号在满足m(t)maxA0的条件下，其包络与调制信号m(t) 的形状完全一样。因此，AM信号一般采用包络检波法来恢复基带信号。包络检波器通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。9角度调制包括调频（FM）和调相（ PM） 。PM 就是指瞬时相位偏移随调制信号m(t)作线性变化； FM 就是指瞬时频率偏移随调制信号m(t)成比例变化。由于频率与相位之间存在微分与积分的关系，如果将调制信号先积分，而后进行调相，则得到调频波，这种方式称为间接调频；如果将调制信号先微分，而后进行调频，则得到的调相波，这种方式称为间接调相。10 根据调频指数或最大瞬时相位偏移的大小，可将 FM 划分为： 窄带调频（NBFM ） 和宽带调频 （ WBFM ） 。窄带调频是指FM 信号的调频指数mf1。NBFM 信号的频谱与AM 信号的频谱相似，带宽都是基带信号最高频率的两倍。单音 WBFM 信号带宽的计算公式为：BFM2(mf+1)fm2(f+fm） 。式中， fm是基带信号的调制频率，f是最大频偏，mf是调频指数，该式称为卡森公式。当基带信号不是单音而是多音时，FM 信号的带宽仍可名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 15 页 - - - - - - - - - 第 6 页 共 15 页用卡森公式来估算。这时卡森公式中的fm表示调制信号的最高频率，mf是最大频偏 f 与的 fm比值。11与幅度调制相比，频率调制最突出的优势是具有较高的抗噪声性能，但代价是占用比幅度调制信号更宽的带宽。 FM 方式广泛应用于要求高质量或信道噪声大的场合，如调频广播、电视伴音、卫星通信、微波通信和蜂窝电话系统中。12幅度调制和角度调制的性能比较：1）抗噪声性能：FM 最好， DSB/SSB、VSB 次之， AM 最差。2）功率利用率：FM 最好， DSB/SSB、VSB 次之， AM 最差。3）频谱利用率：SSB 最高， VSB 较高， DSB/AM 次之， FM 最差。4) 设备复杂度： AM 最简， DSB/FM 次之， VSB 较复杂， SSB 最复杂。12把数字基带信号变换为数字带通信号（也称已调信号或频带信号）的过程称为数字调制。在接收端，通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程称为数字解调。数字调制技术有两种方法：一是模拟调制法；二是键控法。13B2ASKB2PSK B2DPSK2fs，其中， fs1/Ts是基带信号的谱零点带宽，在数值上与基带信号的码元速率相同。这表明2ASK、2PSK、2DPSK 信号的传输带宽是码元速率的两倍。而2FSK 的带宽近似为：B2FSK f2 - f1+ 2fs。对于相同的解调方式，抗加性高斯白噪声性能从优到劣的排列顺序是：2PSK、2DPSK、2FSK 、2ASK。144PSK 常称为正交相移键控（QPSK） ，在 4PSK 中，载波相位有四种取值，每种相位对应表示两个比特的信息。它有两种调制方法，一是正交调相法，二是相位选择法。QAM称为正交振幅调制，是一种振幅和相位联合键控体制。QAM 信号产生有两种方法：正交调幅法和复合相移法。15最小频移键控（MSK ）是二进制频移键控（2FSK）的改进型。它是一种包络恒定、调制指数h 最小（ h=0.5 ）、 相 位 连 续 的 正 交2FSK信 号 。 占 用 带 宽 小 （ BMSK 1.5/Ts）， 频 带 利 用 率 高（b=Rb/BMSK=0.67b/(sHz)） ，在相同的传输带宽条件下，可以获得比2PSK 更高的传输速率。16MSK 的两个频率分别为：f0 = fc 1/4Ts（当 ak = -1 时） ；f1 = fc + 1/4Ts（当 ak = +1 时） ；由此可得频率间隔为 f = f1 f0 = 1/2Ts。 MSK 信号调制指数为h =fTs = (1/2Ts) x Ts = 1/2 = 0.5。 式中，fc为载波频率，ak为第 k 个输入码元，取值+1（对应“ 1” ）以及 -1（对应“ 0” ） 。17MSK信号的主要特点：1）信号的振幅恒定。2）在码元转换时刻信号的相位是连续的，或者说，信号的波形没有突跳。3）在一个码元周期内，附加相位线性地变化 /2。4）一个码元内包含1/4 载波周期的整数倍。 5）功率谱密度集中，对相邻频道干扰较小。18正交频分复用（OFDM ）是一种高效调制技术，它具有较强的抗多径传播和频率选择性衰落的能力以及较高的频谱利用率。目前，这种技术已应用于接入网中的高速数字环路HDSL ，非对称数字环路ADSL ，高清晰度电视HDTV 的地面广播系统，以及第三代移动通信系统。19OFDM 是一种多频率的频分调制体制，它的主要特点：1）为了提高频率利用率和增大传输速率，各路子载波的已调信号频谱有部分重叠。2）各路已调信号是严格正交的，以便接收端能完全地分离各路信号。3）每路子载波的调制是多进制调制。4）每路子载波可以自适应地改变调制体制以适应信道特性的变化。OFDM 具有以下独特的优点：1）频谱利用率高。2）抗衰落能力强。3）特别适合高速数据的传送。4）抗码间干扰能力强。OFDM 的缺点：1）对信道产生的频率偏移和相位噪声很敏感。2）信号峰值功率和平均功率的比值较大，这将会降低射频功率放大器的效率。20OFDM 的基本原理是将发送的数据流分散到许多个载波上，使各子载波的信号速率大为降低，从而能够提高抗多径和抗衰落能力。为了提高频谱利用率，OFDM 方式中各子载波有1/2 重叠， 但保持相互正交。21OFDM 系统性能： 1）抗脉冲干扰。2）抗多径传播与衰落。3）频谱利用率高。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 15 页 - - - - - - - - - 第 7 页 共 15 页第 4 章电话系统1 电话系统由电话机、用户环路（用户线）和交换机组成。电话机主要完成拨号、将本地用户的话音转换成电信号，将电话线上传来的电信号转化成声信号的任务；交换机的主要任务是按照要求将指定的输入端口与输出端口接通；用户环路主要是传输话音及其他各种控制信号。2 按电话使用范围分类，电话网可分为本地网、长途网。本地网是指在一个统一号码长度的编号区内，由端局、汇接局、局间中继线、长途中继线、用户线及电话机组成的电话网。长途网和本地网的组网形式主要是网状网和星形网。3 我国长途电话的网路结构为分级汇接网，长途电话网的等级分为五级，C1 为大区交换中心，C2 为省交换中心， C3 为地区交换中心，C4 为县交换中心。本地电话网的网路结构一般设置汇接局和端局两个等级。汇接局可分为市话汇接局、郊区汇接局、农话汇接局等。4 呼损率，是交换系统的服务质量的重要指标，这个指标关系到用户对电话系统提供服务的满意度，简单地说就是由交换机引起的呼叫失败的概率。话务量，是反映话源在电话通信使用上的数量需求，与呼叫的强度和平均占用时长有关。5 电话系统的关键设备是交换机。交换机由交换网络、控制器和接口组成。交换网络执行传送功能；控制器完成控制功能，即控制交换网络各开关的状态。接口是交换机与各种传输线路连接的界面，是交换机中唯一与外界发生物理连接的部分。6 数字程控交换机的接口分为数字接口和模拟接口，每一种接口又分为用户线侧和中继线侧两部分。1） Z 接口。应用最广泛的接口，是数字交换机与模拟用户线之间的接口，常被称为模拟用户接口。2） V 接口。是数字交换机为数字用户接入而提供的用户侧的数字接口。3） A 接口。是中继侧应用广泛的一种数字接口。4） C 接口。是模拟中继接口。7 衡量交换机性能的好坏，主要依据交换容量、阻塞率、时延、差错率及可靠性等指标。现代交换机的容量一般用速率单位bit/s 度量。 时延主要包括信令处理时延和分组转发时延。可靠性通常用平均故障间隔时间作为可靠性的指标。8 基于交换网络结构与工作方式的不同，通常可以将其分为空分交换网络，数字交换网络等形式。空分交换网络通常由多个空分交换器组成，数字交换网络一般可由时间交换器和空间交换器构成。9 一个交换器有N 条输入线和M 条输出线，则称这个交换机为NM 交换器。在三级网络中，当内部的链路数量达到一定数量时，内部阻塞可以完全消除，这种网络又称克劳斯网络。10 一般情况下，当一个三级网络的第一级有M 个 NR 交换器，第二级有R 个 MK交换器，第三级有K 个 RJ 交换器时，其无阻塞条件是：RN+J-1。该原则可以推广到任意奇数级空分交换网络。按照T和 S 交换机的功能，由其构成的三级数字时分交换网络结构有TST、STS、TTT 。11 时间交换器又称T 型交换器，其功能是完成一条PCM 复用线上各时隙内容的交换。时隙交换器主要是由话音存储器（SM）和控制存储器（CM ）组成。其对话音存储器的控制方式有两种：一是“顺序写入，控制读出”，二是“控制写入，顺序读出”。12 空间交换器又称S型交换器， 其作用是完成不同PCM 复用线之间的交换， 主要由交叉接点矩阵和控制存储器组成。其控制方式有两种：输出控制方式和输入控制方式。13 我国自动电话交换交换网常用的几种路由有：基干路由、高效直达路由、低呼损直达路由。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电路，路由选择顺序和原则是：先选择高效直达路由。当高效直达路由忙时，选择迂回路由，选择顺序是“由远至近”，即先在被叫端一侧自上而下选择，再在主叫端一侧自上而下选择；最后选择最终路由。14 为了实现动态路由选择的问题，等级制通信网正在向无级动态网演进。所谓无级是指在电话网中的各个结点出于统一等级，不分上下级；所谓动态是指选择路由的方式不是固定的，而是随着网络话务量变化或其他因素而变化。动态路由可以选择动态自适应选路方式、动态时变选路方式和实时选路方式。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 15 页 - - - - - - - - - 第 8 页 共 15 页15 目标是实现长途无级网，它由长途电话网平面、本地电话网平面和用户接入网平面3 个层面组成。16 程控交换机能够为营运商提供管理和维护功能。归来起来有两类：1）运行、管理功能。2）维护、诊断功能。交换机的呼叫处理过程：用户扫描，向用户送拨号音，接收用户拨号信息，号码分析，地址接收和选择路由，向被呼叫用户振铃，通话接续与监视，话终拆线。17 数据报分组交换与电路交换根本不同，在传输数据分组之前，不需要预先建立任何连接，而是直接按照每个分组首部中的目的地址独立选择转发的路径。数据报服务的特点是：主机只要想发送数据就可随时发送， 每个分组在网络的内部独立流动。其优点是路由灵活，便于绕过过于繁忙或发生故障的结点或链路，并且比较适合于短报文的传送。缺点是报文可能会乱序、分组丢失。18 所谓虚电路方式，就是在用户数据分组传送前先要通过发送呼叫请求分组建立端到端的连接通路。这种连接通路称为虚通路或虚电路。虚电路是一种逻辑连接，采用异步时分复用的方式传输分组。19 虚电路 VC 与数据报DG 的区别：选路不同、分组顺序不同、分组首部不同、故障敏感性不同、提供的服务和应用不同。20 路由问题是解决分组交换网中的各结点交换机应该如何进行分组转发的问题。确定路由的理想选择算法应该满足如下要求：1）算法必须是正确的和完整的。2）算法在计算上应尽可能简单。3）算法应能适应分组流量和网络拓扑变化。4）算法应该具有稳定性。5）算法应是最佳的。21 路由选择算法是解决如何根据网络的拓扑和状态，按照一定的性能准则，计算分组传送路径的问题。路由策略是解决路由选择能否适应网络拓扑和状态变化的问题。一般来说，路由选择自满仅是路由策略的一部分。22 路由策略可分为两大类：非自适应路由选择策略（静态路由选择）和自适应路由选择策略（动态路由选择）。前者特点是简单和开销小，但不能及时适应网络状态变化。后者特点是能较好地适应网络变化，但实现起来较复杂。非自适应路由选择分为固定路由法、概率路由法和洪泛法。自适应路由选择分为分布式路由选择策略、集中式路由选择策略和混合式路由选择策略。23 Z 接口即用户环路。这个插件的基本功能可用缩写字符BORSCHT 表示，分别表示馈电、过压保护、振铃、监视、编解码、混合、测试。24 电话机主要由受话器、送话器、拨号装置和振铃器组成。侧音效应就是本主发出的声音通过送话器转换成电信号后， 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，产生很大的声音侧音。25 通信网是由交换系统、传输系统和用户终端组成的。信令系统是通信网的神经系统，它作用是协调交换系统、传输系统和用户终端的运行，在指定的用户终端之间建立电路连接，并维护网络本身的正常运行和提供各种各样的服务等。26 设计一个信令系统必须确定三个方面的内容：信令的定义、信令的编码和信令的传输。27 信令按其工作的区域不同，可分为用户线信令和局间信令；按其传送信道和用户消息传送信道的关系，可分为随路信道和公共信道信令。在电话通信网上，已标准化和正在使用的局间公共信道信令系统只用一种，这就是No.7 信令系统。28 No.7 信令系统最适合于数字程控交换机组成的数字通信网，使用一个或多个64kbit/s 的信道进行信令传输。 No.7 信令系统设计成分层的协议体系结构。其基本功能结构分成两部分：消息传递部分（MTP）和适合不同业务的独立用户部分（UP） 。用户部分是各类信令系统收发和处理模块的总称，负责信令消息的生成、语法检查、语义分析和信令控制过程。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地传递信令消息。29 根据 MTP 的具体功能，它可以分为三级，并同UP 部分一起构成No.7 信令系统的四级结构。第一级是信令数据链路，主要功能是规定信令数据链路的物理、电气和功能特性以及链路接入方法。第二级是信令链路功能级，规定了信令消息沿信令数据链路的功能和过程。第三级是信令网功能级，规定了信令网的操作和管理的功能和过程。第四级是用户部分，是与用户的业务相关的。30 在面向连接的电话网中，一个正常的呼叫处理信令过程，通常都包含三个阶段，呼叫建立阶段、通话阶段和释放阶段。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 15 页 - - - - - - - - - 第 9 页 共 15 页第 5 章移动