通信系统考点总结70

1一、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：n1sinθ1=n2sinθ2临界角：)/arcsin(12nnc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4~10um,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2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(Δλ)时所对应的信号群延时差ΔT，单位为ps/(nm·km)，表示为D=ΔT/(L·(Δλ)（Δλ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。3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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155.520Mb/s；SDH各网络单元的光接口有严格的标准规范。丰富的开销比特采用数字同步复用技术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ＳＤＨ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/km40km=12dB接头损耗：0.25dB/km15km=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。4二．卫星2.人造卫星轨道特点分类特点：①卫星具有椭圆形轨道，地球是椭圆的一个焦点。②单位时间内地心O与卫星S的连线所扫过的面积相等。○3卫星运行周期PsPs=1.659×10-4(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：①1颗GEO卫星以零仰角覆盖全球表面的42％。②3颗经度差约120,能覆盖除南、北极地区以外的全球范围。③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。④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[]()92.44201()201()fszLdBgdkmgfGH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：①电话接口②数据传输接口③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：①星形结构②网状结构③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。5系统特点：①采用了星上处理技术和星际链路技术。②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。③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3-1Ku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0.5dB，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=12GHzd=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]=0.5dB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=1.38×10-23×140×27×106=5.216×10-14W[N]=-132.8dBW载噪比：[C/N]=[Pr]-[N]=-120.4-(-132.8)=12.4dB例2-2：已知①发射机LD光源发射波长为1310nm，输出光功率Pout=-8dBm；②具有APD光检测器的接收机灵敏度Prec=-35dBm(BER=10-9时);③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：0.35×45=15.75(