1、现代通信技术第一章 绪论1、一般通信系统模型中各组成部分及其功能。答：信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信号，如麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。分为有线信道和无线信道两大类。噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。 受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。2、通信系统主要性能指标。答：通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔） ，或者说是传输的“速度”问题。
2、可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。（模拟通信系统 有效性：用有效传输频带来度量。可靠性：用接收端最终输出信噪比来度量。 数字通信系统 有效性：用传输速率和频带利用率来衡量。可靠性：常用误码率和误信率表示。 ）3、模拟信号和数字信号的概念。答：模拟信号是指代表消息的电信号及其参数（幅度、频率或相位）是随消息连续变化的信号。其特点是幅度连续变化，而在时间上可以连续，也可以不连续；前者是连续的模拟信号，后者是离散的模拟信号。数字信号是指在时间上和幅度上均取有限离散数值的电信号，这类电信号常用电压或电流的脉冲代表。4、信息的度量；信源的平均信息量。答：离散消息的信息量 某离散消息
3、 x 发生的概率为 P(x)，则它所携带的信息量为I = -loga p(x)当 a=e 时，信息量的单位为奈特(nit)；当 a=2 时，信息量的单位为比特 (bit)。目前广泛使用的单位为 bit。离散信源的平均信息量设信源输出 M 个统计独立的符号 x1,x2,xM，它们出现的概率分别为 P(x1),P(x2),，P(xM) ，则每个符号所含信息量的统计平均值 ,即离散信源的平均信息量为(bit/符号) 121()()log(MiHxpx信源的平均信息量又被称为信源熵。可以证明:最大信源熵发生在信源的每个符号等概独立出现时，最大信源熵为Hmax(x)=log2M (bit/符号) 5、香
4、农(Shannon)信道容量公式及其应用 答：离散信道的信道容量根据奈奎斯特(Nyquist) 准则，带宽为的信道，所能传送的信号最高码元速率为 2B 波特 (Baud)。因此，理想（无噪）的离散信道的信道容量为C=2Blog2M (bit/s) 连续信道的信道容量-香农公式 20CBlog(1)/Sbsn应用：对于一定的信道容量 C 来说，信道带宽 B、信号噪声功率比 S/N 及传输时间三者之间可以互相转换。第二章 数字通信技术1、低通信号抽样定理和带通信号抽样定理 答：低通信号抽样定理：一个频带限制在(0,fH)赫内的时间连续信号 m(t)，如果以T1/(2fH)秒的间隔对它进行等间隔抽样
5、，则 m(t)将被所得到的抽样值完全确定。带通信号抽样定理：带通信号的带宽 B=fH-fL，且 B B （窄带高频信号） ，即 n 1 时 fS =2B。2、脉冲振幅调制(PAM)答：脉冲振幅调制(PAM)是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。若脉冲载波是冲激脉冲序列，则按抽样定理进行抽样得到的信号 ms(t)就是一个 PAM 信号。 3、均匀量化与线性 PCM答：均匀量化 均匀量化采用相等的量化间隔对采样得到的信号作量化，这种量化也称线性量化。线性 PCM 框图：4、非均匀量化与对数 PCM答：非均匀量化 如果使小信号时量化级间隔小些，而大信号时量化级间隔大些，就可以使小信号时和大信
6、号时的信噪比趋于一致，这种非均匀量化级的安排称为非均匀量化或非线性量化。5、PCM 信号的码元速率和带宽答：码元速率：设 m(t)为低通信号，最高频率为 fH， 按照抽样定理，抽样速率fs2fH，如果量化电平数为 M， 则采用二进制代码的码元速率为 RB=fslog2M=fsN，式中，N 为二进制编码位数。抽样速率的最小值 fs=2fH，这时码元传输速率为 fb=2fHN。那么，在无码间串扰和采用理想低通传输特性的情况下，所需最小传输带宽（Nyquist 带宽）为2bsfBNf6、时分复用的基本概念：答：时分复用基本原理是：将传输时间分割为若干个互不重叠的时隙，各个信号按照一定的顺序占用各自的
7、时隙。在发端，按照这一顺序将各个信号进行复接；在收端，按照这一顺序再将各个信号进行分接。TDM 的优点如下： 分接器和复接器都是数字电路，易于实现； 不会因为传输系统不理想而引起串话。 7、SDH 技术的特点 ：答：世界统一的数字传输体制；标准化的信息结构；丰富的开销比特，强大的网管能力；同步复用；统一的网络单元；标准的光接口；规范的网管接口；与现有信号完全兼容8、SDH 的复用单元和复用过程； 答：复用单元：容器(C) 虚容器 (VC) 支路单元（TU） 支路单元组（TUG） 管理单元（AU） 管理单元组（AUG）复用过程：复用：从 TU 经 TUG 到高阶 VC、从 AU 经 AUG 到
8、STM 帧的过程称为复用，主要完成速率适配的功能；定位：高阶 VC 进入 AU 和低阶 VC 进入 TU 的过程称为定位。这些 VC 在 AU 和VC 在 TU 中的位置分别由 AUPTR 和 TUPTR 指示，这些指针实际上表示了 VC 与参考点的相位差。 定位完成的功能是异步与同步之间的转换；映射：由标准容器 C 加上通道开销 POH 进入 VC 的过程称为映射，它的主要功能是为了使信号能与相应的 VC 包封同步，以使 VC 成为能独立进行传送、复用和交叉连接的实体。9、数字通信有哪些特点？答：数字通信的特点：抗干扰能力强、无噪声积累； 便于加密处理； 便于存储、处理和交换；设备便于集成化
9、、微型化； 便于构成综合数字网和综合业务数字网； 占用信道频带较宽。10、什么是同步？同步的作用是什么？答：时分复用通信中的同步技术包括位同步(时钟同步) 和帧同步 ; 位同步是最基本的同步，是实现帧同步的前提。位同步的基本含义是收、发两端机的时钟频率必须同频、同相，这样接收端才能正确接收和判决发送端送来的每一个码元。为了达到收、发端频率同频、同相，在设计传输码型时，一般要考虑传输的码型中应含有发送端的时钟频率成分。帧同步是为了保证收、发各对应的话路在时间上保持一致，这样接收端就能正确接收发送端送来的每一个话路信号。帧同步必须是在位同步的前提下实现。为了建立收、发系统的帧同步，需要在每一帧(或
10、几帧) 中的固定位置插入具有特定码型的帧同步码。这样，收端只要能正确识别出这些帧同步码，就能正确辨别出每一帧的首尾，从而正确区分出发端送来的各路信号。11、什么叫帧结构？简述 PCM30/32 路系统的帧结构。答：帧结构 对一帧内所有时隙位置的具体安排。使收端能按规定的时隙分配识别它们的相对位置，实现数字时分复用。通常在一帧内主要包括信息和开销。国际上通用的 PCM 有两种标准，即 PCM 30/32 路和 PCM 24 路，前者为 A 律，后者为 律。 PCM 30/32 路基群帧结构如下图所示。一帧中 30 个时隙为话路时隙（传 30 路话） ，另二个为帧同步时隙及信令时隙。12、什么叫复
11、接？有哪三种复接方法？答：数字复接技术就是把两个或两个以上分支数字信号按时分复用方式汇接成为单一的复合数字信号。数字复接的方法主要有按位复接、按字复接和按帧复接三种。13、世界上有哪两种准同步(PDH)数字系列？ PDH 技术的主要缺点有哪些？答：PDH 主要面向话音技术，有两种基础速率（2.048Mbit/s 和 1.544Mbit/s） ，采用时分复用（TDM）技术实现多路话音信号的传送。缺点：缺乏统一的世界标准；没有统一的光接口规范；低次群/高次群之间的复接过程复杂；缺乏 OAM 能力：OAM（operation, administer, maintenance）即运行、管理、维护能力；
12、网络基于点对点结构，设备利用率低14、SDH 的帧结构由哪几部分组成？各部分的作用是什么？目前使用的 SDH 信号的速率等级是如何规定的？答：从逻辑结构上划分，SDH 帧可以分为以下几个部分：(1) 信息净负荷区域（Payload）：装载由各低速支路而来的信息，这些信息经过了不同容器的封装，达到了 STM-1 的速率。此外此区域还包括少量用于通道性能监视、管理和控制的通道开销字节 POH（ Path Overhead） ，它们也作为 SDH 帧的净负荷在网络中传输；(2) 段开销（ Segmentation Overhead）：是在 STM 帧中为保证信息净负荷正常灵活传送所必须附加的字节，主
13、要包括供网络运行、管理、维护使用的字节。段开销又可以分为再生段开销（RSOH ）和复用段开销（MSOH） 。在 STM-1 帧中，最多可以有 4.608Mbit/s用于段开销，提供了强大的 OAM 能力；(3) 管理单元指针（Administrator Unit Pointer）：管理单元指针用于指示信息净负荷的第一个字节在信息净负荷区域中的位置，以便在接收端正确分解净负荷。在各种 STM-N 帧结构中，STM-1 是 SDH 中最基本、最重要的帧结构信号，其速率为155.520Mbit/s。 SDH 仅支持 N=1、4、16、6415、SDH 自愈组网的概念答：自愈网是指网络在极短时间内对于
14、局部所出现的故障，无须人为干预，就能自动选择替代路由、重新配置业务、恢复通信能力的网络组织方式。自愈环组网方式已成为最广泛的 SDH 组网形式。这是由于环网的任意两点间在局部链路中断的情况下均存在替代性路由，因为生存性强，而且相对网状拓扑而言、其网络结构简单。第三章 光纤通信技术1、与传统的电通信相比较，谈谈光纤通信的主要特点。答：通信容量大 中继距离长 保密性能好 抗电磁干扰能力强 体积小、重量轻、便于施工维护 原材料来源丰富，潜在价格低廉2、典型光纤由几部分组成?各部分的作用是什么?答：光纤（Optical Fiber）是由中心的纤芯、外围的包层和涂敷层构成。纤芯用来导光，由高度透明的材料
15、构成；包层为光的传输提供反射面和光隔离（同时起到一定的机械保护作用） 。其折射率略小于纤芯，从而可以形成光波导效应，使大部分的光被束缚在纤芯中传输。涂覆层（塑料护套）的作用是增强光纤的柔韧性，进一步确保光纤的机械和传输性能。3、什么是阶跃光纤?什么是渐变光纤?答：阶跃光纤：纤芯和包层的折射率为均匀分布，折射率在纤芯和包层的界面上发生突变。渐变光纤：包层的折射率均匀分布，纤芯的折射率随纤芯半径的增大而减小，是非均匀且连续变化的。 4、光纤的损耗和色散对光纤通信系统有哪些影响？光纤中有哪几种色散？并解释其含义。答：光纤损耗：光波在光纤中传输，随着传输距离的增加，光功率强度逐渐减弱，光纤对光波产生衰
16、减作用。光纤损耗包括：(1) 吸收损耗(2) 散射损耗(3) 其他损耗；这些损耗又可以归纳为本征损耗、制造损耗和附加损耗。（损耗影响传输距离）损耗限制传输距离，对于评价光纤质量和确定光纤通信系统中的中继距离起着决定性作用。色散是光纤的一个重要的传输特性，指的是光信号沿着光纤传输过程中，由于不同成分的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。（色散影响传输速率）色散影响光纤的传输容量，限制了光纤通信系统的中继距离。当色散严重时，会导致光脉冲前后重叠，造成码间干扰，增加误码率。色散分类如下：模式色散：模式色散指的是即使是同一波长的光，若其模式不同，则延光纤轴向的传播速率也不同，从而引起色散，又称为模间
17、色散。材料色散：每种光源都有一定的谱宽，而光纤材料对不同的频率成分的折射率不同，从而不同频率成分在光纤中传播的群速度不同。由此而引起的色散叫材料色散。波导色散：信号光处于纤芯的部分和处于包层的部分具有不同的传播速度，从而导致色散。它的大小取决于波导尺寸和纤芯包层的折射率差。5、试说明光纤通信的实用化得益于哪两个关键问题的解决？（此题答案为本人猜测）答：低损耗光纤的研制成功以及半导体激光器的实用化（即光源和光纤的实用化）6、光纤通信系统中常用的光源主要有哪几种？答：发光二极管(LED)；激光二极管 (LD) 7、 LED 的基本发光机理是什么？答：由 GaAsAl 类的 P 型材料和 N 型材料
18、制成的一个正向偏置的 PN 结，电子-空穴对在耗尽区辐射复合发光，称为电致发光，属自发辐射发光。8、 LD 的基本发光机理是什么？答：半导体激光器的发光是利用光的受激辐射原理。处于粒子数反转分布状态的大多数电子在受到外来入射光子激励时，会同步发射光子，受激辐射的光子和入射光子不仅波长相同，而且相位、方向也相同。这样由弱的入射光激励而得到了强的发射光，起到了光放大作用。 9、激光产生的条件是什么？答：三个先决条件：激励源（能量的提供者，实现粒子数反转） 、激活物质（产生激光的物质基础，实现光的放大） 、光学谐振腔（提供光反馈）还要满足以下两方面：光的增益和损耗间应满足平衡条件阈值条件在谐振腔中，
19、光波反复反射能得到加强，从而能够存在，应满足条件相位条件10、 LED 、LD 的发光特性及应用范围是什么？答：LD 光源：发光谱线窄：仅有 15nm，有的甚至小于 1nm；波长和尺寸与光纤尺寸适配，与光纤的耦合效率高；尺寸小；响应速度快；可直接调制，相干性好。温度特性较差；线性度较差；工作寿命较短。应用范围：长距离、高速率的系统LED 光源：非相干光，具有较宽的谱宽和较大的发射角优点：线性度好；温度特性好；工作电流小；使用简单、价格低、工作寿命长。缺点： 谱线较宽；与光纤的耦合效率低。应用：小容量、短距离的数字光纤通信或线性度要求较高的模拟光纤通信。11、光发送机的作用是什么？其主要指标有哪
20、些？答：光发送机作用：将电端机送来的电信号转变为光信号（即进行 E/O 变换）并耦合进光纤线路进行传输，这是光发送机的主要任务光发送机的主要指标有平均发送光功率、消光比及光谱特性。 平均发送光功率：是在正常条件下，光发送机发送光源尾纤输出的平均光功率。消光比：消光比的定义为全“1”码平均发送光功率与全“0”码平均发送光功率之比。可用下式表示 式中，P11 为全“1” 码时的平均光功率； P00 为全10lg()PEXTdB“0”码时的平均光功率 P00。 光谱特性：对于高速光纤通信系统，光源的光谱特性成为制约系统性能的至关重要的参数指标，它影响了系统的色散性能。12、光源调制的方式通常有哪两种
21、？简述半导体激光器（LD）数字信号的直接调制原理。 答：直接调制：就是将电信号直接加在光源上，使光源输出的光功率随信号变换间接调制：即不直接调制光源，而是在光源输出的通路上外加调制器来对光波进行调制LD 数字信号直接调制原理：由于 LD 是阈值器件，必须在 LD 上加稍低于阈值电流Ith 的偏置电流 Ib，再叠加调制电流 Im（如下图）13、光纤通信系统对光检测器的要求有哪些？答：要具有灵敏度高，响应时间短、噪声小、功耗低、可靠性高等优点14、简述 APD 的工作原理。答：工作原理：光电效应+雪崩倍增现象当光照射到 APD 的光敏面上时，由于受激吸收作用产生电子-空穴对。这些光生载流子在很强的
22、反向电场作用下被加速，从而获得足够的能量，它们在高场区中高速运动，与晶体的原子相碰撞，使晶体中的原子电离而释放出新的电子- 空穴对，这个过程称为碰撞电离。新产生的电子-空穴对在高场区中再次被加速，又可以碰撞其他的原子，产生新的电子-空穴对。如此反复碰撞电离的结果，使载流数迅速增加，光生电流急剧倍增放大，产生雪崩现象。15、光接收机的前置放大器主要有哪几种？各自的特点如何？答：双极型晶体管前置放大器：双极型晶体管前置放大器（又称低阻抗前置放大器）是指放大器的阻抗相对较低。其特点是电路，接收机不需要或只需很少的均衡就能获得很宽的带宽，前置级的动态范围也较大。但由于放大器的输入阻抗较低，造成电路的噪
23、声较大。 场效应管(FET)高阻抗前置放大器：高阻抗前置放大器是指放大器的阻抗很高，其特点是电路的噪声很小。但是，放大器的带宽较窄，在高速系统应用时对均衡电路提出了很高的要求，限制了放大器在高速系统的应用。 FET 跨阻抗放大器：FET 跨阻抗放大器如图所示。电路第一级采用场效应管接成共源极电路，这种电路具有高输入阻抗、低噪声特点，第二级采用了并联电压负反馈电路，具有频带宽、低输出阻抗、负载能力强的特点，并具有一定增益。16、简述光接收机中均衡滤波电路的作用。答：均衡滤波电路的作用是对经过光纤线路传输、已发生畸变和有严重码间干扰的信号进行补偿，设法消除拖尾的影响，做到判决时刻无码间干扰，以利于
24、判决再生电路的工作17、光接收机的主要指标有哪些？影响光接收机灵敏度的因素有哪些？答：光接收机主要指标有光接收机的灵敏度和动态范围。 灵敏度：光接收机的灵敏度是指在系统满足给定误码率指标的条件下，光接收机所需的最小平均接收光功率 Pmin（mW） ，其大小若用毫瓦分贝（dBm）来表示，可表示为min10lg()RPdBW动态范围：光接收机的动态范围是指在保证系统误码率指标的条件下，接收机的最大允许平均接收光功率 Pmax 与最小平均接收光功率 Pmin 之差。可以用 dB 表示为max10lg()rDdP影响光接收机灵敏度的主要因素是噪声，它包括光检测器的噪声、放大器的噪声等等。它是系统性能的
25、综合反映。 18、什么是光中继器？其主要功能有哪些？答：传统的光中继器采用光-电- 光的转换形式。即先将收到的微弱光信号用光电检测器转换成电信号后进行放大、整形和再生，恢复出原来的数字信号，然后再对光源进行调制，变换为光脉冲信号后送入光纤继续传输以延长传输距离。光中继器的主要功能是补偿光能量的损耗，恢复信号脉冲的形状。19、光纤通信系统的基本组成部分是什么？并说明各部分的作用。答：（答案一）光纤通信系统主要由光发送机、光纤与光接收机组成。光发送机的功能是把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。光发送机由光源、驱动器和调制器组成，光源是光发射机的核心。光纤线路的功能
26、是把来自光发送机的光信号，以尽可能小的畸变(失真) 和衰减传输到光接收机。光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。光接收机的功能是把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号。光接收机由光检测器、放大器和相关电路组成，光检测器是光接收机的核心。（答案二）光纤通信系统由电端机、光发送端机、光中继器、光接收端机、备用系统和辅助系统组成。电端机：电发射端机的作用是 A/D 转换、PCM 编码、时分复用等光发送端机：主要完成 E/O 变换光中继器：主要功能是补偿光能量的损耗，恢复信号脉冲的形状光接收端机：主要完成 O/E 变换功能备用系统：由于光器件
27、的可靠性比电子器件差，为保证通信的畅通，必须设置备用系统；包括光端机、光纤和光中继器。电端机一般无备用系统。备用系统可供一个或多个主用系统共用，当某一个主用系统出现故障时，即可倒换至备用系统。辅助系统：辅助系统是为了保证光纤通信系统的信号可靠传送以及整个光纤通信网络的管理、运行和维护而设置的20、光放大器有哪些形式？答：光纤放大器：a、光纤喇曼放大器（FAR） ，它是利用石英光纤的非线性效应而制成。b、掺铒光纤放大器 EDFA半导体光放大器(SOA)：它是由半导体材料制成的，可看成是没有反馈的半导体激光器21、半导体光放大器的性能如何？光纤放大器有哪些类型？答：半导体光放大器 SOA 的主要优
28、点是体积小、结构简单、功耗低、便于光电集成；缺点是插入损耗大、工作稳定性较差、噪声大，增益小、对串扰和偏振态敏感等。 光纤放大器：光纤喇曼放大器 FAR，和掺铒光纤放大器 EDFA22、EDFA 能放大哪个波段的信号？它的主要应用有哪些？答：15301560nm。应用： 作前置放大器作功率放大器 作光中继器23、简述 EDFA 的结构和工作原理。答：结构：由掺铒光纤（EDF） 、泵浦光源、光耦合器、光隔离器以及光滤波器等组成工作原理：是在泵浦源的作用下，在掺铒光纤中出现了粒子数反转分布，产生了受激辐射，从而使光信号得到放大。24、简述 WDM 技术的原理和特点。答：波分复用，就是用一根光纤同时
29、传输几种不同波长的光波以达到扩大通信容量的目的。原理：在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用) ，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开(解复用) ，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端特点：充分利用光纤的巨大带宽资源；同时传输多种不同类型的信号；节省线路投资；降低器件的超高速要求；高度的组网灵活性、 经济性和可靠性；IP 的传送通道25、简述光传送网的基本结构和节点功能。答：基本结构：电路层，电通道层，电段层，光信道层(OCh)网络，光复用段层(OMS)网络，光传输段层(OTS)网络，物理层节点：可以分为两类：光分叉复用器(OADM)；光交叉连接
30、器(OXC)节点功能：光节点的引入，可以实现信号在光域上交换和选择路由，使得光域联网成为可能。第四章 无线通信技术1、电波在自由空间传播时，其衰耗为 120dB，当工作频率增大一倍时，则传输衰耗为增加或减少多少 dB？答：增加 6dB2、移动通信中，慢衰落和快衰落是由什么原因引起的？答：慢衰落原因：由传播路径上固定障碍物的阴影引起，也称为阴影衰落。快衰落原因：接收端接收到的信号是发送端的信号经过直射、反射、折射、散射、绕射等的信号的叠加，即接收信号是发送信号经过多径传播后的叠加信号。3、移动通信中，多径传播对信号造成的影响是什么？答： (1) 多径传播使单一频率的正弦信号变成了包络和相位受调制
31、的窄带信号，这种信号称为衰落信号，即多径传播使信号产生瑞利型衰落； (2) 从频谱上看，多径传播使单一谱线变成了窄带频谱， 即多径传播引起了频率弥散。4、简述分集接收技术的含义。答：分集接收技术，是分别接收若干个独立地携带同一信息的信号，并将它们合并在一起。这些信号同时被衰减掉的概率很小，因而可改善随参信道的传输特性。分集接收包含有两重含义：一是分散接收，使接收端能得到多个携带同一信息的、统计独立的衰落信号；二是集中处理，即接收端把收到的多个统计独立的衰落信号进行适当的合并，从而降低衰落的影响，改善系统性能。 5、无线通信中对调制解调技术的要求是什么？移动通信系统中采用的调制技术主要有哪些？答
32、：要求：a 已调信号所占的带宽要窄；b 经调制解调后的输出信噪比(S/N)较大或误码率较低。调制技术：GMSK、 /4-QPSK 调制、MQAM6、无线通信系统采用的多址技术有哪些？它们的特点如何？答：频分多址 (FDMA)：每信道占用一个载频；符号时间较大，即码速率较低；基站设备复杂；越区切换较为复杂和困难时分多址(TDMA)：突发传输速率高；基站复杂性较小；相比 FDMA，抗干扰能力强，频率利用率高，系统容量大；越区切换简单码分多址(CDMA)：DS-CDMA 系统的优点：通信容量大；软容量；抗多径衰落；信号功率谱密度低DS-CDMA 系统存在的两个重要问题：存在自身多址干扰(MAI)。 “远近效应”，即近处的强信号对远处的弱信号的抑制作用，必须采取功率控制方法克服。
