现代通信系统新技术第二版课后答案.docx
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现代通信系统新技术第二版课后答案
2.1SDH帧结构分哪几个区域?
各自的作用是什么?
分为信息净负荷、段开销和管理单元指针。
作用:
信息净负荷负责对打包的货物(低阶通道)进行通道性能监视、管理和控制;段开销是为了保证信息净负荷正常传送;管理指针单元是用来指示净负荷中信息起始字节的位置。
2.2通过STM1帧结构计算STM-1、SOH和AU-PTR的速率。
2.3简述数字复接原理。
把若干个小容量低速数字流合并成一个大容量高速数字流,然后通过高速信道传到对方后再分开。
2.4数字复接器和分接器的作用是什么?
复接器是把两个以上的低速数字信号合并成一个高速数字信号;分接器是把高速数字信号分解成相应的低速数字信号。
2.5准同步复接和同步复接的区别是什么?
同步复接是输入端的各支路信号与本机定时信号是完全同步的;准同步复接是存在一个很小的容差。
2.6为什么数字复接系统中二次群的速率不是一次群(基群)的4倍?
因为四个基群的码元速率存在偏差,在复接前必须进行码速调整,同时还需要加入同步码。
2.7采用什么方法可以形成PDH高次群?
采用数字复接来形成PDH高次群。
2.8为什么复接前首先要解决同步问题?
因为如果不解决同步问题的话,直接将几个低次群进行复接,就会产生重叠和错位,在接收端不可能完全恢复。
2.9数字复接的方法有哪几种?
PDH采用的是哪一种?
同步复接和异步复接。
PDH采用的是异步复接。
2.10为什么同步复接要进行码速变换?
简述同步复接中的码速变换与恢复过程。
因为只有当几个低次群的数码率统一在主时钟的频率上才可实现同步复接,而进行码型变换,即在码流中插入附加码,可使系统码速相等。
二次群速率:
8448kb/s;
基群变换速率:
8448/4 = 2112kb/s;
码速变换:
为插入附加码留下空位且将码速由2048kb/s提高到2112kb/s;
插入码之后的子帧长度:
= (2112 × 103) × T = (2112 × 103) × (125 × 10-6) = 264bit;
插入比特数:
256(原来码) = 264
256 = 8bit;
插入8bit的平均间隔时间(按位复接):
256/8=32bit;
码速恢复:
去掉发送端插入的码元,将各支路速率由2112kb/s还原成2048kb/s;
2.11异步复接中的码速调整与同步复接中的码速变换有什么不同?
码速调整插入脉冲要视具体情况,不同支路、不同瞬时数码率、不同的帧,可能插入也可能不插入脉冲(不插入脉冲时,此位置为原信息码),且插入的脉冲不携带信息。
码速变换是在平均间隔的固定位置先留出空位,待复接合成时再插入脉冲(附加码)。
2.12异步复接码速调整过程中,每个一次群在100.38uS内插入几个比特?
6—7个比特。
2.13异步复接二次群的数码率是如何算出的?
2.14为什么说异步复接二次群的一帧中最多有28个插入码?
因为各一次群码速调整之前(速率2048kbit/s左右)100.38us内约有205~206个码元,码速调整之后(速率为2112kbit/s)100.38us内应有212个码元(bit),应插入6~7个码元,每个一次群最多插入7个码元,所以二次群一帧中最多有28个插入码
2.15什么叫PCM零次群?
PCM一至四次群的接口码型分别是什么?
PCM通信最基本的传送单位是64bit/s,即一路话音的编码,因此它是零次的。
64kbit/s速率的复接数字信号被称为零次群DS0。
一次群、二次群、三次群的接口码型是HIDB3码,四次群的接口码型是CMI码。
2.16网络节点接口的概念是什么?
是一个网络节点的接口用于与另一个网络节点的互连,即传输设备和网络节点间的接口。
2.17SDH的特点有哪些?
由基本复用单元组成,有若干中间复用步骤;业务信号的种类包括两大基本系列的各次群速率;STM-N的复用过程为映射、定位、复用三个步骤;复用技术为指针调整空位;同步复用、标准光接口和强大的网络管理能力。
2.18由STM-1帧结构计算出:
(1)STM-1的速率;,
(2)SOH的速率;
(3)AU-PIR的速率.
2.19STM-1帧结构中,C-4和VC-4的容量分别占百分之多少?
STM-1帧的字节数为9*270=2430。
C-4的容量(字节数)为2340,则占96.3%;VC-4的容量(字节数)为2349,则占96.7%。
2.20简述139.264Mbit/s支路信号复用映射进STM-1帧结构的过程。
首先将标称速率为139.264Mbit/s的支路信号装进C-4,经适配处理后C-4的輸出速率为149.760Mbt/s。
然后加上每帧9字节的POH(相当于576kbit/s)后,便构成了V-4(150.336ibit/s),以上过程为映射。
VC-4与AU-4的净负荷容量一样,但速率可能不ー致,需要进行调整。
AU-PTR的作用就是指明WC-4相对AU-4的相位,它占有9个字节,相当容量为576kbit/s。
于是经过AU-PTR指针处理后的AU-4的速率为150.912Mbit/s,这个过程为定位。
得到的单个AU-4直接置入AUG,再由N个AUG经单字节间插并加上段开销便成了STM-N信号,以上过程为复用。
当N=1时,一个AUG加上容量为4.608Mbit/s的段开销后就构成了STM-1,其标称速率155.520Mbit/s。
2.21映射的概念是什么?
映射是一种在SDH网络边界处使支路信号适配进虚容器的过程(用细线箭头标出)。
2.22定位的概念是什么?
指针调整的作用是什么?
定位是一种将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程。
指针调整的作用是确定低阶虚容器帧的起点在支路单元(或高阶虚容器帧的起点在管理单元)净负荷中的位置。
2.23同步复接二次群一帧中有4比特的传输勤务电话的呼叫码,计算其传输速率。
2.24重叠和错位的概念有何区别?
重叠是指两路信号出现交互,叠加;错位是指两路信号的传输顺序前后颠倒。
2.25STM-1的传输速率是多少?
最大容量是多少个2M口?
传输速率是155Mbit/s,最大容量是63个2M口。
2.26VC-12含有多少个2M口?
传输速率是多少?
含有3个2M口,传输速率是2.240Mb/s
2.27C-12传输速率是多少?
TU-12传输速率是多少?
C-12传输速率是2.048Mbit/s;TU-12传输速率是多少2.304Mbit/s
2.28画出2.048Mb/s支路的异步映射图。
2.29画出VC-4到STM-1的映射图。
2.30画出下列各种容器的结构图并计算出其速率。
C-4:
周期=125us,结构为260x9;
260*9*8*8000=149.760Mbit/s。
C-3:
周期=125us,结构为84x9;
84*9*8*8000=48.384Mbit/s。
C-2:
复帧周期=500us,结构为4x(12x9-2);
4*(12*9-2)*8*2000=6.784Mbit/s。
C-12:
复帧周期=500us结构为4x(4x9-2);
4*(4*9-2)*8*2000=2.176Mbit/s。
C-11复帧周期=500us,结构为4x(3x9-2)。
4*(3*9-2)*8*2000=1.600Mbit/s。
2.31画出下列各种虚容器的结构图并计算出其速率。
VC-4:
周期=125us,结构为261x9;
261*9*8*8000=150.336Mbit/s。
VC-3:
周期=125us,结构为85x9;
85*9*8*8000=48.960Mbit/s。
VC-2:
复帧周期=500us,结构为4x(12x9-1);
4*(12*9-1)*8*2000=6.848Mbit/s。
VC-12:
复帧周期=500us,结构为4x(4x9-1);
4*(4*9-1)*8*2000=2.240Mbit/s。
VC-11:
复帧周期=500us,结构为4x(3x9-1);
4*(3*9-1)*8*2000=1.664Mbit/s。
2.32画出下列各种TU和AU的结构图井计算出其速率。
AU-4:
周期=125us,结构为261x9+9;
(261*9+9)*8*8000=150.912Mbit/s。
AU-3:
周期=125us,结构为87x9+3;
(87*9+3)*8*8000=50.304Mbit/s。
TU-3:
复帧周期=125us,结构为85x9+3;
(85*9+3)*8*8000=49.152Mbit/s。
TU-2:
复帧周期=500us,结构为4x(4x9);
4*(4*9)*8*2000=2.304Mbit/s。
TU-12:
复帧周期=500us,结构为4x(4x9);
4*(4*9)*8*2000=2.304Mbit/s。
TU-11:
复帧周期=500us,结构为4x(3x9);
4*(3*9)*8*2000=1.728Mbit/s。
3.1微波通信常用哪些频段:
频段为300MHz~300GHz,相应的波长为1m~0.1mm。
3.2什么是微波中继通信:
微波中继通信是实现远距离通信,或环绕地球曲面,由于地球曲面的影响以及空间传输的损耗,每隔50公里左右,就需要设置中继站,将电波放大转发而延伸。
3.3为什么要用中继通信方式:
微波传输是沿直线进行的,微波在地面上的传播距离只能局限在视距以内,其视线传播距离取决于发射天线和接收天线的高度。
所以采用中继通信方式,能有效解决这些问题。
3.4有哪些微波转接方式:
再生转接、中频转接和微波转接。
3.5简述微波通信系统的组成和功能:
由发射端、微波信道和接收端三部分构成,信源提供的信号是数字信号,还是模拟信号,最终都将经编码器转变成符合传输要求的数字信号,再经微波通道传输,最后解码器将接收到的信号还原为原始信号传给信宿。
3.6微波信号传播具有哪些特点:
似光性;高频性;穿透性;散射性;抗干扰性;热效应。
3.7微波通信通常采用哪些技术:
语音压缩编码技术、差错控制编码技术。
3.8简述微波通信系统的组成,说明各部分的作用。
由发射端、微波信道和接收端三部分构成,信源提供的信号是数字信号,还是模拟信号,最终都将经编码器转变成符合传输要求的数字信号,再经微波通道传输,最后解码器将接收到的信号还原为原始信号传给信宿。
3.9数字微波通信系统的性能指标有哪些?
数字微波发信系统的性能指标:
工作频段,输出功率,频率稳定度,交调失真,电源效率,谐波抑制度,通频带宽度,非线性指标。
数字微波收信系统的性能指标:
工作频率,噪声系数,通频带,选择性,收信机的最大增益,自动增益控制范围。
3.10简述常用的信道分配方式及各自的特点。
常用的信道分配方式有FDMA、TDMA、CDMA、SDMA。
FDMA:
频分多址,每个用户分配一个发射、接收频率,以频率区分的多址方式;
TDMA:
时分多址,网络中VSAT可以在同一个频率上发射,各自使用分配的不同时隙;
CDMA:
码分多址,各VSAT站可以在同时用相同的频率发射,而采用不同的扩频码区分;
SDMA:
空分多址,因为空间不同(多波束系统),可以共享频率、时隙等;一般与前3个方式共用。
3.11卫星通信常用哪些频段?
超高频(UHF)频段—400/200MHz;微波L频段—1.6/1.5GHz;微波C频段—6.0/4.0GHz;微波X频段—8.0/7.0GHz;微波Ku频段—14.0/12.0GHz和14.0/11.0GHz;微波Ka频段—30/20GHz。
3.12简述微卫星通信系统的组成和功能。
由卫星转发器、发送端地球站和接收端地球站组成。
卫星转发器是卫星中的通信系统,是设在空中的微波中继站,其主要功能是接收来自发端地球站的信号,然后对其进行低噪声放大、混频,再对混频后的信号进行功率放大,最后将处理后的信号送回收端地球站。
天线馈电设备把发射机输出的信号辐射给卫星,同时把卫星发来的电磁波收集起来送到接收设备,收发支路主要是靠馈电设备中的双工器来分离的;发射设备主要是将信道终端设备输出的中频信号变换成射频信号,并把射频信号放大到一定值;接收设备的任务是把接收到的来自卫星转发器的微弱射频信号先进行低噪声放大,然后变频为中频信号供信道终端设备进行解调和其他处理;信道终端设备的基本任务是将用户设备(电话、电话交换机、计算机、传真机等)通过传输线接口输入的信号进行处理,然后将接收设备送来的信号恢复成用户的信号。
3.13简述微卫星地球站各部分的组成和功能。
由天线馈电设备、发射设备、接收设备和信道终端设备组成。
天线馈电设备把发射机输出的信号辐射给卫星,同时把卫星发来的电磁波收集起来送到接收设备,收发支路主要是靠馈电设备中的双工器来分离的;
发射设备主要是将信道终端设备输出的中频信号变换成射频信号,并把射频信号放大到一定值;
接收设备的任务是把接收到的来自卫星转发器的微弱射频信号先进行低噪声放大,然后变频为中频信号供信道终端设备进行解调和其他处理;
信道终端设备的基本任务是将用户设备(电话、电话交换机、计算机、传真机等)通过传输线接口输入的信号进行处理,然后将接收设备送来的信号恢复成用户的信号。
3.14卫星地球站必备的性能指标有哪些?
低噪声性能,高增益,宽频带,外差变频体制。
3.15卫星通信系统的基本特点是什么。
(1)通信距离远,具有全球覆盖能力,能满足陆地上、海洋上、空中、立体化、全方位的多址通信的需求,从而实现真正意义上的全球通信和个人通信,这是卫星移动通信的优势所在;
(2)系统容量大,可提供多种通信业务,从而使通信业务向多样化和综合化方向发展,以满足用户多方面的需求;
(3)在使用静止轨道的同时,也可使用中/低轨道卫星,使业务性能更优良,但在星座设计和技术上更为复杂。
3.16简述VSAT卫星通信网的基本概念。
运行时由大量的微型站和一个大型中枢地球站(HubEarthStation,也称为主站)协同工作,组成VSAT网,用以支持大范围内的双向综合电信和信息业务。
3.17简述VSAT卫星通信网的工作原理。
网中任何一个VSAT小站的入网传送数据都是以分组方式进行传输与交换的。
数据报文在发送之前,先划分成若干个数据段,并加入同步码、地址码、控制码、起始标志以及终止标志等,这样便构成了通常所说的数据分组;到了接收端再将各分组按原来“打包”时的顺序组装起来,最终恢复出原来的数据报文。
3.18卫星通信通常采用哪些技术?
多址技术,信源编码技术,信道编码技术,信号处理技术。
3.19卫星通信系统与微波通信系统有什么异同点?
相同点:
都是微波通信,都需要可视,微波传输,折射,干扰;
不同点;卫星通信近似为理想的自由空间微波传输,而地面微波通信受地形地貌干扰影响比较大;信号覆盖面积不一样,同步轨道卫星可以覆盖地球表面约1/3面积;卫星通信时延比较大;卫星通信的接收信号比较小,地面微波通信接收强;卫星通信可自发自收,多址方式灵活。
3.20多址方式与多路复用的异同点是什么?
相同点:
利用一条信道同时传输多个信号。
不同点:
多址方式用于多路信号在一个网络系统中的选址通信,多路复用用于多路信号的集中传输;多路复用通常在中频或基带实现,通信资源是预先分配给各用户共享;多址方式通常在射频实现,是远程共享通信资源,并在一个系统控制的控制下,按照用户对通信资源的需求,随时动态地改变通信资源的分配。
3.21简述FDM/FM/FDMA的工作原理及特点。
FDM:
在频分复用系统中,信道的可用频带被分成若干个互不交叠的频段,每路信号用其中一个频段传输,用滤波器将它们分别滤出来,然后分别解调接收。
特点:
所有子信道传输的信号以并行的方式工作,每一路信号传输时可不考虑传输时延。
FM:
载波频率被加在调制振荡器的输出上。
载波振荡器是一个带有fc频率的简单的正弦波频率,当调制器发生时,来自调制振荡器的信号,即带有fm频率的正弦波,驱使载波振荡器的频率向上或向下变动。
特点:
抗快衰落能力,抗干扰能力强,可以实现带宽与信噪比的互换。
FDMA:
将移动台发出的信息调制到移动通信频带内的不同载频位置上,这些载频在频率轴上分别排开,互不重叠。
基站可以根据载波频率的不同来识别发射地址,从而完成多址连接。
特点:
每路一个载频;连续传输; FDMA蜂窝移动通信系统是频道受限和干扰受限的系统; FDMA系统需要周密的频率计划,频率分配工作复杂;频率利用率低、系统容量小。
3.22卫星通信中都采用了哪些多址技本?
频分多址(FDMA);空分多址(SDMA);码分多址(CDMA);
3.23卫星通信技术有哪些。
多址技术,DIS技术,回波抑制技术,语音编码技术,差错控制技术,模拟调制技术,数字调制技术。
3.24简要说明下一代卫星通信的发展趋势。
(1)降低小站、主站以及整个通信网的建造和运行费用;
(2)提供数据传输率更高、应用范围更广的业务,其中包括语音、数据、图像以及其他类型的业务;
(3)在操作、管理与维护方面,提供更灵活、更受用户欢迎的网络;
(4)可以与更多类型的用户设备、新型交换设备以及更先进的地面通信网相互连接,从而构成综合业务数字网。
3.25LMDS系统由哪几个部分组成?
使用频段是多少?
基站的覆盖范围有多大?
基础骨干网络、基站、用户端设备以及网管系统。
工作在20GHz~40GHz频率上,被许可的频率是24GHz、28GHz、31GHz、38GHz,主要工作在28GHz频段,基站的覆盖范围是2--5km。
3.26LMDS具有哪些技术特点?
集中控制,上下行不对称,提供Qos保证,全双工通信带宽按需分配,系统容量大。
3.27与传统无线业务相比本地多点分布业务系统(LMDS)具有什么技术特点?
双工方式;多址方式;空中接口与协议;工作频段在20—40GHz;调制方式多,载波带宽为14和28MHz;多扇区蜂窝覆盖方式组网;采用高频微波传输信号;支持动态数据带宽分配;自适应调制;采用上行自动发射功率控制。
3.28LMDS无线接入系统的优势是什么?
工作频带宽、可提供宽带接入;运营商启动资金较少,后期扩容能力强,投资回收快;业务提供速度快;在用户发展方面极具灵活性;可提供质优价廉的多种业务;频率复用度高、系统容量大。
4.1简述GPS定位系统的构成,并说明各部分的作用。
GPS卫星星座,进行全天候、高精度、连续实时的导航定位测量;
地面监控系统,对卫星进行监测和控制,保持各颗卫星处于同一时间标准—GPS时询系统;GPS信号接收机,对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理,并解译出GPS所发送的导航电文和实时地计算出监测站的三维位置、三维速度和时间。
4.2GPS导航电文共有哪几种子帧?
第一子帧包含时钟校正参数及电离层模型改正参数;第二、三子帧为卫星星历表;第四子帧为由字母和数字混合编制的电文;第五子帧是全部24颗卫星的日程表的一部分
4.3简述GPS定位的应用前景。
在大地测量方面,利用GPS技术开展国际联测,建立全球性大地控制网,提供高精度的地心坐标,测定和精化大地水准面。
在工程测量方面,应用GPS静态相对定位技术,布设精密工程控制网,用于城市和矿区油田地面沉降监测、大坝变形、高层建筑变形监测,隧道贯通测量等精密工程,测绘各种比例尺地形图和施工放样等。
在航空摄影测量方面,应用GPS技术进行航测外业控制测量、摄航飞行导航、机载GPS航测等航测成图等。
在地球动力学方面,应用GPS技术于监测南极洲板块运动、青藏高原地壳运动、四川鲜水河地壳断裂运动,建立了中国地壳形变观测网、三峡库区形变观测网、首都圈GPS形变监测网等。
在海洋测绘方面,应用GPS技术于海洋测量、水下地形测量。
4.4简述WGS84大地坐标系。
原点位于地球质心,Z轴指向BIH系统定义的协议地球极(CTP)方向,X轴指向BIH1984.0的零子午面与CTP赤道的交点,Y轴与Z、X轴构成右手坐标系的地固坐标系。
4.5简述GPS定位时间系统与协调世界时UTC之间的区别。
GPS定位时由GPS主控站的高精度原子钟守时与授时。
长采用原子时秒长。
起点:
1980年1月6日0时。
表示方法:
GPS周+一周内的秒数。
UTC:
原子时虽然是秒长均匀的,稳定度很高的时间系统,但其与地球自转无关。
世界时虽不均匀,但与地球自转紧密相关,原子的秒长与世界时的秒长不相等,两者每年相差1秒,如此积累下去两者会越差越大,为了协调原子时与世界时的关系,建立了一种折衷的时间系统称之为协调世界时UTC。
二者的关系GPST=UTC+n×1-19(s);
1980年1月6日0时,n=19,GPST与UTC时相一致。
4.6简述恒星时、真太阳时与平太阳时的区别。
恒星时是以春分点为参考点,同春分点的周日视运动所确定的时间,春分点两次经过地方上子午圈的时间间隔为一恒星日。
平太阳连续两次经过本地子午圏的时间间隔为一平太阳日,包含24个平太阳时。
真太阳时以真正的太阳为参考点,太阳视圆面中心连续两次上中天的时间间隔叫一个真太阳日,一个真太阳日分为24小时。
由于真太阳的运行速度和时角变化率不均匀,不适于作为计量均匀时间的基准。
1个恒星日=1个平太阳日-355.909'’。
真太阳时与平太阳时的时刻之差即为时差。
4.7说明C/A码及P码的产生过程和特点。
C/A码是通过两个10位的移位寄存器G1和G2产生的,即由G1的直接输出和G2的延迟输出异或得到。
特点是码长较短,易于捕获;码元宽度较大,精度较低(粗捕获码)。
P码是用4个12位移位寄存器的伪随机序列产生的。
特点是码长更短,周期长,精度高,用于较精密导航和定位(精码)。
4.8简述GPS定位原理。
绝对定位原理:
以GPS卫星与用户接收机天线之间的几何距离观测量P为基础,并根据卫星的瞬时坐标(XS,YS,ZS),以确定用户接收机天线所对应的点位,即观测站的位置。
相对定位原理:
用两台GPS用户接收机分别安置在基线的两端,并同步观测相同的GPS卫星,以确定基线端点(测站点)在WGS-84坐标系中的相对位置或称基线向量。
4.9说明GPS测量定位中都有哪些误差。
卫星时钟误差;卫星星历误差;电离层延迟误差;对流层延迟误差;多路径误差;接收机钟差;天线相位中心位置偏差。
4.10GPS定位测量中,关于卫星的误差主要包括哪些?
说明它们产生的原因。
与卫星有关的误差包括卫星时钟误差和卫星星历误差,是由于GPS监控部分不能对卫星的时钟频漂做出测量和预测引起的。
4.11GPS定位测量中,电离层延迟和对流层延迅是如何产生的?
需要采取什么措施来削弱影响。
由于受到太阳的强烈辐射,电离层中的大部分气体被电离,从而在电离层中存在大量的自由电子和质子,使进入电离层的卫星信号的传播速度和方向发生变化。
可以尽量选择夜间使用GPS定位测量,或者使基线长度小于20km。
从地面向上大约40km范围内的大气层,该气层中的气体有很强的对流作用,并且含有水滴、冰晶、灰尘等许多杂质,它们对电磁波的传播有着很大的影响。
对对流层采用Hopfield模型、Saastamoinen模型和Marini映射函数模型进行修正。
4.12GPS定位测量中,多路径误差是如何产生的?
应该采取什么措施来削弱影响。
接收机接收的卫星信号,除了直接接收到的卫星信号外,还有可能接收到经周边物体反射的信号,这些信号可能经过一次反射也可能经过多次反射,它们将会使载波观测量产生误差。
选择好的接收环境,尽量避开反射系数大的物体;选择屏
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