电力系统通信技术复习提纲.docx

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电力系统通信技术复习提纲

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《电力系统通信技术》复习提纲

第1章绪论

一、电力系统通信网的特点P4

答：

电力系统通信网的特点是高度的可靠性和实时性；用户分散、容量小、网络复杂。

二、电力调度数据网的组成：

核心层，汇聚层，接入层P5

答：

核心层由国调、6个网调、四川、三峡等9个节点组成；

汇聚层由除四川以外的29个省调节点组成；

接入层由各接入厂站及调度中心业务网组成。

三、电力系统通信技术的发展历程和主要特点P6

答：

1、电力系统通信技术的发展历程有：

（1）20世纪70年代的电力线载波；

（2）80年代的模拟微波90年代的数字微波；（3）目前光纤通信。

2、主要特点是光纤通信：

具有抗电磁干扰能力强、传输容量大、频带宽、传输衰耗小等。

电力系统通信技术的发展趋势可概括为数字化、综合化、宽带化、智能化和个人化。

电力系统通信技术大发展时代已经开始。

电力通信技术主要有以下八种

电力系统通信网主要由传输、交换、终端三大部分组成。

其中传输与交换部分组成通信网络，传输部分为网络的线，交换设备为网络的节点。

1.电力线载波通信：

利用高压输电线作为传输通路的载波通信方式，用于电力系统的调度通信、远动、保护、生产指挥、行政业务通信及各种信息传输。

2.光纤通信是以光波为载波，以光纤为传输媒介的一种通信方式。

3.微波通信是指利用微波（射频）作载波携带信息，通过无线电波空间进行中继（接力）的通信方式。

常用微波通信的频率范围为1～40GHz

4.卫星通信——利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波，从而进行两个或多个地面站之间的通信。

5.移动通信——通信的双方中至少有一方是在移动中进行信息交换的通信方式。

6.现代交换方式有电路交换、分组交换、ATM异步传送模式、帧中继和多协议标记交换（MPLS）技术。

7.现代通信网按功能划分可以分为传输网、支撑网。

8.接入网是由业务节点接口和用户网络接口之间的一系列传送实体（如线路设施和传输设施）组成的

第2章通信基础知识

一、通信系统的主要性能指标

1.信息量的表征P13

答：

离散消息xi携带的信息量为：

2.模拟/数字通信系统分有效性和可靠性指标P14

（1）模拟通信系统的主要性能指标

有效性：

模拟通信系统的有效性指标用传输频带衡量，不同调制方式需要的频带宽度（简称带宽B）也不同，信号的带宽B越小，占用信道带宽越少，在给定信道时容纳的传输路数越多，有效性越好。

可靠性：

模拟通信系统的可靠性指标用接收端的最终输出信号噪声功率比（简称信噪比S/N或SNR—SignalNoiseRatio）衡量，不同调制方式在同样信道信噪比下所得到的最终解调输出信噪比也不同，如调频系统的输出信噪比大于调幅系统，故可靠性比调幅系统好，但调频信号所需传输带宽高于调幅。

（2）数字通信系统的主要性能指标

有效性：

数字通信系统的有效性指标用传输速率衡量，传输速率又分为码元传输速率和信息传输速率。

可靠性：

数字通信系统的可靠性指标用差错概率衡量，差错概率又分为误码率和误信率。

3.传码率和传信率P14

传码率指单位时间能够传送的码元数，单位为波特（Baud）

传信率指单位时间能够传送的平均信息量，单位为bit/s

传码率和传信率的关系：

Rb=RB·log2M比特/秒，RB=Rb/log2M波特

二、信道容量与香农公式（现代通信的基础）P15-16

香农公式是现代通信的基础，实际通信系统在保持一定信道容量C时，根据具体情况解决带宽B（有效性）与信噪比S/N（可靠性）的矛盾与统一。

信道容量C指信道中无差错传输信息的最大速率，分为连续信道的信道容量和离散信道的信道容量。

对于连续信道的信道容量，著名香农公式

式中：

S为信号的功率（W）；B为信道带宽；S/N为信道信噪比；no为噪声功率谱密度。

关于香农公式三要素。

（1）S/N↑→C↑，N→0，则C→∞；

（2）B↑→C↑，但B无限增加时，信道容量趋于定值

；（3）信道容量C一定时，带宽B与信噪比S/N可以互换。

2.系统（信道）带宽和信号带宽的不同P20

系统（信道）带宽指系统的传输能力，信道容许的频率范围；而信号带宽指携带信息的信号的频率分布范围。

三、通信中的调制技术

1.区分线性调制和非线性调制P21、P24

（1）线性调制有AM、DSB、SSB和VSB四种方式，它们的共同特点是调制前后信号频谱只有位置变化。

已调信号频谱与调制信号频谱呈线性关系。

注：

是调制前后信号频谱只有位置变化，呈线性搬移关系（不是线性变换）。

（2）非线性特制又称角度调制，包含调频FM和调相PM两种，实际中FM方式最为常用。

已调信号频谱与调制信号频谱没有线性关系。

2.AM幅度调制的包络检波不失真条件P21

答：

，要求

，称为包络检波不失真条件

3.残留边带调制的残留边带滤波器的特性P24

答：

残留边带滤波器：

在载频处互补对称

4.2ASK，2FSK，2PSK，2DPSK的信号波形，原理P25~26

2ASK原理：

当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。

===========================================

信息传输速率，从而在相同的带宽中传输更多的信息量，有效性提高。

但是随着M增大，接收端判决时信号之间距离变小，误判可能性大，误码率Pe增大，可靠性变差；

6.新技术的了解（QAM，GMSK，OFDM，扩频通信）P30

正交振幅调制（QAM）：

就是一种频谱利用率很高的调制方式，其在中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统等领域得到了广泛应用

高斯最小移频键控（GMSK）：

GMSK调制方式能满足移动通信环境下对邻道干扰的严格要求，它以其良好的性能而被泛欧数字蜂窝移动通信系统（GSM）所采用。

正交频分复用（OFDM）：

OFDM是一种高效调制技术，其基本原理是将发送的数据流分散到许多个子载波上，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的能力。

扩频调制：

扩频系统是将发送的信息扩展到一个很宽的频带上，通常要比发送的信息带宽宽很多。

7.DSB-SC,SSB,VSB的特点

DSB-SC:

节省了载波功率，功率利用率提高

（已调信号中无载波分量，抑制载波）

带宽B=2fm

双边带，上下边带完全对称

SSB:

优点：

具有最窄的传输带宽B=fm，

信道利用率最高

缺点：

电路实现复杂，技术要求高

解调是要求同步误差要小

应用：

载波通信，微波多路通信

VSB:

VSB是一种SSB和DSB之间的折衷方法。

通过附加足够大载波（VSB+C）方法，就可以包络检波解调信号。

综合AM/SSB/VSB三者优点。

广泛用于商用电视广播系统。

四、信源编码和信道编码P31~37

答：

信源编码：

（1）减少码元数目和降低码元速率，即数据压缩。

（2）模拟语音信号数字化，即模拟信号的数字化传输。

（3）脉冲编码调制（PCM）和增量调（ΔM）、ADPCM等。

信道编码:

差错控制，“抗干扰编码”，检错和纠错

1.PCM编码的三个过程P31

答：

抽样、量化和编码三个过程

2.低通抽样定理和带通抽样定理P32

答：

低通抽样定理：

设一个带宽有限模拟信号S（t）的最高频率为

，若抽样频率

，则可以由其抽样信号序列sk（t）无失真地恢复原始信号s（t）。

带通抽样定理：

一个带通信号m（t），其频率限制在

与

之间，带宽为

，若最高频率

为带宽的整数倍，即

，则最小抽样速率fs=2B；若最高频率

不为带宽的整数倍，即fH=nB+kB，0

满足整数倍关系：

nfs=2（nB+kB）

则可以由抽样信号序列sk（t）无失真地恢复原信号s（t）。

式中，B=fH−fL，fH/B=n+k，n为不超过fH/B的最大整数，0≤k<1。

3.信道编码中，纠错编码的基本原理P38

答：

（1）分组码：

表示为（n，k）,n表示码组的长度；k信息的长度；r=n-k表示监督位长度。

几个概念：

码长：

码字中码元的数目10110

码重：

码字中非0数字的数目；3，

码距：

两个等长码字之间对应位不同的数目，有时也称作这两个码字的汉明距离。

11000，10011d=3

最小码距：

在码字集合中全体码字之间距离的最小数值d0。

纠错码的抗干扰能力完全取决于许用码字之间的距离，码的最小距离越大，说明码字间的最小差别越大，抗干扰能力就越强分组码的最小汉明距离为d0

（2）检错和纠错能力

码的最小距离d0直接关系着码的检错和纠错能力；任一（n，k）分组码，若要在码字内满足：

1）当码字用于检测错误时，如果要检测e个错误，则d0≥e+1；

2）当码字用于纠正错误时，如果要纠正t个错误，则d0≥2t+1；

3）若码字用于纠t个错误，同时检e个错误时（e>t），则d0≥t+e+1。

五、数字基带传输系统

1.AMI码，HDB3码的编码和译码原理P43

答：

（1）AMI码是传号交替反转码。

其编码规则是将二进制消息代码“1”（传号）交替地变换为传输码的“+1”和“-1”，而“0”（空号）保持不变。

例如：

消息代码：

100110000000110011

AMI码：

+100–1+10000000-1+100-1+1

（2）HDB3码的全称是3阶高密度双极性码，它是AMI码的一种改进型，其目的是为了保持AMI码的优点而克服其缺点，使连“0”个数不超过3个。

其编码规则如下：

（1）当信码的连“0”个数不超过3时，仍按AMI码的规则编，即传号极性交替。

（2）当连“0”个数超过3时，则将第4个“0”改为非“0”脉冲，记为+V或-V，称之为破坏脉冲。

相邻V码的极性必须交替出现，以确保编好的码中无直流。

（3）为了便于识别，V码的极性应与其前一个非“0”脉冲的极性相同，否则，将四连“0”的第一个“0”更改为与该破坏脉冲相同极性的脉冲，并记为+B或-B；

（4）破坏脉冲之后的传号码极性也要交替。

2.无码间串扰的基带传输特性——奈奎斯特第一准则P44

当数据传输系统的频率响应H（f）满足

，

则可在输出的采样点上消除码间串扰。

显然，理想低通传输函数具有最大的频带利用率，其值为2Baud/Hz。

六、FDM，TDM，CDM，WDM，SDM的基本原理和多址技术P50

频分复用（FDM）指按照频率的不同来复用多路信号的方法。

时分复用（TDM）是利用各信号的抽样值在时间上不相互重叠来达到在同一信道中传输多路信号的一种方法。

码分复用（CDM）系统的全部用户共享一个无线信道，用户信号的区分靠所用码型的不同，目前在移动通信中采用的CDMA蜂窝系统具有扩频通信系统所固有的优点，如抗干扰、抗多径衰落和具有保密性等。

光波分复用（WDM）是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。

多址技术是在同一通信网内各个通信台、站工用同一指定的射频信道，进行相互间的多方通信，这种通信系统就称为多址通信系统。

第3章电力线载波通信

一、电力线载波通信使用频段P52

40~500kHz

二、电力线载波通信耦合装置及主要作用P57

耦合装置（又称结合设备）包括:

线路高频阻波器GZ、耦合电容器C、结合滤波器JL和高频电缆GL/HFC，作用提供高频信号通路电力线高频通道，工频通道。

三、电力线载波通信耦合方式P57

答：

目前电力线载波的耦合方式有：

相—地耦合、相—相耦合和相—地、相—相混合耦合三种方式。

四、电力线载波通信方式P62