《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?卫星通信一一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.移动通信一一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：
l（X）1 lOga
a P（x）
lOg P（Xi）
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— Signal Noise Ratio）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
C Blog2（S 1 S N） Blog2 1 -
n°B
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 CT, N T 0，贝U C TS； （2） B C f ,但B无限增加时，信道容量趋于定值 lim C 1.44 S/n0 ； （3）信道容量 C 一定时，带宽 B 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：SAM(t)
Ao m(t)cos c
t，要求 m(t) max
A，
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
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2ASK原理：当数字基带信号为二进制时，则为二进 制振幅键控。
2FSK原理：正弦载波的频率随二进制基带信号在 f1
和f2两个频率点间变化，则产生二进制移频键控信号 (2FSK 信号)。
图2-30 2P5K信号波形
2PSK原理：当正弦载波的相位随二进制数字基带信
号离散变化时，则产生二进制移相键控 (2PSK)信号。通
常用已调信号载波的 0。和180。分别表示二进制数字
基带信号的1和0。
罔2-31 2DPSK信号哉形
2DPSK原理：在2PSK信号中，信号相位的变化是 以未调正弦载波的相位作为参考，用载波相位的绝对数值 表示数字信息的，所以称为绝对移相。由于
2PSK信号解
调出的二进制基带信号出现反向现象，从而难以实际应 用。为了解决2PSK信号解调过程的反向工作问题，提出 了二进制差分相位键控(2DPSK)。
5?多进制数字调制系统(传信率 Rb/传码率RB/M进制)
P27
由信息传输速率 Rb、码元传输速率 RB和进制数M 之间的关系RB =Rb/log2M可知，在信息传输速率不变的 情况下，通过增加进制数
M ,可以降低码元传输速率，
从而减小信号带宽，节约频带资源，提高系统频带利用率。 由关系式可以看出，在码元传输速率不变的情况下， 通过 增加进制数 M，可以增大信息传输速率，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。 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(△ M)、 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fH ，若抽样频率fs 2fH，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fL 与fH之间，带宽为 B fH fL ,若最高频率fH为带宽 的整数倍，即
fH nB，则最小抽样速率fs=2B ；若最高 频率和不为带宽的整数
倍，即 fH=nB+kB , 0 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, 10011 d=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的而例如： “ 0 '空号)保持不变。 消息代 码：1 0 0 1 10 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 A M I 码: +1 0 0 - +1 0 0 0 0 0 0 0 -1 + 10 0 -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一一奈奎斯特第一准则 P44 当数据传输系统的频率响应 H( f )满足 H (f n T)常数 1 f 1 n 1 2T 2T 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： 相一地耦合、相 —相耦合和相一地、相一相混合耦合三种方式。 四、 电力线载波通信方式 P62 答：电力线载波通信的方式主要由电网结构、 调度关 系和话务量多少等因素决定，一般有定频通信方式、中央 通信方式、变频通信方式三种。目前我国主要采用定频通 信方式和中央通信方式两种。 第4章光纤通信技术 一、 光纤通信的特点和优点 P69 特点：载波频率高；频带宽度宽。 优点：(1)1.容许频带很宽，传输容量很大； (2) 损耗小，中继距离长；(3)重量轻、体积小；(4)抗电磁干 扰性能好；(5)泄漏小，保密性能好;(6)节约金属材料， 有利于资源合理使用 二、 光能量在光纤中传输的必要条件 P71 n1>n2 三、 实用光纤的三种基本类型 P71 答：突变型多模光纤、渐变型多模光纤、单模光纤 四、数值孔径 NA的定义/意义P73 答：定义临界角B c的正弦为数值孔径。 NA表示光纤接收和传输光的能力， NA(或B c)越大， 光纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高。 纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好 ； 五、 光纤传输特性：色散/损耗的定义/意义P74 答：损耗和色散是光纤最重要的传输特性： 六、 后向散射法的描述/意义P75 答：利用与传输光相反方向的瑞利散射光功率来确定 光纤损耗系数的方法，称为后向散射法。 七、 电力特种光缆的种类及类型选择 P78 答：就目前来看，电力特种光缆主要包括： 全介质自 承式光缆ADSS、架空地线复合光缆 OPGW、缠绕式光缆 GWWOP、捆绑式光缆 AL-Lash、相线复合光缆 OPPC。 但主要使用的是 ADSS、OPGW。 八、 主要使用的光源和光检测器的种类 P81 答：半导体激光二极管或称激光器和发光二极管或称 发光 管 九、 光纤通信系统的设计， 最大中继距离的设计因素 P91 答：最大中继距离要受发射机耦合入光纤的功率 PT、 光接收机灵敏度 Pmin、光纤的衰减系数、光纤的色散四 个因素 的影响。 十、SDH与PDH的比较 P94；自愈环网的结构分类 P103 (1) SDH采用世界上统一的标准传输速率等级。 (2) SDH各网络单元的光接口有严格的标准规范。 (3) 在SDH帧结构中，丰富的开销比特用于网络的 运行、 维护和管理，便于实现性能监测、故障检测和定 位、故障报告等管理功能。 (4) 采用数字同步复用技术，其最小的复用单位为 字节，不必进行码速调整， 简化了复接分接的实现设备， 由低速信号复接成高速信号，或从高速信号分出低速信 号，不必逐级进行 (5) 采用数字交叉连接设备 DXC可以对各种端口速 率进行可控的连接配置， 对网络资源进行自动化的调度和 管理，既提高了资源利用率， 又增强了网络的抗毁性和可 靠性。 自愈环结构可分为两大类： 通道倒换环和复用段倒换 环。 第5章微波与卫星通信技术 一、 微波的使用频段特点 P119 (1 )微波频段，受工业、天电和宇宙等外部干扰的影响 很小，使微波通信的传输可靠性提高。 (2 )微波频段占有频带很宽，可以容纳更多的无线电设 备工作。 (3) 微波射束在视距范围内直线、定向传播，天线的两 站间的通信，距离不会太远，一般为 50km。 二、 地面远距离微波通信采用中继方式的原因 P122 (1 )地球是个椭球体，地面是个球面。 (2)无线电波在 空间传播过程中，能量要受到损耗。 三、 一点多址微波通信系统的特点 P135 （1）用于农村电话网的组成部分和城市公用电话网的延 伸 （2）它不适合作为话务量大的中继线使用。当某一外围 站的用户数超过一套设备的最大容量时， 可以利用增加设 备的套数来解决。 （3）除传送电话外，还可提供数据传输，如传真、电传、 电报等。其中对于速率为 4.8kb/s 以下的数据信号，可以 不外接调制、解调器而直接在系统中传送。 四、卫星通信技术的特点 P137 （1）通信距离远，通信成本与 距离无关。 （2） 覆盖面积大，可进行多址通信 （3） 通信容量大，传送的业务种类多。 （4） 信号传输质量高，通信线路稳定可靠 （5） 建立通信电路灵活，机动性好 五、卫星通信的有效全向辐射功率和接收系统的性能因素 PPT （1）静止卫星的发射与控制技术比较复杂。 （ 2）地球的 两极地区为通信盲区， 而且地球的高纬度地区通信效果不 好。（ 3）存在星蚀和日凌中断现象。 （ 4）有较大的信号传 输时延和回波干扰。 第 6 章 移动通信技术 一、移动通信的特点 P144 1. 电波传输特性复杂： （1）多普勒效应； （2）慢衰落－建 筑阻挡；（ 3）快衰落－多径传播； 2. 干扰多而复杂： （ 1）噪声干扰； （2）远近效应； （ 3）邻 道干扰、互调干扰、共频道干扰 3. 组网方式多样灵活： （ 1）对设备要求更为苛刻； （ 2）用 户量大而频率资源有限 二、移动通信的组成 移动通信系统一般由移动台（MS ）、基站（BS）及移动业务 交换中心（ MSC ）组成。 三、 移动通信无线覆盖区结构（大区制和小区制特点） P148 大区制特点是：基站只有一个天 线，架设高、功率大，覆盖半径也大，一般用于集群通信 中。 小区制特点是：使蜂窝用户具有移动性的最重要的特点 PPT 答案 1. 大区制特点： （ 1）信号传输损耗，通信距离有限； （ 2） 覆盖范围 30~50km ，发射功率 50~200W ，天线很高 （＞30m）；（ 3）网络结构简单， 频道数目少， 无需无线交换， 直接与 PSTN 连。 2. 小区制特点： （ 1）频率的利用率高； （ 2）组网灵活； （ 3） 能够有效解决频道数量有限和用户数增大的矛盾。 四、 了解GSM的主要技术特点 P151~152，信道分配方 式 P155 1.GSM 的特点：（1） GSM 的移动台具有漫游功能，可以 实现国际漫游； （2）位置登记： 某区的移动台若进入另一 个区， 则只有经过位置登记后才能使用； （ 3）将呼叫接续 至漫游移动台 2. 信道分配： 每个频道采用 TDMA 方式， 每载波 8 时隙， 即 8 个全速信道， 16 个半速信道； 五、 了解 CDMA 的特点及优点：软容量，软切换，话音 激活 （ 1 ）软容量：在 FDMA 、 TDMA 系统中，当小区服务的 用户数达到最大信道数时， 系统无法再增添一个信号； 此 时若有新的呼叫，该用户只能听到忙音。 （ 2）软切换：指当移动台需要切换时，先与新的基站连 通，再与原基站切断联系， 而不是先切断与原基站的联系 再与新的基站连通。 在切换过程中与原小区和新小区同时 保持通话，以保证电话的畅通。 （ 3）话音激活：典型的全双工双向通话中，每次通话的 占空比小于 35%。在 FDMA 和 TDMA 系统里， 由于通话 停顿等 使重新分配信道存在一定时延， 因此难以利用话音 激活技术。 六、 了解 CDMA 的工作原理 P165 CDMA 的工作原理是：调制和多址连接技术的基础：扩 频通信信号发端： 一高速伪随机码与数字信号相乘， 扩展 信息传输带宽。 收信端： 用相同的伪随机序列与接收信号 相乘，将扩频信号解扩。 伪随机码常常采用 m 序列，这是因为：容易产生，自相 关特性优良（归一化自相关函数只有 1 和-1 ／ K 两个值， K是m序列长度） 七、 比较 FDMA ， GSM， CDMA 的系统容量 P152~ P165 FDMA 系统中，当小区服务的用户数达到最大信道 数时，系统无法再增添一个信号 GSM系统主要采用了时分多址（TDMA）传输技术。 其系统容量大， 通话音质好， 便于数字传输， 可与今后的 综合业务数字网 （ISDN） 兼容， 还具有电子信箱、 短消息业 务等功能。 CDMA系统的信道容量是模拟系统的 10?20倍，是 TDMA 系统的 4 倍。
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