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通信基础知识

 slimfeng 2006-12-17
通信基础知识

1、什么是BORSCHT?  用户电路7功能

模拟用户线电路是适应模拟用户环境而配置的接口,其基本功能有; 
馈电(Battery feed):交换机通过用户线向共电式话机直流馈电; 
过压保护(Overvoltage Protection):防止用户线上的电压冲击或过压而损坏交换机。 
振铃(Ringing):向被叫用户话机馈送铃流。 
监视(Supervision): 借助扫描点监视用户线通断状态,以检测话机的摘机,挂机,拨号脉冲等用户线信号,转送给控制设备,以表示用户的忙闲状态和接续要求。 
编解码(CODEC):利用编码器和解码器(CODEC),滤波器,完成话音信号的模数与数模交换,以与数字交换机的数字交换网络接口 。 

混合(Hybrid):进行用户线的2/4线转换,以满足编解码与数字交换对四线传输的要求。 
测试(Test):提供测试端口,进行用户电路的测试。 
这7种功能常用第一个字母组成的缩写词(BORSCHT)代表。对于模拟程控交换机,不需要编解码功能;而在数字程控交换机中,除某些特定应用的小型交换机利用增量调制方式外,其它大部分均采用PCM编解码方式。数字用户线电路是为适应数字用户环境而设置的接口,它主要用来通过线路适配器(LAM)或数字话机(SOPHO-SET)与各种数据终端设备(DTE)如计算机,打印机,VDU,电传相连。 
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2、什么是WIFI?
    WIFI全称Wireless Fidelity,又称802.11b标准,它的最大优点就是传输速度较高,可以达到11Mbps,另外它的有效距离也很长,同时也与已有的各种802.11 DSSS设备兼容。今夏最流行的笔记本电脑技术——迅驰技术就是基于该标准的,无线上网已经成为现实。
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3、基带信号:原始电信号;频谱从零频附近开始,如语音信号为300-3400Hz,图像信号为0-6MHz
     频带信号:经过调制后的信号;三个特征,1、携带信息2、适合在信道中传输3、频谱具有带通形式且中心频率远离零频
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纳秒,时间单位,符号ns(英语:nanosecond ).
1纳秒等于十亿分之一秒(10-9秒)
微秒,时间单位,符号μs(英语:microsecond ).
1微秒等于一百万分之一秒(10-6秒)
毫秒,时间单位,符号ms(英语:millisecond ).
1毫秒等于一千分之一秒(10-3秒)
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什么是FER?
帧误码率FER定义接收器的性能。
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什么是CDMA软切换?它与硬切换有什么分别?

移动通讯是建立在移动之中的。有了频率的复用,必然带来移动中的频率切换问题,一个网络质量的好坏在无线方面主要表现在掉话、频率丢失等指标上,切换方式将对这些指标产生影响。通过下面软切换和硬切换方法的比较,孰优孰劣,我们能得出结论。

硬切换

在FDMA和TDMA系统中,所有的切换都是硬切换。当切换发生时,手机总是先释放原基站的信道,然后才能获得新基站分配的信道,是一个"释放-建立"的过程,切换过程发生在两个基站过度区域或扇区之间,两个基站或扇区是一种竞争的关系。

如果在一定区域里两基站信号强度剧烈变化,手机就会在两个基站间来回切换,产生所谓的"乒乓效应"。这样一方面给交换系统增加了负担,另一方面也增加了掉话的可能性。

软切换

在CDMA系统中,切换的情况有所不同。当一部手机处于切换状态下,同时将会有两个甚至更多的基站对它进行监测,系统中的基站控制器将逐帧比较来自各个基站的有关这部手机的信号质量报告,并选用最好的一帧。

可见CDMA的切换是一个"建立-比较-释放"的过程,我们称这种切换为软切换,以区别与FDMA、TDMA中的切换。软切换可以是同一基站控制器下的不同基站或不同基站控制器下不同基站之间发生的切换。
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什么是IS95?
事实上,IS95是一个标准系列。目前,它包括IS95、IS95A、TSB74、J-STD-008、IS95B和IS2000等标准。IS95是这个系列中最早发布的标准。IS95A是一个普遍使用的标准。在IS95A发布以后,北美TIA又对它进行了修改,以扩展其功能。为了能够支持13K的话音编码器,发展了TSB74。为了在PCS频段使用IS95,发展了J-STD-008。在1998年初,TIA将上述几个标准综合在一起,并增加了许多新的功能,发布了新的标准ANSI-95B,并使它升级了美国国家标准。1999年,为了发展第三代移动通信,又在IS95的基础上开发了IS-2000的标准。
围绕着IS95这个核心,还有其它一些标准,如话音编码标准IS96,IS127EVRC,IS73313K话音编码器等。
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CDMA常用术语 
■ Code Division Multiple Access (CDMA) 码分多址 
  一种扩频多址数字式通信技术,通过独特的代码序列建立信道。
CDMA2000的3G通信网络主要由核心网(CN),CDMA2000基站控制器(BSC)和基站收发系统(BTS)构成。一个BSC可以带若干基站,每个BTS可以带若干扇区载频,BTS通过Abis接口与BSC相连,BSC通过A1,A2,A5接口与移动交换中心(MSC)相连,而 BSC与BSC之间采用A3、A7接口,BSC和BTS构成接入网子系统BSS。 
■ Access Channel 选址信道 
  用户站用来与基站通信的反向码分多址信道。选址信道用于呼出、寻呼应答和登记等简短信号消息交换。 
■ CDMA Channel 码分多址信道 
  基站和用户站在指定的码分多址频率分配范围内进行传输的频道。 
■ Code Channel 代码信道 
  前向码分多址信道的分信道。前向码分多址信道包括64条代码信道。0号代码信道被指定为导频信道。1至7号代码信道可被指定为寻呼信道或业务信道。32号代码信道可被指定为同步信道或业务信道。其余的代码信道则可被指定为业务信道。 
■ Forward CDMA Channel 前向码分多址信道 
  从基站到用户站的码分多址信道。前向码分多址信道包含在指定的码分多址频率上利用特定导频时间偏移发射的一条或多条代码信道。这些代码信道是导频信道、同步信道、寻呼信道和业务信道。 
■ Forward Traffic Channel 前向业务信道 
  从基站到用户站传输用户业务和信令信号的代码信道。 
■ Handoff 切换 
  从一个基站向另一个基站转移用户站通信之动作。硬切换的特点是,通信信道短暂中断。软切换的特点是,一个以上的基站同时与同一个用户站保持通信。 
■ Paging Channel 寻呼信道 
前向码分多址信道中的一种代码信道,用于从基站向用户站传输控制信息和寻呼信息。 
■ Paging 寻呼 
  有人向用户站呼叫时,寻找该用户站之动作。 
■ Pilot Channel 导频信道 
  每个码分多址基站连续发射的未调制直接序列扩频信号。导频信道使得用户站能够获得前向码分多址信道时限,提供相干解调相位参考,并且为各基站提供信号强度比较手段籍以确定何时进行切换。 
■ Reverse CDMA Channel 反向码分多址信道 
  从用户站到基站的码分多址信道。从基站的角度来看,反向码分多址信道是某个码分多址分配频率上所有用户站的发射信道之和。 
■ Reverse Link Power Control 反向链路功率控制 
  一种程序,可确保所有的用户信号皆按其设定功率到达基站。 
■ Reverse Traffic Channel 反向业务信道 
  从一个用户站向一个或几个基站传输用户业务和信令信号的反向码分多址信道。 
■ Sync Channel 同步信道 
  前向码分多址信道中的32号代码信道,向用户传输同步信息。 
■ Traffic Channel 业务信道 
  用户站和基站之间的通信通路,用于用户业务和信令信号传输。业务信道实际上包括成对的前向业务信道和反向业务信道 
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什么是伪随机序列(PN序列Pseudorandom Noise)?(伪噪声)
   就是将基本的传输序列进行伪代码的处理后的序列。扩频通讯中主要是伪随机序列应用。扩频通讯中,抗干扰、抗多径、抗截获、多址性等特点都与PN序列密切相关。
cdma系统中,伪随机序列(PN)用于数据的加扰和扩谱调制。在传送数据之前,把数据序列转化成“随机的”,类似于噪声的形式,从而实现数据加扰。接收机再用PN码把被加扰的序列恢复成原始数据序列。
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什么是NTSC 、PAL?

NTSC和PAL归根到底只是两种不同的视频格式,其主要差别在于NTSC每秒是60场而PAL每秒是50场,由于现在的电视都采取隔行模式,所以NTSC每秒可以得到30个完整的视频帧,而PAL每秒可以得到25个完整的视频帧。

这每秒一帧的细微差别在DVD的表现上会有什么区别呢?众所周知,电影胶片的速度是每秒24帧,而PAL制的DVD每秒就会比胶片多放一帧,也就是说同一部电影,PAL的放映速度会比胶片提高1/24;那NTSC每秒可以得到30个视频帧,是不是会比PAL来得更快呢?其实不然,NTSC采取了3-2PULLDOWN技术把电影转成每秒30帧。相同长度的电影,NTSC和PAL的放映时间换算是:NTSC时间 X 24/25 = PAL时间。

如果照这么看的话,PAL似乎比NTSC相差很多,但其实这里面还有一个关键性因素:PAL是625行的,而NTSC是525行的,也就是说:PAL的线数来得比NTSC更高,这也就是为什么有的碟友更推荐PAL的理由:行数高了,清晰度不也就高了嘛。

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采样定理
当对一个信号进行采样时, 采样频率必须大于该信号带宽的两倍以上才能确保从采样值完全重构原来的信号.
定理涉及了几个概念, 包括"采样”,“采样频率",“带宽"和"完全重构". 首先, "采样”在这里指的是理想采样, 即直接记录信号在某时间点的精确取值. 所以说, 采样定理只涉及到了从连续信号到离散信号的理想采样过程, 而未涉及到对测量值的量化过程. 其次, “采样频率"指单位时间内的采样点数, 它还暗示了这里讨论的采样是一种周期性的操作, 非周期性采样不在它讨论的范围之内. 第三,“带宽"是一个信号的一种频域参数. 这里不得不提到"傅立叶分析"这种数学方法. 极简略地说, 满足某种数学条件的一个随时间变化的信号(现实中的物理信号大多满足该条件), 或称时域信号, 可以被变换成一个随频率变化的信号(或称频域信号), 这对时域信号和频域信号之间的关系是通过由傅立叶提出的变换和反变换计算方法确定的. 时域信号和频域信号其实是对同一物理测度从不同角度各自完备的表述. 当通常的时域信号被变换到频域内时, 它取值不为零的部分所跨越的频率范围就是这个信号的带宽. 定理中关于带宽的表述有时会被误用成"信号最高频率的两倍", 因为对于具有低通性质的信号来说, 其通带最高截止频率和带宽是一至的. 还好, 这个误解对语音处理的影响不是很大. 第四, 所谓"完全重构"指的是给定了前面条件下得到的精确采样值, 数学上可以精确地计算出原来连续信号中任何一个时间点的信号值. 其实, 从定理的数学证明中可以顺带推出用来"完全重构"原始信号的数学公式(即Nyquist-Shannon差值公式). 值得注意的是, 这个公式在数字计算机上是不可能精确实现的, 至少因为其中所使用的一族函数在时域内是无限长的.
根据采样定理,最低采样频率必须是信号频率的两倍。反过来说,如果给定了采样频率,那么能够正确显示信号而不发生畸变的最大频率叫做恩奎斯特频率,它是采样频率的一半。如果信号中包含频率高于奈奎斯特频率的成分,信号将在直流和恩奎斯特频率之间畸变。
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离散傅立叶变换(Discrete Fourier Transform--DFT)

傅立叶认为任何连续的周期信号可被适当选择的正弦信号波的总和所描述。取一个连续的周期信号并把它转换为一族正弦波被定义为进行一个傅立叶变换。
傅立叶变换是把时域数学模型变成频域数学模型进行分析。
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时域就是“时间域”横轴为时间,频域就是“频普域”横轴为频率
我们分析一个信号可以在时域上分析,看看随时间的变化,信号是怎样的,此时信号是时间的函数,可以写成f(t);同时我们可以在频域上进行分析信号,一般来讲信号包含各种频率分量,比如函数3sin(5t),这个函数在频域上来看就是在5这个频率上幅度为3,其他频率幅度为0,其他信号也是可以这样理解,只是在不同的频率上幅度不同而已,我们将信号在频域上的函数记为F(ω), ω为频率, f(t)和F(ω)可以通过数学工具来变换,这个工具就是我上面说得傅立叶分析。
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什么是μ律压扩和A律压扩?
μ律(m-Law)压扩主要用在北美和日本等地区的数字电话通信中。m为确定压缩量的参数,它反映最大量化间隔和最小量化间隔之比,通常取100≤m≤500。由于m律压扩的输入和输出关系是对数关系,所以这种编码又称为对数PCM。 A律(A-Law)压扩主要用在欧洲和中国大陆等地区的数字电话通信中。A为确定压缩量的参数,它反映最大量化间隔和最小量化间隔之比。A律压扩的前一部分是线性的,其余部分与μ律压扩相同。
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量化原理

量化输入值的动态范围很大,需要以多的比特数表示一个数值,量化输出只能取有限个整数,称作量化级,希望量化后的数值用较少的比特数便可表示。每个量化输入被强行归一到与其接近的某个输出,即量化到某个级。量化处理总是把一批输入,量化到一个输出级上,所以量化处理是一个多对一的处理过程,是个不可逆过程,量化处理中有信息丢失,或者说,会引起量化误差(量化噪声)。
 
矢量量化

矢量量化编码是近年来图像、语音信号编码技术中颇为流行的一种新型量化编码方法。矢量量化编码方法一般是有失真编码方法。矢量量化的名字是相对于标量量化而提出的。对于PCM数据,一个数一个数地进行量化叫标量量化。若对这些数据分组,每组K个数构成一个K维矢量,然后以矢量为单元,逐个矢量进行量化,称矢量量化。
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线性预测编码:
线性预测编码 是Linear Predictive Coding的缩写。LPC语音编码是最基本的低速率语音编码方法,LPC语音编码的基础是语音产生模型,在这个模型中,语音是由激励信号激励一个自适应滤波器(即LPC滤波器)而产生。LPC滤波器的参数是通过线性预测的方法,即用过去的样值预测当前样值提取的。美国联邦标准FS1015的2.4kbit/s,LPC-10和LPC-10e就是LPC语音编码的典型例子,主要用于电话线上的窄带语音保密通信。
语音的线性预测,其基本思想是:主要信号的每个取样值,可以用它过去的若干个取样值的加权和(线性组合)来表示;各加权系数的确定原则是使预测误差的均方值最小(即遵循所谓最小均方准则)。预测误差的定义为真实取样值与预测值之差。如果利用过去P个取样值来进行预测,称为P阶线性预测。线性预测是表示语音信号波形的重要方法之一,有很广泛的应用。用其能够以少数低信息率的时变参数来表示语音信号波形还能够对语音参数(如基音频率、共振峰、功率谱等)进行精确有估计,具体方法常采用 Levinsion-Durbim
语音信号的分帧是通过可移动的有限长度窗口进行加权的方法来实现的。图中,窗口为矩形窗(长度为N),xj(n)表示从离散信号x(n)取出的第j帧的短时信号。当然,也可以采用其它形式的窗口来进行分帧处理。一般,我们把乘以窗函数后取出的短时语音区间部分称为帧,这个区间的长度称为帧长,而使这个区间移动的周期称为帧周期。
3几种典型的窗函数
(1)矩形窗                 1  (0≤n≤N-1)
                 wR(n)=                                   
                            0  ( Other
(2)汉明窗(Hamming)
        0.54 – 0.46COS(2πn/(N-1))  (0≤n≤N-1)

   wH(n)  =                                                                          0  ( Other

(3)哈宁窗(Hanning)
         0.50 – 0.50COS(2πn/(N-1))  (0≤n≤N-1)

     wH’(n)               =                                                 0  ( Other
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熵的概念
香农理论的重要特征是熵(entropy)的概念,他证明熵与信息内容的不确定程度有等价关系。熵曾经是波尔兹曼在热力学第二定律引入的概念,我们可以把它理解为分子运动的混乱度。信息熵也有类似意义,例如在中文信息处理时,汉字的静态平均信息熵比较大,中文是9.65比特,英文是4.03比特。这表明中文的复杂程度高于英文,反映了中文词义丰富、行文简练,但处理难度也大。信息熵大,意味着不确定性也大。因此我们应该深入研究,以寻求中文信息处理的深层突破。不能盲目认为汉字是世界上最优美的文字,从而引申出汉字最容易处理的错误结论。
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增益
就是指当线路上的信号不够强,而其他电噪声有可能对通话造成影响时,增强有用信号的过程,一般可分为人工检测增益和自动控制增益。现代通信技术的发展,使得现有的产品几乎全为自动控制增益的产品,人工增益的几乎已经不在生产了。 
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回波抵消器
用于消除混合线圈泄露到接受途径的发送信号,消除拖尾影响及直流漂移,用来分开两个传输方向上传输的信号,以实现全双工工作模式。

回波抵消器的核心是一个自适应滤波器,这个自适应滤波器可以利用receive-in端的参考信号来估计回波的值,然后将混有回波的信号减去估计的回波值,估计的回波和真实回波的差越小,回波抵消的效果就越好。自适应滤波器的作用就是模仿出一个类似于真实的反射路径(echo path)的环境,而它能够在多长时间内使自己估计出的回波接近真实回波(差的能量小于一个规定值)。这种利用估计值和真实值的差的能量(平方)作为衡量误差的手段并利用其来进行自适应的方法称为LMS(最小均方误差法),这是回波抵消器最常用的自适应方法的基础。G.168建议中对回波抵消器的性能做了一系列规定,它们的总的要求基本上可以概括为以下几项:
1) 收敛速度快; 
2)single talk时返回的输出回波电平低; 
3)double talk的检测准确; 
4) double talk时很少发生不能收敛; 
5)在传真(facsimile)业务和低速(<9.6kbit/s)话音频段数据传输业务中能正确使用。
回波抵消技术 它是在二线传输的两个方向上同时间、同频谱的占用线路。在线路上两个方向传输的信号是完全混合在一起的,为了分开收、发两线,一般是采用混合电路,即将2/4线变换器。回波抵消技术用来抵消由于混合平衡网络误差而汇漏的发送信号以及由于线路阻抗不匹配引起反射的本端发送信号。利用回波抵消技术,就可以实现信号的二线全双工数字传输。利用回波抵消技术,可达到的传输距离要长些,如采用0.4mm线径时,一般距离为4km;采用0.5mm线径时,一般距离为5-6km。目前,由于微电技术及大规模集成电路的发展,回波抵消器都进行大规模集成或超大规模集成。因此,回波抵消技术也已经数字化了。     高速自适应滤波技术 回波抵消技术中的回波抵消器采用高速自适应滤波器,根据从本端发送支路引入的部分发送信号,来消除接收信号中的本端发送信号产生的回波,也就是将回波从接收信号中消除。这种技术实际上是一种对码间干扰的自适应均衡技术,它是一种数字滤波器,其目的是为了消除码间干扰。
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 宽带本是一个相对于窄带而言的电信技术术语,主要是指网络中用户享用业务的带宽。什么是宽带、什么是窄带则又是一个相对的概念,可能 今天认为是窄带的带宽10年前已经是宽带了,而今天认为是宽带的带宽用不了几年又会被认为是窄带了,但就目前而言,业内比较认同的是 将终端用户能够享用的384kb/s以上的业务带宽界定为“宽带”,将64~384kb/s的业务带宽界定为“ 亚宽带”。
::URL::http://www./
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所谓切换,是指当移动台在通话过程中从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区,或者由于外界干扰而造成通话质量下降时,必须改变原有的话音信道而转接到一条新的空闲话音信道上去,以继续保持通话的过程。它是移动通信系统中一项非常重要的技术,正确认识及理解切换对我们的日常维护有网络优化会起到很重要的作用。
移动台辅助切换(MAHO)可以说是网络控制切换(NCHO)的一种演化,网络要求移动台测量周围端口的信号强度并报告给旧端口,然后由网络来判断是否切换和切换到哪个端口。因此MAHO是通过移动台测量通信链路,而由网络控制切换,在切换过程中移动台和网络同时参与切换,移动台负责测量,网络负责判决。目前的GSM及CDMA系统均采用这种切换控制,即由移动台监测判决,由交换中心控制完成。
Mobile Assisted Handoff--移动辅助切换,数字模式的移动台在基站的指示下测量特定的RF信道的信号质量的过程,这些测试结果根据要求传到基站以辅助切换过程。
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在SDH原理学习中遇到如下问题

在140Mb/sPDH信号复用进STM-N信号过程中。当将VC4信号包封进AU-4结构时。由于VC4速率和AU-4包封速率不一致时。即货物装载速率和火车等待装载的时间(STM-N帧周期125us)不一致时,使货物在车厢内的位置“浮动”。所以在VC4前加一个AU-PTR定位VC4位置。我不能理解货物位置“浮动”这个现象。是否可理解为AU-4包封速率(装载速率)赶不上VC4传送速率。使部分VC4信号不能装上STM-N这列货车。货车装不满。因为VC4是STM-1的净负荷部分。即净负荷部分装不满。而STM-N信号是从左到右一行一行的以字节为单位传送。由于可装上多少VC4信号此时不确定。即第一个字节在STM-N中的位置不确定。所以出现“浮动“。故需AU-PTR定位第一个字节位置。此时未填满部分怎么处理?谢谢!

2.5G系统,RSOH监控的是整个STM-16的信号传输状态;MSOH监控的是STM-16中每一个STM-1信号的传输状态;POH则是监控每一个STM-1中每一个打包了的低速支路信号(例如2Mbit/s)的传输状态。 
  
对于STM-1  RSOH、MSOH、POH分别监控的是什么?谢谢!!! 
RSOH长度3×9×N; 
 MSOH长度5×9×N; 
 其中N就是STM-N中数值,当STM-16时,有16个5×9字节MSOH分别监控每一个STM-1的信号质量,当STM-1时,只有1×9字节MSOH监控这一个STM-1信号质量。 
 STM-N实际上就是N个STM-1信号的间插复用合成的!
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随路信令CAS        Channel Associated Signaling 
公共信道信令方式CCS  Common Channel Signalling  有专门的信令通道

关于载波,载频以及那个扇区的概念问题,具体化是什么呢?
我们可以用GSM系统为例进行讲解。

GSM系统的上行和下行频段被细划分成200KHz带宽的频段,每个频段是一个绝对射频信道。
对这些绝对射频信道进行编号,而编号就用绝对射频信道号表示。
当然,绝对射频信道号也可以用来标识某个绝对射频信道。我们常称绝对射频信道号为一个载波或一个频点。 (楼主称为载频也是可以的。)
一个蜂窝可以被分裂成为三个120度的扇区,也可以被分裂成六个60度的扇区。
扇区的概念就是这么来的,之所以要分裂蜂窝,可能是因为这个地区话务量太大,需要进行再次的频率复用。


对于FDMA、TDMA、CDMA的区别,当然我们可以从理论上、从频域分割、时域分割的角度去讲,但是,如果不是学通信专业的,他根本不懂什么是频域、时域,这样讲对他就没有效果。怎么办呢?换个角度,采用类比法:比如我们需要会议室,我们可以把一大块地方用挡板隔离成一个一个会议室,给无线产品线3个、交换产品线3个、传输产品线3个,这就相当于FDMA:不同用户独占一个频率的资源。当然,大家都知道,这样做会造成每天都有一些会议室空着,没人用,浪费资源;怎么提高利用率?不按产品线分,9个会议室统一管理:谁用谁预定!这就相当于TDMA:不同用户在不同时间占用一个资源。资源利用率还能不能提高?当然可以!拆掉挡板,就这么大一块地方,谁爱来开会谁就来。当然,每一伙人都要把自己的声音压低,不能干扰别人,这就是CDMA!而且,CDMA的特性也体现出来了:干扰受限系统(大家都要进行“功率控制”)、具有软容量(增加1~2人还可以忍受)。

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