【正文】 平面導(dǎo)體 PC絕緣材料 接地板 (b) (a) (a) 微帶線 (b) 矩形波導(dǎo) 圖 微帶線和矩形波導(dǎo) 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 6. 光纖 光纖（ Optical Fiber）是由中心的纖芯和外圍的包層同軸組成的圓柱形細(xì)絲，其結(jié)構(gòu)圖見圖 。在印制電路板 (PC， Printed Circuit)上使用銅線構(gòu)成的特殊傳輸線稱為微帶線或帶狀線，已在 PC板上被用于元件的連接。 圖 ，外部導(dǎo)體是柔韌的編織物，并與中心導(dǎo)體同軸，絕緣體是固態(tài)絕緣聚乙烯材料，以保證內(nèi)外導(dǎo)體的電隔離。 3. 雙絞線 雙絞線電纜是由兩根絕緣的導(dǎo)體扭絞封裝在一個(gè)絕緣外套中而形成的一種傳輸介質(zhì)，通常以對(duì)為單位，并把它作為電纜的內(nèi)核，根據(jù)用途不同，其芯線要覆以不同的護(hù)套。 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 導(dǎo)體 固定絕緣材料 （ a）架空明線 （ b）平行雙線電纜 圖 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 2. 對(duì)稱電纜 對(duì)稱電纜是由若干條扭絞成對(duì)（或組）的導(dǎo)電芯線加絕緣層組合而成的纜芯，在纜芯外面加上金屬編織物。它主要由導(dǎo)線、電桿、線擔(dān)、隔電子和拉線等組成，如圖 (a)所示。 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 有線傳輸信道 有線信道的電磁能量被約束在某種傳輸線上傳輸，包括平行導(dǎo)體傳輸線、同軸電纜傳輸線、微帶傳輸線、波導(dǎo)傳輸線、光纖傳輸線等。 抖動(dòng)現(xiàn)象如圖 : 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 圖 抖動(dòng)容限一般是用峰 — 峰抖動(dòng) Jpp來描述的。 當(dāng)每個(gè)再生中繼段誤碼率相同時(shí)，即都為，則 m個(gè)再生中繼段的誤碼率為： () e B ieB mPP ?⑤ 抖動(dòng)容限。 在實(shí)際的數(shù)字通信系統(tǒng)中，含有多個(gè)再生中繼段，則一個(gè)傳輸系統(tǒng)的誤碼率，應(yīng)與每個(gè)再生中繼段的誤碼率相關(guān)，即具有累積特性。 e nP l im? ? ??產(chǎn) 生 錯(cuò) 誤 碼 元 （ 個(gè) 數(shù) ）傳 輸 的 總 碼 元 （ 個(gè) 數(shù) ）() 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 例 某數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸“ 1”和“ 0”等概率的碼元，則每碼元含有的信息量為 1bit。由于通信系 統(tǒng)中噪聲、串音及碼間干擾以及其它突發(fā)因素的影響，當(dāng)干擾幅度超過脈 沖信號(hào)再 生判決的某一門限值時(shí)，將會(huì)造成誤判成為誤碼，如圖 。 ④ 誤碼率。傳輸?shù)乃俾视撸加玫男诺李l帶愈寬。其轉(zhuǎn)換公式為： Mff Bb 2lo g? () 式中， fb為信息傳輸速率 (二進(jìn)制傳輸速率 )； fB表示波特?cái)?shù) (消息速率 )， 其單位為波特（ Bd，或 Baud）； M為符號(hào)進(jìn)制數(shù) (碼元進(jìn)制數(shù) ) 例 已知某系統(tǒng)的碼元傳輸速率為 600 Baud，如果系統(tǒng)傳輸二進(jìn)制和 四進(jìn)制碼元時(shí)對(duì)應(yīng)的信息速率分別為多少？ 解 二進(jìn)制碼元時(shí)， M = 2，代入公式（ ）計(jì)算出信息傳輸速率 fb = 600 bit/s；四進(jìn)制碼元時(shí)， M = 4，信息傳輸速率 fb = 1200 b/s。它是指單位時(shí)間 (每秒 )所傳輸?shù)拇a元數(shù)目，其單位稱為波特。 例 某數(shù)字通信系統(tǒng)，它每秒鐘傳輸 2048 103個(gè)二進(jìn)制碼元，則它的信息傳輸速率為多少？ 解 該系統(tǒng)信息佶速率為： fb=2048 103比特 /秒。 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 2) 數(shù)字傳輸系統(tǒng)性能指標(biāo) 從數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)慕嵌壬峡?，?shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)分為有效性和可靠性指標(biāo)，其中有效性指標(biāo)常用信息傳輸速率、碼元傳輸速率 (符號(hào)速率 )、頻帶利用率等表示，可靠性指標(biāo)常用誤碼率和抖動(dòng)容限表示。通信設(shè)備工作時(shí)，處于強(qiáng)電磁環(huán)境中，一方面受到自然界雷電、太陽黑子活動(dòng)等引起的電磁暴；另一方面受其它無線電設(shè)備發(fā)射電磁波，市電 50Hz信號(hào)的干擾。以上兩種噪聲是不可避免的，只能通過改良通信設(shè)備的工藝來避免或改善。 ① 統(tǒng)內(nèi)部噪聲。 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 相位抖動(dòng)也會(huì)引起信號(hào)的畸變和失真，是一種線性畸變，通信系統(tǒng)可以采用“均衡”措施補(bǔ)償。 幅度衰減是指信道對(duì)不同頻率信號(hào)的幅度衰減變化。 dB=10 () Plg P入出《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 在通信系統(tǒng)中，信號(hào)其傳輸一般用相對(duì)電平來表示，如果上式中參考點(diǎn)為 Po，輸出點(diǎn)為 Pi，若 P0的單位用 mw表示，則電平為 dBm，稱dB毫瓦，如 P單位用 W表示，則電平為 dBW或稱為 dB瓦。 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) （ 3）信道的衰減與失真 在信道中傳遞的信號(hào)，由于介質(zhì)的特性，信號(hào)傳輸中必然會(huì)產(chǎn)生能量的損失，這種能量的損失，我們稱之這衰減或衰耗 。 無線通信所用的電磁波，根據(jù)頻率的高低，或波長(zhǎng)的長(zhǎng)短，頻段劃分如表 ，我們通常所說的微波是指頻率在 — 3GHz范圍的電磁波。常用無線信道的通信方式有：調(diào)幅、調(diào)頻廣播、無線電視、微波通信、衛(wèi)星通信、移動(dòng)電話、無線尋呼等。 2）相頻傳輸特性：是信道在各頻率下的相位移與頻率的關(guān)系曲線，它將影響被傳輸信號(hào)的相位移。 （ 1） 有線信道的傳輸特性 1) 幅頻傳輸特性：是信道在各頻率下的衰耗與頻率的關(guān)系曲線，它將影響信號(hào)的幅度衰減量。 解 根據(jù)信息容量的香農(nóng)極限公式， C = 3400?log2 (1+1000) = kb/s，這個(gè)值就是該信道傳輸信息的理論極限速率值 。信道容量受“三要素” — B、n0和 S的限制，只要這三要素確定，信道容量就確定。數(shù)學(xué)上，香農(nóng)信息容量極限表述為 : )1(lo g 2 NSBC ??? （ ） 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 其中， C為信息容量 (b/s)， B為帶寬 (Hz)， S/N為信號(hào)與噪聲的功率之比，簡(jiǎn)稱信噪比（無單位），其中 N = n0?B， n0為噪聲單邊功率譜密度。 解 根據(jù)哈特律公式，當(dāng) t = 1s時(shí)，系統(tǒng)信息容量為 C = 150?106?1 = ?108 b/s；當(dāng) t = 60s（ 1分鐘）時(shí)，系統(tǒng)信息容量為 C = 150?106?60 = 9?109 b/s。上式說明信 息容量是系統(tǒng)帶寬和傳輸時(shí)間的線性函數(shù)并與兩者直接成正比。哈特萊定律簡(jiǎn)單地說明，帶寬愈寬，傳輸時(shí)間愈長(zhǎng)，能夠通過該系統(tǒng)傳送的信息就愈多。簡(jiǎn)而言之，信息容量可以是系統(tǒng)容納的用戶數(shù)目或系統(tǒng)交換、傳輸及處理的信息比特?cái)?shù)。 接收端的接收設(shè)備與發(fā)送設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能相反，是將從信道接收的信 號(hào)相應(yīng)地恢復(fù)、還原成終端設(shè)備能識(shí)別信號(hào)的設(shè)備。 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 發(fā)送設(shè)備 信道 接收設(shè)備 信息源 受信者 發(fā)送端 接收端 噪聲源 圖 通信系統(tǒng)的基本模型 信息源是產(chǎn)生消息的源?！?通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 信息傳輸和信道 傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 多路信號(hào)傳輸技術(shù) 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 信息傳輸和信道 信息傳輸?shù)幕靖拍? 1. 信道 信道是信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ?。從系統(tǒng)的角度看，通信系統(tǒng)一般由信源、信道、信宿、發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備和噪聲源組成，如圖 所示。 發(fā)送設(shè)備是將信源端送出的信號(hào)變換或匹配成適合于特定信道介質(zhì) 傳輸信號(hào)的設(shè)備。 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 2. 信息容量 信息容量是在一個(gè)給定時(shí)間內(nèi)，通過一個(gè)通信系統(tǒng)可以傳輸多少信息的一種度量。 1920年貝爾電話實(shí)驗(yàn)室的哈特萊 (R． Hartley)推導(dǎo)出了帶寬、傳輸時(shí)間和信息容量之間的關(guān)系。數(shù)學(xué)上，哈特萊定律表達(dá)如下： tBC ?? 其中， C為信息容量， B為系統(tǒng)帶寬 (Hz)， t為傳輸時(shí)間 (s)。 tBC ?? () 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 例 已知某系統(tǒng)的系統(tǒng)帶寬為 150MHz，分別在 1秒和 1分鐘時(shí)間內(nèi)的傳輸信息量。 那么如果增大帶寬 B，能否使 C一定線性增加呢？這實(shí)際上是不可能的，香農(nóng)公式回答了這一問題?？梢?， C是信道帶寬和信噪比的函數(shù)， B增大的同時(shí)，噪聲功率 N也增大， S/N減小， C是有限的。 例 已知某系統(tǒng)的信噪比為 1 000 (30 dB)，標(biāo)準(zhǔn)話音頻帶通信信道帶寬為 kHz，試求該系統(tǒng)的信息速率極限值。 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 3．信道傳輸特性 根據(jù)傳輸介質(zhì)是否有形，信道可以分為有線信道和無線信道。信道的理想幅頻特性要求其通帶內(nèi)特性平穩(wěn)，否則將導(dǎo)致信號(hào)幅度失真。 頻率 ( f ) 相位移 0 f a f b ( b) 理想信道相頻特性 頻率( f ) 衰耗（ dB ） 0 f a f b ( a ) 理想信道幅頻特性 圖 理想有線信道的傳輸特性 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) （ 2） 無線信道傳輸特性 無線信道的傳輸媒介是自由空間，由電磁波攜帶信號(hào)。無線信道也以幅頻特性與相頻特性來描述信道對(duì)通過信號(hào)的影響，與有線信道類同。 各波長(zhǎng)段的頻率不同，波長(zhǎng)不同，其空間傳播特性就不一樣，用途也就不同。 在通信工程中稱之為固有衰減，這種衰減隨信道種類不同而不同，傳輸信道距離越長(zhǎng)衰減越大，其度量一般用 (dB)電平表示，其 dB的定義為：采用信號(hào)輸入輸出端功率比值取 10倍常用對(duì)數(shù)來表示，稱之為分貝。 oid B mPPlg10)( ?? () 通信信道由于干擾和噪聲影響，常見的信號(hào)衰減與失真度量參數(shù) 有：幅度衰減、幅度突變、相位抖動(dòng)、群時(shí)延 — 頻率失真、頻率偏移 等。 幅度突變是指接收信號(hào)幅度突然變化（增加或減?。┑臄?shù)值，一般 要求門限值在 1?6dB范圍內(nèi)選擇。 信道的相位 — 頻率特性也經(jīng)常用群時(shí)延 — 頻率失真來衡量，所謂群時(shí)延 — 頻率失真是相位 — 頻率特性