中國通訊建設北京諮詢設計****第一分公司鐘大昌
一、 數字通訊原理
1． 概述
1．1 通訊系統的基本概念
通訊是一種資訊的傳遞和交換，是人類社會活動的工具。早在我國古代的烽火告警和驛馬傳令，以至近代的電報、**、廣播、傳真、電視、雷達、遙控、遙測甚至人工智慧等都屬於通訊的範疇。
現代通訊，主要是指「電通訊」而言。最早的有線電報通訊起源於十九世紀三十年代。到十九世紀七十年代，又出現了有線**。
這樣就使通訊出現了兩大門類：數字通訊，以電報為代表；模擬通訊，以**為代表。通訊技術發展到今天，通訊系統的形式已經很多，但總的來看，都是把乙個地方的訊息傳送到另乙個地方，因而可把通訊系統概括為五個部分，其基本模型如圖所示：
信源中所包含的資訊,就是系統中所要傳送的物件，如語音、圖象、資料等等。變換器的功能是把輸入的資訊變換成適合於通道傳輸的電訊號。它先把非電訊號變成電訊號，然後再對這種電訊號進一步處理，使其變成適合某種具體通道傳輸的電訊號。
這種訊號經過通道傳輸到對方的反變換器。反變換器的功能與變換器相對應，是把經通道傳送來的電訊號，按相反的過程分兩步變換成原始資訊。最後由受信者接收，通常稱之為信宿。
在這個通訊模型中還有乙個雜訊源應該考慮，它是在實際通訊中，客觀存在的一種不可避免的干擾。這種干擾可能從信源開始產生的周圍環境裡就已混入了；構成變換器的電子裝置也會引入干擾；通道中由於受各種電磁感應的影響，也對訊號造成干擾。從反變換器到信宿這一部分，與傳送方面相對應也存在著相似的干擾。
為了分析方便，常把發信、收信、傳輸通道這三方面所存在的干擾都折合到通道中，成為乙個總的雜訊源。通訊系統是多種多樣的，一般可把它們歸結為兩大類一類稱作模擬通訊系統；一類稱作數字通訊系統。
一、 模擬通訊系統
傳輸連續訊號的系統被稱作模擬通訊系統。一般來講，連續訊息通過變換器變換為適合在通道傳輸的電訊號後，仍然是以連續變化的電訊號進行傳輸的系統，就是模擬通訊系統。例如：
我們一直使用著的有線**通訊，發話端的語音頻號就是聲壓隨時間連續變化的信源，而經過變換器（發話器）變換以
後，變成電流隨時間連續變化的原始電訊號。通常這種訊號還不能直接在通道中傳輸，須要再進行第二次變換。第二次變換稱作調製，調製後的電訊號稱為已調訊號，它仍然是一種連續訊號。
訊號的調製是由調製器完成的。已調訊號通過通道傳輸到接收端的解調器恢復為傳送端的原始電訊號，再通過變換器（收話器）恢復為原始語音的連續訊息。原始電訊號具有頻率較低的頻譜，相對於已調訊號（具有頻率較高的頻譜）而言，通常稱這種原始電訊號為基帶訊號。
模擬通訊系統模型如下圖示：
在模擬通訊中，通過通道的訊號頻譜通常比較窄，因此通道的利用率較高。它的缺點是：⑴ 傳輸的訊號是連續的，混入雜訊干擾後不易清除，也就是抗干擾能力差；⑵ 不易保密通訊；⑶ 裝置不易大規模整合；⑷ 不適應飛速發展的計算機通訊要求。
二、 數字通訊系統
有一些信源的訊息本來就是離散的，如電報符號和資料等。所謂離散訊息也稱作數字訊息，其訊息的狀態是可數的，不是隨著時間作連續變化的。最簡單的一種數碼訊號如下圖所示：
這種訊號在時間上是不連續的，而在幅度上只有兩個值。另外，還可把信源的連續訊息變為離散的訊息進行傳輸，到接收端再把它反變成連續訊息。這兩種對原始訊息（無論是離散的還是連續的）進行各種數字處理後的通訊系統，都稱為數字通訊系統。
其構成模型如下圖所示：
在該系統中，如果原始訊號已經是數碼訊號如資料訊號等，則它相當於一次編碼器的輸出；如果原始訊號是模擬的，要進行數字通訊則需從左邊第乙個方框開始。現設發信者發的仍是語音頻號，經過「電/非電」變換器（此時即發話器）變成模擬的電訊號。然後經一次編碼器，把模擬訊號轉換為數碼訊號，這種變換通常稱作模擬/數字變換。
有時通訊需要保密，則上面的數碼訊號可經加密器，按照內定的規律加上一些密碼，對一次編碼的訊號進行「擾亂」。有時為了控制由於通道噪音使傳輸的數碼訊號造成差錯，可以在數碼訊號內再附加一定數量的數字碼，形成新的數碼訊號，其內部數碼間的關係形成一定的規律性，一旦新的數碼訊號發生差錯，接收端就會按照一定的規律自動檢查出來或進行自動糾正。這種功能叫作自動差錯控制，它由二次編碼器（具體叫做差錯控制編碼器）來完成。
為了使這一級輸出的訊號能適應通道傳輸的要求，有時還需要再加一級調製器，使訊號能較好地通過通道到達接收端。接收端的幾個方框，其功能是與傳送端的幾個方框一一對應的反變換，這裡不再贅述。必須指出，具體的數字通訊系統並非一定要包括變換器中的所有方框，對不同的信源訊息和通訊需要進行取捨。
這樣構成兩種系統，如下圖示：
1、資料通訊系統
2、信源編碼通訊系統
數字通訊系統較之模擬通訊系統有如下幾個優點。⑴ 抗干擾能力強：因訊號是以數碼形式進行傳輸，被噪音干擾後如訊號數碼沒有惡化到一定程度時，可用再生的方法使數碼又形成原始的樣子，即使由於通道的雜訊干擾使信碼出現一些差錯時，也可用差錯控制編碼技術加以消除。
⑵ 裝置可整合化、微型化：由於裝置多屬數位電路，可以大規模地整合，實現微型化。⑶ 可構成數字通訊網：
由於電子計算機大量而普遍地採用，計算機資訊以及其他數字資訊的通訊量飛速增長，需要構成各種範圍的數字通訊網，因此數字通訊系統就顯得更為重要了。⑷ 保密性強：可用各種極其複雜規律的密碼進行加密，使訊號具有極高的保密性。
但事物總是一分為二的，一般說來，數字通訊的上述優點是用比模擬通訊所用的通道頻帶要寬得多這一代價來換取的。因此在以金屬導線為傳輸介質的有線通道上傳輸就會受到傳輸頻寬的限制。然而，隨著微波和衛星通道以及光纜通道的發展（其頻頻寬度通常可達幾十兆、幾百兆赫甚至更高），數字通訊占用頻帶較寬的矛盾越來越不顯著了。
1．2 通道
1．2．1 通道的分類
各種電訊號都要通過電信道才能從甲地傳送到乙地。通道的概念，根據分類的不同，它的構成也有所不同。通常通道按以下情況進行分類：
1 以傳播媒介劃分
2 以資訊多路復用的形式劃分
3 以通道傳輸的資訊型別劃分
明線通道載波通道
對稱電纜通道頻分短波通道
同軸電纜通道頻分微波通道
波導管通道頻分衛星通道
光導纖維通道其他頻分通道
長波通道
中波通道時分基帶通道
短波通道時分短波通道
超短波通道時分微波通道
微波通道時分衛星通道
衛星通道其他時分通道
模擬通道：與頻分通道相同，另外還包括基帶模擬通道
數字通道：與時分通道基本相同，但數字通道一定要數位化的，它不包括時分通道中一些非數位化的時分訊號，如脈衝調幅、脈衝調寬、脈衝調相等訊號
上面劃分的模擬通道（或頻分通道）和數字通道（或時分通道），它們也可以互相構成一種混合通道。這樣，既可以把頻分通道的模擬訊號再變換成數碼訊號通過數字通道傳輸；也可以把時分通道的數碼訊號通過模擬通道調製後進行傳輸。但從通訊的質量和經濟性來考慮，數碼訊號還是採用數字通道傳輸為好。
1．2．2 通道對傳輸訊號的影響
通道對於傳輸訊號是有影響的，我們在這裡主要介紹信道對於數碼訊號的影響。數碼訊號在通道中所遇到的主要危害來自兩個方面：一為通道的瀰散現象；一為通道的雜訊干擾。
1）瀰散現象
一般說來，通道都是由傳輸媒介、調製終端機以及傳輸媒介在中途設立的中繼站（對衰減了的訊號進行放大）所組成，它們合成的總衰減——頻率特性和總相移——頻率特性都不是理想的，（見下圖）前者通道對各頻率成分的衰減不一樣，會造成訊號各頻率成分幅
度間的比例失調；後者指通道對各頻率成分的相移在座標上不是過零點的一條直線，這會使訊號各頻率的關係錯亂。這二者都會使傳輸的波形產生失真。對數字波形而言，相移失真比幅度失真所造成的影響要顯著。
因此減少瀰散現象的重點應放在減少通道的相移失真上。通常是先測出通道折合到基帶後的相移——頻率特性，然後根據這一特性，設計一相移均衡器，使兩者之和為一過零點的直線，這樣就會消除相移失真。事實上，均衡器的校正特性不會把總特性校正得成為一條理想的直線，我們只需要使之盡可能接近直線就行了，這樣就能大大減少訊號的相移失真。
2）雜訊干擾
雜訊在通道中歸納起來可分為兩種：一種是高斯雜訊（也稱為正態雜訊）；一種是脈衝雜訊（也稱為突發雜訊）。
ⅰ、高斯雜訊——高斯雜訊最普遍的**是電子元器件的熱雜訊，也就是電子元器件在工作狀態下產生的雜訊。它的存在是不可避免的，因此不存在沒有高斯雜訊的傳輸系統。各種雜訊，凡是由許多獨立雜訊源的合成作用所引起的任何雜訊，其瞬時值服從高斯分布律（或稱正態分佈律）的都可稱作高斯雜訊。
ⅱ、脈衝雜訊——脈衝雜訊是突然發生的一種雜訊，如雷電、電火花等，其能量在時間上比較集中，它在數學統計上的分布規律比較複雜，因此到目前為止，這種雜訊無論在數學表示式或在測量上都有困難，它不象高斯雜訊那樣為我們所認識。但是從實際和分析中可以得出這樣乙個結論：對於各種數字傳輸系統，用高斯雜訊的規律來衡量它
們效能的優劣，也定性地實用於有脈衝雜訊的情況。
數字通訊技術21 2 1數字通訊系統的組成
數字通訊系統的組成 教學目標 1 知識目標 掌握數字通訊系統的組成及各部分的作用。建立完整的數字通訊系統概念。a類 2 能力目標 通過學習提高學生分析問題和解決問題的能力，開發學生的邏輯思維能力 提高靈活運用能力，培養學生學習比較 歸納 舉一反三等思想方法。3 情感目標 通過教學活動，使學生體驗學習...
光纖的基礎知識
光纖主要分為兩類 單模光纖 single mode fiber 一般光纖跳線用黃色表示，接頭和保護套為藍色 傳輸距離較長。多模光纖 multi mode fiber 一般光纖跳線用橙色表示，也有的用灰色表示，接頭和保護套用公尺色或者黑色 傳輸距離較短。光纖使用注意！光纖跳線兩端的光模組的收發波長必須...
光纖 1基礎知識
第一部分光纖理論與光纖結構 光纖的歷史 1880 alexandragrahambell發明光束通話傳輸1960 電射及光纖之發明 1966 前香港中文大學校長 光纖之父 高錕預言光纖將用於通訊。1970 美國康寧公司成功研製成傳輸損耗只有20dm km的光纖。1977 首次實際安裝 光纖網路 19...