第5章--信道复用.pptVIP

5.1 信道的引入 5.1.1 信道的定义 信道的定义：信道是指以传输媒质为基础的信号通 道。 信道的分类： 狭义信道：仅是指信号的传输媒质； 广义信道：不仅是指传输媒质，而且 包括通信系统中的一些转换装置。 信道的功能：将信号从发送端传送到接收端。 广义信道按照它所具有的功能，可以分为调制信道与编码信道，如图5.1所示。所谓调制信道，是指图5.1中从调制器输出端到解调器输入端的部分。从调制和解调的角度来看，调制器输出端到解调器输入端的所有变换装置及传输媒介，不论其过程如何，都只是对已调信号进行某种变换，我们只需关心变换的最终结果，而不用考虑其中详细的物理变换过程。同理，在数字通信系统中，如果仅着眼于讨论编码和译码，则可给出编码信道的定义。所谓编码信道，就是图5.1中从编码器输出端到译码器输入端的部分。 1. 明线 明线是指平行而相互绝缘的架空裸线线路。 与电缆相比，它的优点是传输损耗低。但它易受气 候和天气的影响，并且对外界噪声干扰较敏感。目 前，已逐渐被电缆所代替。 双绞线电缆（对称电缆）结构图 （3）双绞线分类 双绞线分为屏蔽型（STP）和非屏蔽型（UTP）两类。 STP在UTP外面再加上一个由金属丝纺织而成的屏蔽层，以提高其抗电磁干扰能力。 （4）双绞线的传输距离 传输模拟信号：5~6km需放大； 传输数字信号：2~3km需转发； 远程中速时，最大距离15km； 用于局域网时，最大距离100m。 （5）双绞线的标准 国际电气工业协会（EIA）对非屏蔽双绞线 UTP定义了五类质量级别，网络通信中常用的是 三类和五类UTP。 三类UTP的带宽为16MHz，最高数据传输速 率是16Mb/s。 五类UTP的带宽是100MHz，最高数据传输速 率为100Mb/s。 二者之间的差异主要在于电缆内每单位长度 上的扭绞数。 （2）分类： 1）视频（基带）同轴电缆：用于数字数据信号的直接传输，阻抗为50Ω，可传输数据率为10Mbps。最大传输距离不超过几千米。 2）射频（带通）同轴电缆：用于传输高频信号，阻抗为75 Ω，最大传输距离可达几十千米。 4. 光纤信道 光纤具有损耗低、频带宽、线径细、重量 轻、可弯曲半径小、不怕腐蚀、节省有色金属 以及不受电磁干扰等优点，是有线传输介质中 性能最好的一类。这是一种直径为50~100μm 的、柔软的、传导光波的介质，一般由玻璃或 塑料构成，其中使用超高纯度石英玻璃制作的 光纤传输损耗最低。 光导纤维通过内部全反射来传输光信号，其传输过程如图所示。由于光纤的折射系数高于外部包层的折射系数，使得光波在纤芯与包层界面之间产生全反射。以小角度进入光纤的光波将沿着纤芯以反射的方式向前传播。 均匀光纤：芯线和包层中的折射率都是均匀的； 非均匀光纤：芯线的折射率是沿半径方向逐渐减小的，而包层的折射率是均匀的。 光纤分为多模光纤与单模光纤两类。 多模光纤：是指允许一束多波长的光沿着纤芯反射地向前传播； 单模光纤：仅允许单一波长的光沿着纤芯直线向前传播，不在其中产生反射。 两者相比，单模光纤直径较小、价格昂贵，但传输性能优于多模光纤。 光纤对数字信号的传输是利用光脉冲的有无来代表二进制数字1、0的。因此，光纤信道是一个典型的数字信道。 光纤信道是远距离传送光波的一种手段，其长度常达几十公里，甚至几百或几千公里。在这样长的距离上传送光信号，对光纤提出了较高的要求。这些要求中最主要的是低损耗和低色散。 低损耗是光纤能实现远距离传输的前提。不同波长的光在光纤中传输的损耗是不同，在波长等于1.31μm与1.55μm时出现两个损耗最小点，其损耗一般可低至0.2dB/km以下，所以称这两波长为光纤的两个窗口。 典型的光纤传输系统如下图5.5所示。 在发端，可用发光二极管（LED）或激光二极管（LD）等光电转换器件把电信号转换成光信号，再耦合到光纤中进行传输。 在接收端则进行逆变换，用光电二极管（PIN）等把光纤中传来的光脉冲转换为电信号输出。 图 5.6 无线电中继信道的构成 无线电