通信百科

数据传输中传输损耗

时间:2019-11-02 10:06 作者: 世讯电科融合通信系统
         信号在信道中传输时面临许多损耗 ,其中最重要的是衰减、延迟畸变和噪声。
         1. 衰减
         在任何传输媒质上,信号的强度都会随距离的增加而降低。对于有线信道 ,或者硬质传输媒质,信 号强度的减小一般是对数式的。对千无线信道,或者软传输媒质,衰减是距离和大气组成的一个更为复杂的函数。对于工程应用来说,由于有衰减存在,需要考虑 3 个问题:
        (1 )      接收的信号必须有足够的强度 ,以便接收机能够检测并解释信号;
       ( 2 )  信号必须维持一个对噪声来说是足够高的电平,以被无误地接收;
       ( 3 ) 衰减是频率的增函数。
        前两个问题的处理是使用放大器或转换器。对于点到点 线路,发送的信号必须足够强,但不能强到使发送装置过载,那样会造成发送信号畸变。当超过一定距离时,衰减大到不可接收时 ,就要使用转换器或放大器以提升信号。
        第三个问题对于模拟信号来说是特别值得注意的 ,衰减作为频率的 函数而变化。克服这个问题的一种技术是均衡,用于均衡一个频带上的衰减。例如,对于音 频电话线,通常是使用改变线路的电学特性的加感线圈,结果是使衰减效应平滑些。另外还可以使用对高频的放大量大于对低频的放大量的放大器。
         2. 延迟畸变
         延迟畸变是有线信道的特殊现象。这种畸变是由 千信号通过硬传输媒质时, 其传播速度随频率变化而引起的畸变 。对于限带的信号,在中心频率附 近传播速度可能增高,而在频带边缘传播速度可能下降。因此,一个信号的不同频率成分在不同的时间到达接收端。
          3. 噪声
         对于任何数据传输过程,接收到的信号组成为:被传输系统加上的各种畸变所 修改过的传输信号,再加上在传输和接收之间塞进来的额外有害信号。后者即为噪声,它是通信系统性能受到限制的主要因素。
         1 ) 噪声类型
         噪声可分为热噪声、交调噪声、串音噪声和脉冲噪声 4 种类型。
         ( 1) 热噪声。
         热噪声是指来自导体电子的热扰动,它存在于所有电子装备及传输媒质之中, 而且是温度的函数。热噪声均匀分布千频谱,因而常称为“白噪声"。热噪声不可能被排除,因此它为通信系统性能设置了一个上限。
        ( 2) 交调噪声。
        当不同频率的信号共用一传输媒质时,结果可能有交调噪声。交调噪声的效应是产生频率为两个原来频率之和或之差以及这些频率的倍数的信号。举例来说,频率为f1f2的信号可能产生频率为f1f2的交调噪声能量,这一导出信号可以干扰原来频率为f1f2 上所期望的信号,这当然是我们不希望的 。当发送和接收装置以及其他设备存在某些非线性时 ,就会产生交调噪声。正常情况下 ,这些部件是作为线性系统设计的,即输出与输入满足线性叠加关系。而在非线 性系 统中, 输出是输入的复杂函数。这种非线性可能是由千元件故障造成的,或是由于用了过大的信号强度所致。
         ( 3 ) 串音噪声。
         当你打电话时,有时会听到另外的对话,这就是串音噪声,它是信号路径之间 的有害耦合。串音可以由邻近的双绞线之间发生耦合而造成。由于同轴电缆具有电磁屏蔽性,在同 轴电缆上很少有串音噪声。串音也可能在无线信道中发生,由于使用的频带密集,通过某个频道滤波器的信号可能混杂其他信号。通常,串音噪声具有与热噪声相同或较小的数量级。
以上讨论的 3 种噪声,都在一定程度上具有恒定和可预计的量值,因 此在设计传输系统时,可以设法使噪声对信号影响最小 。
         ( 4 ) 脉冲噪声。
         脉冲噪声则与这上述三种噪声不同,脉冲噪声由一些不规则的脉冲或持续时间很短、幅度相当高的噪声尖峰信号构成,是不连续的。脉冲噪声由多种原因产生,例如 雷电 、外界电 磁 干扰以及通信系统的故障和缺陷等。一般来说,脉冲噪声对模拟数据影响不大。例如,语音传输可以被短暂的喀喀声破坏,但不损失可辨别性。然而,脉冲噪声是数字数据通信的主要差错根源。
         2 ) 信噪比
        信号在传输过程中不可避免地要收到传输损耗和信道噪声干扰的影响,信噪比就是用来描述信号传输过程所收到损耗和噪声干扰程度的量,它是衡量传输系统性能重要指标之一。信噪比是指某一点上的信号功率与噪声功率之比,可表示为
                        式中:Ps为信号平均功率;Pn 为噪声平均功率。
                       信噪比通常是以分贝 ( dB) 来表示的 ,其公式 为:

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