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电信传输理论与工程

电信传输理论-CH1-通信传输的基本概念
发表于2024-06-16|更新于2024-09-16
通信系统简介引入 一个传输系统一般可分为5块(5 blocks),其组成上图所示。 信源(Source):提供需要传输的信息信号; 发射机(Transmitter):对信源产生的信息进行编码、调制并对信号进行放大,使其符合信道的传输特性。例如moden将数字信号调制为模拟信号传输。 传输系统/信道等:可以是连接发射机和接收机的线,也可是一整个网络系统。穿越它。 接收机(Receiver):接收发射机发送的信号,并将其转换为可由目标设备处理的形式。例如modem会将模拟信号解调为数字信号再发给电脑。 信宿(sink/ destination):服务器、电脑、手机等。信息的目的地。 在通信系统中,Transmission一词强调信息的传输,Propagation一词强调承载信息的电磁波的传播。 服务质量(Quality of Service, QoS)QoS指网络的服务质量,也指一个网络能够利用各种基础技术,为指定的网络通信提供更好的服务能力。 当网络发生拥塞的时候,数据可能被丢弃;为满足用户对不同应用不同服务质量的要求,就需要网络能根据用户的要求分配和调度资源,对不同的数据流提供不同 ...
电信传输理论-罐装知识
发表于2024-06-15|更新于2024-09-16
CH1-传输通信的基本概念5 block系统模型 source、transmitter、Transmission system、receiver、destination Telecommunication 的定义 a transmission of signals in a long distance 奈培和分贝 dB:10log(\frac{P_2}{P_1}); Np=\frac{1}{2}ln(\frac{P_2}{P_1})Np=8.686dB CH2-数据传输传输损伤传输损伤来自 衰减(Attenuation)和传输失真(Attenuation distortion) 延迟失真(Delay distortion) 噪声(Noise) 其中噪声可以细分为: 热噪声 thermal noise;$N=kTB$,玻尔兹曼常$k=1.38\times10^{-23}J/K$ 互调噪声 intermediation noise 串扰 crosstalk 冲击噪声 impulse noise 信道容量 奈奎斯特带宽$R_B=2B$ 香农公式$C=Blog_2(1+SNR)$ ...
电信传输理论-CH6-光传输线
发表于2024-05-09|更新于2024-09-16
引入对于光而言,其频率非常高,因此在讨论光时一般不直接讨论频率,而转为讨论光波的波长(通常以nm为单位)。 最开始的时候,塑料光纤作为“打通光纤通信最后一米,让用户终端使用光通信”的存在,有很多人在研究。这种光纤只能在较短距离内传输。但是它最终还是没有赶上时代,现在使用较少。 在CH3中简略介绍过光纤,其中介绍了单模和多模光纤,其粗细有差异。一般来说,单模线芯粗细约为9um,多模线芯粗细越为50um。 将光纤无法做“接头”,因为光的指向性非常明确。一能一条线做一个“插头”。同时,光纤间连接时需要使用融纤机进行融接。 在光纤传输系统中,首先使用发光二极管(light-emitting diodes)将电信号转化为光,在接收端再用光电二极管(photodiodes)转化为电信号。 没有发射设备发出单一频率的辐射。LED 的输出线宽(linewidth)通常约为 60 nm,激光器的线宽为 5 至 10 nm,而“单模激光器”的线宽可以小于 0.01 nm。这与本节中会介绍的色散有关,这代表即使信号源是单色的(单频),也会发生频率扩展。 光纤的通信能力有如下参数来量化: 光接接收度(li ...
电信传输理论-CH5-金属传输线理论
发表于2024-04-15|更新于2024-09-16
引入这一章的传输理论知识和实例分析都非常重要。 一条传输线中,波的参考的起始点称为“The driving point”,该point非传输线的头尾两端。因为在研究传输线时,研究的不是它的头尾,而是中间这一部分的特质。头尾需要单独讨论。 我们认为传输,是在远距离尺度上的。因此需要主要关注传输线上的时间差等。同时,由于干扰,传输线频率选择性衰减等因素,发射出去的放波会失真,在时域展宽等。 只有在长线分布下,才认为线内的电容,电阻等是均匀分布的。 常见的金属传输线有上图4种,其中,平行双导线的英文是 twin-wire。本章节主要研究平行双导线,其他的简略。平行双导线随着传输的工作频率增高,其辐射损耗会急剧增加,故这种传输线只适合于1000米波至大于10米波的低频段。 金属传输线(主要以双线为例)双线(twin-wire),是指的由两条传输线线构成一个完整的传输系统,如下图所示。 最典型的双线就是双绞线。双绞线也是金属线传播的一种典例,大部分金属线与双绞线分析方式类似。 在本课ch3中简略介绍过双绞线,在分析双绞线时,我们以微积分的概念将其切分,认为它们是平行的。在前面是对 ...
电信传输理论-CH4-复用技术
发表于2024-04-15|更新于2024-09-16
统计时分复用和同步时分复用同步时分复用(Synchronous Time Division Multiplexing, STDM)同步时分复用:这种同步在数据的帧之间插入时间信号,让调制出的信号自带同步信息。复用是将时间分割成小份,一个用户占用特定的一份实现的。如下图ABCD对应四个用户。 同步时分复用存在问题:当某个用户暂时无数据发送时,在自己的时分复用帧(时隙)上,信道是空闲的,但是参与复用的其它用户也无法使用这个暂时空闲的线路资源,这造成了资源浪费 统计时分复用(Statistical Time Division Multiplexing)统计时分复用:这种复用比同步时分复用更高效。同样是把时间切片,但并不是一个用户占一份时间,而是每个用户带上自己的标签(地址),“赶趟”即走。 如下图所示,虽然时间也被切片了,但是a走之后b来了,b跟着a走;b走之后b又来了,那下一个时隙又是b走。 吹吹水一开始的时候,采用的是频分复用。因为一开始的时候使用的频率较低,对频率的操作性较强,因此可以对在频域切分子信道。 后续使用时分复用时,同步是一个大问题,不良好的同步会导致滑码,丢帧等等。同步 ...
电信传输理论-CH3-传输介质
发表于2024-03-21|更新于2024-09-16
引入(听 Baoninghai 讲讲故事的小节) 如同Overview中介绍,用于信息传输的介质可以分为引导式(guided)和非引导式(unguided, 通常其实就是无线)。 双绞线一直是传统通信的主力,但是双绞线对长距离高频信号的传递不行。同轴线可以弥补这个缺点,但是造价较为高昂。现在价格更低又对大容量长距离传输更友好的光纤占据了很大的市场,曾经广泛使用的双绞线和同轴线逐渐被光纤取代了。现在的趋势是将光纤向用户侧衍伸。 光纤因为自己材质是二氧化硅,因此对外部保护要求较高,且不能大幅度弯曲。现在有了新的材料,类似于“塑料”,解决了这个问题。因此现在光线入户得到了进一步推进。 光纤还有一些独特的优势,一是成本低;二是要窃听光纤内的内容,必须要在光纤接头处作出特殊处理,无法直接并联一根线进行窃听。 频段和其缩写这一页不作具体的要求,只需要大家熟悉 其中,几个比较重要的是: 语音通信的频带范围:300-3KHz 双绞线传输范围: 小于$10^8Hz$,这也就是为什么说双绞线对高频信号传输不友好 光纤和可见光都在$10^{14}%$至$10^{15}$,可见光通信(例如日光灯)现 ...
电信传输理论-CH2-Data Transmission
发表于2024-03-11|更新于2024-09-16
传输技术简介数据传输是以电磁波为数据载体,在发射器和接收器之间通过传播介质进行传播。这种传播可以被分为: 有引导(guided wave):将波束引导至一个特定的物理路径 无引导(unguided wave):波束自由传播 能够将电磁波导向的传播介质称为 guided media, 例如双绞线,同轴线,光纤等,波导(Wave guide)等。在讨论传输的时候,会有一个名词叫“介质波导”,它通常是指的有别于导体的波导介质,如光纤。 无法对电磁波进行导向的传播介质成为unguided media, 也称为 wireless(无线), 例如空气,真空,海水等。 下面的介绍还包含:频率,频谱和带宽; 模拟信号和数字信号; 频谱和频率是什么(一般取大于半功率点的部分作为主频分量); 数据速率(Data Rate)和带宽(Bandwidth) 的关系(这个关系其实就是通信原理里面那些,这里简单说了一下,特别强调了一下数字信号带宽和波形的影响(参考通信原理讲耐奎斯特带宽那节); $\uarr$ 这些内容都属于基础必备知识,前面的课程都已经涉及太多太多遍了,这里就不写了。要是有不记得的去百度一下$ ...
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