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传输技术

传输技术 Transmission technology 指充分利用不同信道的传输能力构成一个完整的传输系统,使信息得以可靠传输的技术。传输系统是通信系统的重要组成部分,传输技术主要依赖于具体信道的传输特性。

充分利用不同信道的传输能力,使信息得到可靠传输的技术。有效性和可靠性是信道传输性能的两个主要指标。一对架空明线信道的通频带比一路电话信号的频带要宽,卫星信道、光纤信道的可用通频带就更宽,要用明线只传单路电话,显然信道的传输效率(即信道利用率)就很低。因此,必须寻求提高传输效率的方法,使给定信道能传输多个信源信息,从而提高信道的利用率和传输能力,信道复用就是用来解决这个问题的。由于复用的方式不同,信道复用可分为频率复用、时间复用和电平复用等,前二者用得较多(见多路通信、多址通信)。在某些传输方式(如数字通信系统)中,为了使系统有效和可靠地工作,还要求发信、收信两端准确同步,如比特同步、复接同步、帧同步、通信网中的网同步等,要做到这一点,需要采用同步技术。

不同传输介质的信道有各自适用的频率范围(如对流层散射信道宜用数百兆赫或数吉赫,电离层信道宜用数兆赫至20兆赫)。为了使信息能在给定传输媒介的频率范围内传输,需要将信源信号的频谱搬移到给定频率范围内,这可通过调制来实现。常用的调制方式有调幅、调频、调相等。调制技术是传输技术的核心问题之一。在用调制技术实现频谱搬移时,需要有准确稳定的振荡源,有时是可变频率的振荡源,这可由频率合成器来提供(见频率合成)。

实际传输系统都存在噪声、色散等干扰,它们影响信息传输的可靠性。信道编码和最佳接收是解决传输可靠性的抗干扰技术。

有线信道又可进一步细分为架空明线(传输能力一般不超过12个话路),对称电缆(用于载波通信的高频电缆一对芯线的传输能力可达120个话路),同轴电缆(其传输能力可达1800~3600个话路),光缆(单模光纤的传输能力已可达若干万个话路)等;无线信道又可进一步分为地波传播(如级长波,超长波,长波,短波等),天波传播(即经电离层反射传播,如短波),视距传播(如超短波,微波)等。

信源的信号必须通过“调制”到给定的频率范围才能进行传输,故调制技术是传输技术的关键之一。对给定的信道,使之能传输多个信源信息的技术称为“复用”,复用旨在提高信道的有效性,是传输技术的另一关键。常见的复用技术有频分复用,时分复用,码分复用,波分复用等。传输的可靠性是传输技术的另一个要点,这主要涉及信到编码技术和最佳接收技术。

光纤传输和无线移动通信技术是未来一段时期内最重要的两种传输技术。光纤传输将以其高带宽和高可靠性成为未来信息高速公路的主干传输手段;移动通信则以其高度的灵活性,机动性将成为信息社会人们普遍采用的通信形式,进而通过与光纤通信,卫星通信的结合,实现真正“全球通”已经指日可待。

古时候的火光传递信号、信鸽传书包括旗语等,都属于传输技术的一部分,目的在于长距离的传递两者之间的信号。

在现在的科技时代,传输技术的应用范围更广,可以将生物信号、微电流信号长距离传送到远端的仪器或者显示设备。

目前传输技术广泛应用于军事、民用、工厂等等,固定电话、移动通讯、闭路电视系统、无线电台、卫星技术、Internet网络等等。

随着传输技术的发展,不断的引入信号加密技术来防止“黑客”窃取他人的隐私,使得传输技术更为严密。

传输技术使得人类的信号传播更为迅速和广泛,为人类的发展提供了无限的发展空间。

噪声干扰引起信号内部畸变,致使接收信号失真或产生错误。为了使信号具有抗干扰的能力,可将信号在传输前处理,使其内部具有更强的规律性和相关性,以便在噪声对信号内部结构产生一定损伤时仍能根据其内在规律来发现甚至改正错误,恢复原有信息。这样的信号处理可用信道编码或差错控制编码来完成。由于干扰情况不同,适宜的抗干扰编码的类型也有所不同(见差错控制)。

适当选取调制和解调方式,也可提高抗干扰能力。不同调制方式其抗干扰性能不同。在给定概率分布的噪声干扰下,对不同的调制方式可有其最佳接收方法。

信道中除叠加在信号上的噪声等干扰(加性干扰)外,还可能出现由信道参数随机变化引起接收信号包络随机起伏所形成的干扰(乘性干扰)。这类干扰称为衰落干扰,包括信道参数变化较慢的慢衰落和变化较快的快衰落。抵抗这类干扰常用的技术有分集接收和信道均衡。

在变参信道中快衰落现象较严重,适宜用分集接收来改善信道性能。常用的分集方式有空间、角度和频率分集等,它们是利用几对天线、或一副天线的几个不同角度或几个不同的频带,将不同路径的接收信号进行合并,用以对抗信号的衰落。这种分集称为显分集。此外,还有隐分集技术,它是将每种信源符号对应于若干时隙,而在每时隙中规定不同的频率和相位,此即时-频-相编码技术。

信道在各种因素影响下,其幅度-频率、相位-频率特性会随时间发生变化,这就造成接收信号损伤。在信道中加入均衡(固定均衡和自适应均衡)装置,可随时补偿信道的畸变特性。这种技术称为信道均衡技术(见均衡技术)。

从传输的有效性、抗干扰性来看,实际系统与理想系统之间还有相当的差距,因此研究或改进传输制式的工作仍然是重要的课题。随着卫星通信、移动通信网、区域数据通信网的发展,新的传输体制,如多址技术、扩频技术等,发展甚为迅速(见扩频通信)。

贝尔电话研究所编,通信传输系统翻译组译:《通信传输系统》(上、下册),人民邮电出版社,北京,1977。(Bell  Telephone  Laboratories, Transmission Systems for Communication, 4thed., Bell System Press,New York,1971.)  W.R.贝内特、J.R.戴维著,数据传输翻译组译:《数据传输》,国防工业出版社,北京,1978。(W. R. Bennett and J.R.Davey, Data Transmission,McGraw-Hill,New York,1965.)


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