数字通信技术及对电缆性能要求简介1

数字通信技术及对电缆性能要求简介1

数字通信技术及对电缆电性能要求简介通信的基本任务就是克服时域、时空障碍，迅速及时地传递信息。人类社会要进行信息交流就离不开通讯。通信是推动社会文明、进步及发展的巨大推动力。现代的人类社会已经进入信息时代。现代通信系统就是信息时代的生命线。

电线电缆（含光纤光缆）作为通信和通信系统传输信息的一种主要传输媒介，它的品种规格、电缆的结构和性能，它的生产制造工艺、新型材料的使用和发展，都和通信及通信系统的发展息息相关。因此电线电缆工作者，有必要对通信和通信系统有所认识和了解。

1通信

通信即信息的传送过程，通信就是把信息从一个地方传送到另一个地方。信息可以是声音、图像、数据、以及它们的各种组合。

现代通信是集声音、图像、文字为一体的综合性的多种信息服务体系。因此现代通信网已是一个综合业务数字网。为适应世界性的经济和政治活动的需要，人们已经建立起了世界性的全球通信网，现代通信已成为当今世界最重要的信息技术服务。

现代通信技术可分为：电通信和光通信两类。电通信又可分为有线通信（从架空通信明线到对称通信电缆、同轴电缆、光纤光缆）和无线通信（广播电视、微波接力、移动通信、卫星等）。

2 信息

知识来源于信息，信息是事物运动状态及变化的反映。当今世界已步入信息时代，信息已成为经济发展的战略资源和独特的生产要

接在光层中完成，这样的网络称为全光网（ON），它将使信息传输进入一个全新的时代。

4 通信系统

实现信息转换成信号这一过程的全部技术设备和设施统称为系统。在通信领域中将实现通信过程的全部技术设备和设施通称为通信系统。

一个实际的通信系统主要有终端设备、传输链路（信道）和交换设备三大部分组成。

以有线电话传输为例，两地的电话机就是终端设备，电话电缆就是传输链路（传输媒介），电话局就是交换设备。

以一个典型的移动无线通信网为例，它至少包含有：移动站(MS)，它实际就是你的手机，是终端设备；移动通信基站（BS），它包含有基站控制器(BSC)和一个或多个基站收发系统(BTS)和外部自由空间构成了无线传输链路，转发信息到交换设备（电信局），从而完成通信。

根据传输信号的特征，通信系统可分为模拟通信系统和数字通信系统两大类。早期的通信是模拟通信，当今的通信发展方向是数字通信。

5 模拟信号和数字信号

在现代通信系统中，信号可用两种形式之一的电（或光）信号传输：模拟信号或数字信号。

模拟通信技术支配了通信和通信系统长达100年之久。模拟信号是电信号通过连续变化电流的模拟通信。模拟信号是随时间连续变化的，如图1所示。例如由麦克风或摄像机等将声音或图像转换成连续变化的音频或视频信号。

图1模拟信号

数字信号仅取一些离散值，对二进制只可能取1和0两个值，如图2所示。例如对电流或光的通和断，这分别称为比特1和比特0。 模拟信号

1t

11T B

1

图 2 数字信号

每个比特持续一定时间T b ，T b 称为比特周期或比特时隙。比特率定义为每秒传输的比特数目，因而B=1/T b 。

模拟信号和数字信号之间是可以互相转换的。根据抽样定理，模拟信号可以等间隔地抽样转换为数字形式，只要抽样频率F s 满足奈奎斯特（Nyquist ）定理：

f s≥2 △f

则一个带宽（△f ）有限度模拟信号就可以不丢失任何信息地由离散样本表示，如图3所示。

图3 模拟信号转换成数字信号6，信号的传输

信号在信道（媒介中）传输，不论是在有线或无线中传输都会出现幅度的衰减和波形的畸变，传输的距离越长，衰减和畸变的程度就会越来越严重。无论是模拟信号还是数字信号，都符合这一基本规律。

信号的衰减起因于信道的吸收、散射、反射等因素；信号的畸变起因于信道中的噪声和干扰。信号的衰耗和畸变程度取决于信道的质量和长度，它还与传输信号本身的强弱和频谱结构有关。

数字信号和模拟信号传输的本质区别是：模拟信号一旦发生畸变，就没有办法使其复原，畸变就意味失真，此时最终容许传输距离取决于接受端（用户）对失真的认可程度。比如听电话者能否分出男

女、分出张三还是李四；电视机能否看清图像、听清声音；信号接收机能否有效工作等等。数字信号本身只表示“传输号码”和“不传输号码”即“传号”和“空号”两种逻辑状态，其波形的细节并不重要，只要接收机能够正确识别数字信号原来表示的是那种逻辑状态，就可以通过再生机制将已经畸变的数字信号复原。

7，信道

信道是信息传输的通道，是信号的传输媒介。在通信网中信道称为传输线路，它是电磁波传输的路径。传输媒介可以是有线，也可以是无线。有线和无线二者可以有多种物理传输媒介形式，若电磁波的传播是导行传播，即采用有形的解质，如电缆、波导、光缆等来作传播信息的信道，则为有线传输，它是利用有线信道的传输系统。有线通信传输系统的发展是脉冲编码调制（PCM）数字通信（时分制），替代以往使用的模拟通信（频分制）。

若电磁波的传播是采用无界面传播信道，如微波、广播电视等通过大气层或电离层来传输的，就是无线传输，它是利用无线信道的传输系统。

8，信道容量

任何模拟通信系统和数字通信系统的信道容量，都和它所传输的频率和传输媒介有关。

这里主要介绍数字通信系统的信道容量。数字通信系统的信道容量，除与它所传输的频率和传输媒介有关外，还依赖于编码技术种类和系统的信噪比要求的限制。这种限制香农（Shannon）在【信息论】

中用信道容量的概念说明，

业已证明，在存在高斯噪声时，一个二进制数字信号无误码传输时存在一个最大的容许比特率。这个最大的容许比特率称为信道容量C。

C=B ㏒2（1＋SNR ）＝△f㏒2（1＋SNR ）

式中：C-------------传输速率，bps 或bit/s；

B-------------信道带宽，△f带宽是指能够以适当保真度

传输信号的频率范围（Hz）；

SNR---------信噪比。

对于噪声信道，根据Claude Shannon（香农）定理，它把最大数据传输速率C和频率f（信道带宽B）和信噪比联系在一起。这表明信道的最大容量取决于信息占用的频带带宽和信道的信噪比SNR。由公式表明信道的带宽和信躁比越大，可传输的比特率就可越高。提高信道的带宽和改善信躁比都可以提高信道传输速率。

在无噪声系统，根据奈奎斯特（Nyquist）定理：

R b＝B ㏒2 N

式中：R b-----------信息传输速率bps 或bit/s；

B------------码元传输速率，它表明了每秒传送码元的数

目，单位为波特（Baud）；

N------------编码的进制数字。

9，带宽

模拟信号和数字信号都可以用它们的带宽来表示它们的特