通訊系統W5

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Chapter3 Data and Signal(Contd)

3.3 Digital Signal(Contd)

Broadband Transmission(寬頻傳輸)

• Using Modulation(調變，把原本的form調整改變)
  =>因為低頻不夠低(F_L下標不為零)，需要調變使其可以做為數位訊號

• baandpass: 最低頻不為零(f_L下標 != 0)
  
  

觀念釐清:

If the available channel is a bandpass channel, we connot send he digital signal directly to the channel; we need to convert the digital signal to analog signal before transmission.

• 因為最低頻非零，若"直接"轉換後會歪斜

• 數位變類比: Modulation，機器:DAC
• 類比變為數位: Demodulation，機器:CAD
• convertor可以做為一種翻譯，或是解釋

Modulation on a bandpass channel

• 先經過DAC跟最後再轉回ADC的方式傳輸
• 真正在跑的時候是類比的(本圖)
  Ex: HDMI線(因為這條線不是lowpass，所以需要DAC與ADC的Modulation)

3.4 Transmission impairment

由於訊號受損的不完美，叫做"Signal impairment"，也就是收到的與傳輸的"不同"，而有三個原因:

1. Attenuation(衰弱，能量強度的不同，自然而然的能量耗減)
2. Distortion(失真，強度跟頻率都改變)
3. Noise(雜訊，只要不是原始的訊號就是"雜訊")

訊號受損原因一: Attenuation(衰弱)

• 我們可以用功率放大器(Amplifier)將其恢復

1. 0dB = 10^0 = 1 = 不變
2. 負dB = 衰退
3. 正dB = 增強
   Ex: 3dB代表原訊號(P2/P1)放大2倍；-3dB為放大(1/2)倍

• mW 與 mdB的差距

訊號受損原因二: Distortion(失真)

• Distortion means that the signal changes its form or shape

因為某些原因導致形狀或是形式上的改變，包含相位或是頻率等的改變。可能是人為或是介質上的改變

訊號受損原因三: Noise(雜訊)

只要是傳送或接收端外相同通道、工作頻率上的其他波就是Noise，因為能量是可以疊加與抵銷的

Ex: 兩人的講話不會因為陽光或是紫外線而干擾，那光波就不是Noise，但只要有其他人講話，那就是Noise

• 而在受到Noise完的結果叫做"干擾"，並不會稱作"失真"

• Noiseless Channel(ideal的情況)
  

3.5 Data Rate Limit

影通訊的三個要素

1. Bandwidth Available: 頻寬加大可以增加傳輸速率
2. level of signal: 表達的bits增加
3. Quality of the channel: noise的影響程度越小越好

Noiseless Channel: Nyquist Bit Rate Formulor

Nyquist用沒有雜訊的情況推得limit並延伸推出本公式

• 公式是"R = 2BLog_2L"!手寫的地方多了一個兩倍
  

觀念釐清

Increasing the levels of a signal may reduce the reliablility of the system.

level數越高，出錯率越高(越不好辨認)，也就是可靠度越低(猜錯就要重傳)

Noise Channel: Shannon Capacity

Shannon在有雜訊的情況下推得

• 注意: 公式中是SNR不是SNR_dB(下標)
  

觀念釐清

The Shannon capacity gives us the upper limit; the Nyquist formula tells us how many signal levels we need.

3.6 Permormance

Propagation time v.s. Transmission time Formula

觀念釐清

The bandwidth-delay product defines the number of bits that can fill the link.

對於滿載的定義

參考資料

1. Data Communication and Networking: Digital Signals
2. Data Communication and Networking: Transmission impairment