傳輸損傷

在任何傳輸媒體上傳輸的信號，隨著傳輸距離的增長，信號強度會不斷減弱。對導向媒體來說，這種強度的減弱，或者稱為衰減，通常是呈指數級變化的，因此常常可表示為單位距離的常數分貝值。對於非導向媒體，衰減是距離的複雜函數，並與大氣的成分有關。由於衰減的存在，傳輸工程需要有三方面的考慮。第一，接收到的信號必須有足夠的強度，這樣接收器中的電路才能檢測到信號。第二，信號電平必須比雜訊電平高某個程度，這樣接收到的數據才沒有差錯。第三，衰減隨頻率的變化而不同。

第一個和第二個問題只要注意信號強度並使用放大器及轉發器就可以解決。對於點對點的鏈接，發送器的信號應當足夠強，使接收器能夠分辨信號，但也不能太強，以至於發送器或接收器的電路過載，這將導致生成的信號失真。到了一定距離之外，失真程度超出了可接受的範圍，此時就需要定距離地使用放大器或轉發器來增強信號。對多點線路而言，由於發送器和接收器之間的距離是可變的，因此情況要複雜的多。

第三個問題特別要引起模擬信號的注意。因為衰減的程度是頻率的函數，所以接收到的信號會失真，可懂度會降低。為了解決這個問題，可以在某個頻率範圍內採取衰減均衡技術，話音級線路的通常做法是利用加感線圈改變線路的某些電氣特性，其結果就是使衰減對各個頻率的影響都比較均勻。另一個辦法是使用放大器，使其放大高頻的倍數比放大低頻的位數要高。

時延失真的產生是由於在導向媒體上信號傳播速度隨頻率的不同而改變。對頻帶有限的信號來說，在靠近中心頻率的地方其傳播速度趨於最快，而越靠近頻帶的兩側，傳播速度越慢。因此，信號的不同頻率成分到達接收器的時間也不同，從而導致了不同頻率之間的相移。

這一影響稱為時延失真，就是說，接收到的信號因其頻率成分延遲的不同而產生了失真。時延失真對數字信號尤為嚴重。不管用的是模擬信號還是數字信號來傳輸一個比特串，由於延遲失真的存在，某個比特的一些頻率成分會溢出到其他比特上，因此會產生 碼間串擾。它是傳輸通道上最高比特速率受限的一個主要因素。

對任何傳輸事件來說，接收到的信號都是由被傳輸的信號、因傳輸系統引起的各種失真導致的變形以及在傳送和接收之間的某個地方插入進來的不希望有的信號組成。後者就稱為雜訊。傳輸系統性能的主要制約因素就是雜訊。

雜訊可分為四類：

l 熱雜訊

l 互調雜訊

l 串擾

l 衝激雜訊

熱雜訊（thermal noise）是由電子的熱運動造成的。熱雜訊存在於所有的電子設備和傳輸媒體中，並且是溫度的函數。熱雜訊均勻地分佈在通信系統常用的頻率範圍內，因此它通常稱為 白雜訊。熱雜訊是無法消除的，這就為通信系統的性能帶來一個上限。由於衛星地面接收到的信號本來就很弱，因此熱雜訊對衛星通信的影響最為嚴重。

在任何設備和導體中，1Hz帶寬內存在的熱雜訊的值都是：

N=kT(W/Hz)

其中：

N =雜訊功率密度，以 W/Hz表示。

K =1.38E-23J/K

T =開氏溫度

當不同頻率的信號共享同一傳輸媒體時，可能會產生 互調雜訊（intermodulation noise）。互調雜訊帶來的影響是產生了額外的信號，其頻率為兩個原頻率之和或差，也可能是若干倍的原頻率。例如，將頻率分別為f1和f2的信號混合在一起，就有可能產生頻率為f1+f2的能量。這一生成信號有可能會幹擾頻率為f1+f2的正常信號。

互調雜訊的產生由於在發送器、接收器中存在非線性因素，或者是傳輸系統受到干擾。理想情況下，這些系統組成器件以線性系統方式工作，就是說，輸出等於輸入的常倍數。然而在任何實際系統中，輸出是輸入的較複雜函數。過度非線性的產生可能是由於元器件發生了故障或載入的信號過強。也正是在這些情況下會出現頻率相加或相減的情況。

如果你曾經在打電話時聽到過別人的對話，那麼你對 串擾（crosstalk）已經有過親身經歷。它是我們不希望看到的信號通道之間的耦合現象。它的產生是由於載有多路信號的相鄰雙絞線之間發生電耦合，有時在同軸電纜之間也會發生，不過很少見。當微波天線收到不需要的信號時也可能發生串擾現象。

以上討論的所有類型的雜訊都是可預測的，並有著比較固定的強度。因此在設計傳輸系統時有可能妥善處理這些問題。然而 衝激雜訊（impulse noise）是非連續的，由不規則的脈衝或持續時間短而振幅大的雜訊尖峰組成。它的產生有多種原因，包括外部電磁波干擾（如雷電）以及通信系統本身的故障和缺陷。

通常對模擬數據來說，衝激雜訊引起的麻煩並不大。例如，話音傳輸可能被短暫的咔嚓聲打擾，但並不影響對話音的理解。然而，在數字數據通信中，衝激雜訊是差錯的主要原因。例如，一個持續時間為0.01s的能量尖峰不會破壞任何話音數據，但有可能會毀掉560bits的以56kbps速率傳輸的數字數據。