信息傳遞技術(shù)
1.什么是信息傳遞技術(shù)[1]
信息傳遞技術(shù)是通過傳輸媒介實現(xiàn)信息轉(zhuǎn)移的一種技術(shù),其主要功能是實現(xiàn)信息快速、可靠、安全的轉(zhuǎn)移。在目前的技術(shù)條件下,信息傳輸主要是通過電信網(wǎng)、計算機(jī)網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)等方式來實現(xiàn)的。從發(fā)展的角度看,電信網(wǎng)、計算機(jī)網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)呈現(xiàn)出逐漸融合的趨勢。
2.信息傳遞技術(shù)的構(gòu)成[2]
信息傳遞技術(shù)按網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成分為:信息傳輸技術(shù)、信息交換技術(shù)、信息終端技術(shù)和信息傳遞網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。
信息傳輸是構(gòu)成信息網(wǎng)絡(luò)的“鏈路”,高速、大容量、可靠地傳輸信息,是信息活動所追求的目標(biāo),也是信息傳輸技術(shù)發(fā)展的根本動力。信息傳輸技術(shù)主要是解決在給定傳輸媒介的條件下,提高信息傳輸?shù)挠行院涂煽啃詥栴}。
構(gòu)成信息傳輸技術(shù)的基本技術(shù)主要有:調(diào)制技術(shù)、差錯控制技術(shù)、信道改善技術(shù)和擴(kuò)展頻譜技術(shù)。
調(diào)制技術(shù)就是進(jìn)行信號頻譜的遷移,使信源產(chǎn)生信號的頻譜結(jié)構(gòu)與傳輸媒質(zhì)的通信頻帶相匹配的技術(shù)。通過調(diào)制可以實現(xiàn)多路信號的復(fù)用以及有效性和可靠性的互換。選擇不同的調(diào)制方式,町得到不同性能的通信系統(tǒng),一種新的調(diào)制方式的出現(xiàn),往往義使通信系統(tǒng)產(chǎn)生新的質(zhì)的變化。調(diào)制方式按調(diào)制信號的不同可分為模擬調(diào)制與數(shù)字調(diào)制兩大類。在數(shù)字調(diào)制中,為滿足不同的有效性和可靠性要求和適應(yīng)不同類型信道傳輸特點及兼顧簡單與經(jīng)濟(jì),又出現(xiàn)了多種調(diào)制方式,如:差分移相鍵控、振幅相位混合調(diào)制、非相干移頻鍵控、時間差分移相鍵控、正交調(diào)幅等。
差錯控制技術(shù)是為在一定的信噪比的情況下達(dá)到指定的誤碼率指標(biāo),而采用的降低誤碼率的技術(shù)。由于信道上傳輸數(shù)字信號時,因為信道傳輸特性不理想以及噪聲的影響,所收到的數(shù)字信號不可避免地會發(fā)生錯誤,為此需要通過選擇調(diào)制/解調(diào)方式,以及采用均衡技術(shù)等,使誤碼率盡可能地降低,上述措施往往不能滿足需要,這就需要采用信道編碼,也就是差錯控制編碼。差錯控制編碼的基本方法是:在發(fā)送端被傳輸?shù)男畔⑿蛄猩细郊右恍┍O(jiān)督碼元,這些碼元與信息碼之間存在著一定規(guī)則的關(guān)聯(lián)(約束);接收端按照既定的規(guī)則檢驗信息碼元與監(jiān)督碼元的關(guān)系,一旦在傳輸過程中發(fā)生差錯,則必然破壞信息碼元與監(jiān)督碼元之間的關(guān)系,從而可以發(fā)現(xiàn)錯誤,乃至于糾正錯誤。常用的差錯控制方式有:檢錯重發(fā)、前向糾錯和混合糾錯。
信道改善技術(shù)主要包括均衡技術(shù)、分集接收技術(shù)和信號設(shè)計技術(shù)。均衡技術(shù)就是在傳輸信道中插入某個補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的方法,使加人補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)后的信道的傳輸特性更接近理想。均衡網(wǎng)絡(luò)按設(shè)計原理和實現(xiàn)方法可分為頻域均衡和時域均衡,目前的主要發(fā)展趨勢是時域自適應(yīng)均衡。分集接收技術(shù)就是將在接收端分散接收到的幾個衰落情況不同的信號,以一定的方式將它們合并集中,使總接收信號的信噪比得到改善,衰落的影響減小。按照分散接收信號的方式,可用的分集方式有:空間分集、頻率分集、角度分集、極化分集和時間分集等。信號設(shè)汁技術(shù)是針對信道的情況沒計和發(fā)射具有較強(qiáng)抗衰落能力的信號,接收端再將其還原,以減小衰落的影響。如采用多進(jìn)制信號、時頻調(diào)制信號、時頻相調(diào)制信號和偽噪聲編碼等。
擴(kuò)展頻譜技術(shù)是指將傳輸?shù)南⑿盘栴l譜,用某個特定的擴(kuò)頻函數(shù)擴(kuò)展成為寬頻帶信號,經(jīng)信道傳輸后,再以相應(yīng)手段將其頻帶壓縮,從而獲得所傳信息的通信技術(shù)。擴(kuò)展頻譜通信簡稱擴(kuò)頻通信,其主要特點有:抗干擾性強(qiáng);傳輸信號功率譜密度很低,有利于隱蔽;可實現(xiàn)碼分多址通信,有利于解決一般通信中存在的電波擁擠問題;保密性強(qiáng)。擴(kuò)頻通信有直接序列擴(kuò)展頻譜、跳頻、跳時和線性調(diào)頻等四種基本方式。
然而,在實際運用中,更為關(guān)心的是綜合考慮傳輸技術(shù)和傳輸媒質(zhì)兩方面因素的具體通信手段,以及研究在不同傳輸媒質(zhì)上形成和發(fā)展各種通信系統(tǒng)的傳輸速率、質(zhì)量和應(yīng)用特點。此時,可將信息傳輸技術(shù)具體化為:衛(wèi)星傳輸技術(shù)、光纖傳輸技術(shù)、短波傳輸技術(shù)、微波接力傳輸技術(shù),以及其他較為特別的傳輸技術(shù):地下通信技術(shù)、水下通信技術(shù)、對流層散射通信與流星余跡通信技術(shù)等。
信息交換技術(shù)是通信網(wǎng)的“信息轉(zhuǎn)換中心”。在任何結(jié)構(gòu)形式的通信網(wǎng)中,兩條以上的支路相連接的節(jié)點,都需要由交換設(shè)備來完成對傳輸鏈路和通信業(yè)務(wù)量的匯集和分配。早期的交換機(jī)用于電話交換業(yè)務(wù),其交換方式為電路交換,經(jīng)歷了從人工交換到機(jī)電交換到電子交換的發(fā)展過程;而自動交換機(jī)的控制方式則從布線邏輯控制發(fā)展到存儲程度控制。為了適應(yīng)信息發(fā)展的需要,靈活有效地支持多種不同速率業(yè)務(wù)高質(zhì)量的傳遞,出現(xiàn)了傳輸、復(fù)用與交換方式,即異步傳遞方式,這是實現(xiàn)“信息高速公路”的關(guān)鍵技術(shù)。
信息傳遞終端技術(shù)是信息傳遞技術(shù)的重要組成部分之一,是直接為用戶提供服務(wù)的技術(shù),主要有:信源編碼技術(shù)、復(fù)用技術(shù)以及軟件無線電技術(shù)。
對于數(shù)字通信而言,需要首先將需要傳遞的模擬信號變換為數(shù)字信號(信源編碼),然后進(jìn)行傳遞,而到了接收端則需要將數(shù)字信號還原成模擬信號(信源譯碼)。通常將編碼與譯碼的全過程稱之為編碼。信源編碼按消息類型分,主要有語音編碼和圖像編碼兩大類。語音編碼是將語音信號變換為數(shù)字信號,其主要的編碼方式有脈沖編碼調(diào)制、增量調(diào)制、自適應(yīng)差值脈碼調(diào)制和聲碼器等。圖像信息具有直觀、豐富的特點,但圖像信息自身的信息量特別巨大,在傳輸、處理和存放時占有媒質(zhì)的容量也十分巨大。通常采用寬帶傳輸信道,以及大容量存儲設(shè)備;而在終端設(shè)備中對圖像信息進(jìn)行壓縮編碼處理,在保證一定的圖像質(zhì)量的前提下,除去多余信息量,以壓縮圖像的數(shù)據(jù)量。壓縮圖像的常用及最新方法有:自適應(yīng)預(yù)測編碼、離散余弦變換編碼、最佳量化和矢量量化編碼、變長字編碼、幀間預(yù)測運動補(bǔ)償編碼、子帶編碼以及模型基編碼與分形基編碼等。
為了提高信道利用率,使多路信號共用一個信道而互不影響,必須運用多路復(fù)用技術(shù),簡稱復(fù)用技術(shù)。常用的復(fù)用技術(shù)有:頻分復(fù)用適用于模擬通信系統(tǒng),時分復(fù)用和碼分復(fù)用,適用于數(shù)字通信系統(tǒng)。時分復(fù)用是通過相應(yīng)的時序邏輯電路讓各路數(shù)字信號輪流占用信道,從而使各路信號在同信道上占有不同時間間隙進(jìn)行通信。碼分復(fù)用的原理是:在發(fā)送端讓各路信號分別與一組互相正交的碼序列相乘,然后合路送出;接收端收到合路的總信碼后只需讓它分別與相應(yīng)的碼序列相乘,就可得到指定的那路信號,從而實現(xiàn)多路復(fù)用。
軟件無線電臺是指用軟件實現(xiàn)各種功能的多功能、寬頻段的無線電終端設(shè)備。在移動通信中它指智能化的個人終端和基站。軟件無線電技術(shù)是指實現(xiàn)軟件無線電臺的各種技術(shù)的集合。軟件無線電最突出的特點是:開放式結(jié)構(gòu),軟件、硬件便于升級及合理配置?用軟件定義功能,具有很強(qiáng)的適應(yīng)性,便于更新功能,是通信技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。
隨著信息技術(shù)的整體發(fā)展,信息傳遞技術(shù)不斷更新、不斷發(fā)展,特別是計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,使現(xiàn)代信息傳遞技術(shù)正經(jīng)歷著一場革命。其中不論是信息傳遞手段、信息交換方式、信息傳遞終端都發(fā)生著深刻的變化:其總體發(fā)展趨勢是:模擬通信被數(shù)字通信替代,信息傳輸向高速、大容量發(fā)展,從人對人的通信向人對機(jī)、機(jī)對機(jī)通信擴(kuò)展,從單一業(yè)務(wù)與功能向綜合業(yè)務(wù)與功能轉(zhuǎn)變,并且將會逐步開辟新的通信資源。
3.信息傳遞技術(shù)的競爭[3]
這方面競爭的重點集中于:竟相使用高速、精確、有效、大容量的信息傳遞媒體,如近年的傳真通訊、激光通訊、衛(wèi)星通訊、光纖通訊大量應(yīng)用;于商業(yè),加速信息傳遞的通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。
4.信息傳遞技術(shù)的功能[4]
其主要功能是實現(xiàn)信息快速、可靠、安全的轉(zhuǎn)移。各種通信技術(shù)都屬于這個范疇。廣播技術(shù)也是一種傳遞信息的技術(shù)。由于存儲、記錄可以看成是從“現(xiàn)在”向“未來”或從“過去”向“現(xiàn)在”傳遞信息的一種活動,因而也可將它看作是信息傳遞技術(shù)的一種。