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光纤通信课件 第10章 光纤传输系统

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《光纤通信》课件

《光纤通信》课件
光纤放大器
光纤放大器增强信号强度，提高传输距离。
光纤芯层和包层
光纤由芯层和包层构成，光信号通过芯层传输。
光纤接口技术
光纤连接器和光纤插入损耗技术确保信号的高 效传输。
光纤通信的优势
光纤通信相比传统的电缆通信具有如下优势：
1 高带宽
光纤能传输更大容量的数据。
2 低损耗
光纤的传输损耗较小，信号质量更高。
光纤通信的挑战
1 成本
光纤通信的建设和维护成本相对较高。
2 光纤连接
光纤连接需要特殊的技术和设备。
3 光纤安全
保护光纤通信的安全性是一个重要的挑战。
光纤通信的未来展望
5G技术
光纤通信将为5G技术的发展 供高速、稳定的传输支持。
物联网
光纤通信的广泛应用将助力物 联网的快速发展。
量子通信
光纤通信在量子通信领域有着 巨大的潜力和应用前景。
《光纤通信》课件
光纤通信是一种利用光信号传输数据的先进技术。它在现代通信领域有着广 泛的应用和巨大的优势。
发展历程
1
20世纪60年代
光纤通信的概念首次提出。
20世纪70年代
2
光纤通信的第一条实用化系统推出。
3
20世纪80年代
光纤通信开始在长距离通信中广泛应用。
光纤通信原理
全内反射原理
光信号在光纤内不断发生全内反射，实现信号 的传输。
3 抗干扰
光纤对电磁干扰和信号窃听具有较强的抵抗 能力。
4 长距离传输
光纤可以实现长距离的高速传输。
光纤通信的应用
电信网络
光纤通信是现代电信网络的主要传输方式。
数据中心
光纤连接数据中心内的服务器，实现高速数据传输。

《光纤通信网络》课件

《光纤通信网络》课件

3 绿色能源技术
绿色能源技术将促进光 纤通信网络的能源可持 续发展。
总结
光纤通信网络具有大带宽、长距离传输和信号质量好的优势。未来，光纤通 信网络将进H技术和 ATM技术，实现高速、可靠的 数据交换。
优缺点
优点
光纤通信网络具有大带宽、长距离传输和信号质量好的优点。
缺点
光纤通信网络的成本高，且对电力依赖较大。
发展趋势
1 下一代传输技术
下一代传输技术将进一 步提高光纤通信网络的 速度和容量。
2 智能化网络管理
智能化网络管理将实现 光纤通信网络的自动化 和智能化运维。
《光纤通信网络》PPT课 件
介绍光纤通信网络的课件，内容涵盖了引言、技术基础、系统组成、优缺点、 发展趋势等方面，旨在向大家分享关于光纤通信网络的知识。
引言
光纤通信网络是一种高速、可靠的数据传输技术。本节将介绍光纤通信网络 的定义以及其发展历程。
技术基础
基本原理
光纤通信的基本原理包括折射、全反射和光 的传输。
光源
光纤通信使用的光源有激光器和LED。
主要器件
光纤通信的主要器件包括光纤、光纤连接器 和光纤衰减器。
检测器
光纤通信使用的检测器有光电二极管和光电 探测器。
系统组成
光纤传输系统
光纤传输系统采用WDM技术 和光纤放大器，实现高速、大 容量的数据传输。
光纤接入系统
光纤接入系统采用FTTH技术 和FTTB技术，将光纤引入用 户家庭和建筑物内部。

光纤通信系统PPT课件

光纤通信系统PPT课件
套塑光纤结构
48 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
❖按传输波长分类 (1)短波长光纤
37 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
(3)三角形光纤 纤芯折射
率分布曲线为 三角形。
38 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
光纤折射率分布曲线 39 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
❖按传导模的数目分类： 传导模指能够在光纤中远距离传输的传
播模式。 (1)多模光纤
当纤芯的几何尺寸（直径一般为50μm） 远大于光波波长(如1.55μm)时，光纤剖面折 射率分布为渐变型，外径125μm。光纤传输 的过程中会存在着几十种乃至几百种传输模 式，称为多模光纤。
40 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
(2)单模光纤 当纤芯的几何尺寸较小（一般为
8μm～10μm），与光波长在同一数量级， 这时，光纤只允许一种模式（基模）在 其中传播，其余的高次模全部截止，这 样的光纤称为单模光纤。
单模光纤的折射率分布多呈阶跃性。
41 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
目前光纤已成为信息宽带传输的主要媒 质，光纤通信系统将成为未来国家信息基础 设施的支柱。
7 .
现代通信系统 第4章 光纤通信系统
光纤通信系统是以光导纤维和激光 技术、光电集成技术为基础发展起来的 通信系统，它具有频带宽、重量轻、体 积小、节省能源，主要用于大容量国际、 国内长途通信干线，也用于短局间中继。 我国今后不再敷设新的长途电缆线路， 而全部采用光缆。
实用的光纤通信系统一般都是双向 的，每一端都有光发送机、光接收机和 电发送机、电接收机并且每一端的光发 送机和光接收机做在一起，称为光端机， 电发送机和电接收机组合起来称为电端 机。同样，中继器也有正反两个方向。

《光纤通信基础》课件

《光纤通信基础》课件

总结
优势
光纤通信具有传输速度快、传输距离长、抗干扰性强等优势。
挑战
光纤通信的高成本、故障维修、光学器件研究等方面也面临着一定的挑战。
未来
随着技术的进步和市场的需求，光纤通信技术也将继续得到提升和广泛应用。
参考资料
1. 2. 3.
林宗英，光纤通信与光网络技术，电子工业出版 社，2019年。
王峻岭，光通信原理与光器件，清华大学出版社， 2 01 8年。
光纤通信的应用
1
光纤通信在电信行业的应用
光纤通信已经成为电信行业的主要通信
光纤通信在互联网和数据中心
2
方式，取代了传统的铜缆通信方式，实 现了大规模覆盖和高速率传输。
随着互联网的高速发展，光纤通信也成
为数据中心和大型企业通信的生命线，
具有高速率、大带宽、低延迟等优势。
3
光纤通信在全球经济中的作用
光纤通信作为推动信息技术、网络技术 和经济发展的重要基础设施，在全球化、 信息化的时代中发挥着越来越重要的作 用。
光纤通信系统的组成
光纤系统基本组成
光源、光纤、检测器、接口和 传输器是光纤通信系统的基本 组成部分。
光纤传输设备分类和 功能
分为光纤放大器、光开关、光 改变器等不同类型和功能的光 纤传输设备。
光纤接入网络的架构 和特点
光纤接入网是一种采用光纤作 为用户接入方式的通信网络， 具有大带宽、高速率、安全稳 定等特点。
孙图恩，光纤通信与网络，北京航空航天大学出 版社，1 7年。
光纤的基本原理
构成和工作原理
光纤由包覆在外层的光纤芯和光 线反射材料构成，利用光线的全 反射原理传输信息。
光信号的传输和调制技术
通过灯或激光器产生光信号源， 经过调制器调制信号波形，将信 息转换成光信号发送。

光纤传输技术课件

光纤传输技术课件

02
研发具有更低损耗、更高非线性容忍度的新型光纤材料，以适
应未来高速大容量传输需求。
光纤器件集成化
03
将光纤与光电子器件进行集成，实现高速光信号处理与传输的
一体化。
高速大容量光纤通信系统展望
超高速光传输技术
利用高级调制格式、多载波聚合等技术，实现Tbps级别的超高速 光传输。
灵活光网络技术
构建灵活可重构的光网络架构，以适应动态变化的业务需求。
02
光纤由纤芯、包层和涂覆层构成 ，具有传输频带宽、通信容量大 、传输损耗低、不受电磁干扰等 优点。
光纤传输技术发展历程
初始阶段
1960年代，光纤传输技术开始起步，主要用于短距离、低 速率通信。
发展阶段
1970-1980年代，随着光纤制造技术的进步和光通信器件 的发展，光纤传输技术逐渐成熟，开始应用于长距离、高 速率通信。
光纤传输技术课 件
汇报人：XX
contents
目录
• 光纤传输技术概述 • 光纤传输原理 • 光纤传输系统组成 • 光纤传输技术应用领域 • 光纤传输技术性能指标及测试方法 • 未来发展趋势与挑战
01
CATALOGUE
光纤传输技术概述
光纤传输技术定义
01
光纤传输技术是一种利用光导纤 维作为传输媒介，以光波作为信 息载体，实现信息传输的通信技 术。
交通领域
光纤也应用于智能交通系统中，如 高速公路监控系统、铁路信号传输 等，提供高速、可靠的数据传输通 道。
05
CATALOGUE
光纤传输技术性能指标及测试方法
光纤传输技术性能指标
衰减
光信号在光纤中传输时的能量损失，通常以分贝（dB）为单位表示。 衰减越小，传输距离越长。

光纤通信基础知识ppt课件

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应用场景
光检测器广泛应用于光纤通信、光传 感、激光雷达等领域，特别是在高速、 长距离的光纤通信系统中，光检测器 的作用尤为关键。
光放大器
光放大器是光纤通信系统中的关键器件之一，主要分 为掺铒光纤放大器（EDFA）和拉曼光纤放大器（RA）
两类。
输入 标题
作用
光放大器的作用是对光信号进行放大，补偿光纤传输 过程中的光信号损耗，提高光纤通信系统的传输距离 和稳定性。
光检测器
分类
光检测器是光纤通信系统中的另一重 要器件，主要分为光电二极管（PIN） 和雪崩光电二极管（APD）两类。
性能参数
光检测器的性能参数包括响应度、带 宽、噪声等，这些参数直接影响着光 纤通信系统的接收灵敏度和动态范围。
作用
光检测器的作用是将光信号转换为电 信号，从而实现光信号的接收和检测。
模拟光纤通信系统的应用
03
在音频广播、视频传输等领域得到广泛应用。
光纤通信系统设计
01
光纤通信系统设计的基本原则
确保系统的传输性能、稳定性、可靠性和经济性。
02
光纤通信系统设计的主要内容
包括光源、光检测器、光纤、中继器和放大器等器件的选择和配置。
03
光纤通信系统设计的优化
通过采用先进的调制技术、编码技术等手段，提高系统的传输性能和容
性能参数
光源的性能参数包括波长、光谱宽度、输出功率、阈值电 流等，这些参数对光纤通信系统的性能和稳定性有着重要 影响。
作用
光源的作用是将电能转换为光能，为光纤通信系统提供光 信号。
应用场景
光源广泛应用于光纤通信、光传感、光谱分析等领域，特 别是在长距离、大容量的光纤通信系统中，光源的作用尤 为重要。
光纤通信发展历程

光纤通信知识演示文稿资料课件

光纤通信知识演示文稿资料课件
目录
• 光纤通信概述 • 光纤通信原理 • 光纤通信系统组成 • 光纤通信的应用 • 光纤通信的未来发展
01
光纤通信概述
光纤通信定义
光纤通信是一种利用光波在光纤中传输信息的一种通信方式。它通过将电信号转 换为光信号，在光纤中传输，并在接收端将光信号转换回电信号，实现信息的传 递。
光纤通信系统主要由光源、光纤、光检测器和传输介质等部分组成。其中，光纤 是核心部分，负责传输光信号。
光纤通信发展历程
01
02
03
04
1960年代
光纤通信的初步探索和研究阶 段，人们开始认识到光纤在通
信领域的应用潜力。
1970年代
实验阶段，开始进行光纤通信 实验，验证其可行性和优势。
1980年代
商用阶段，光纤通信开始进入 商用领域，逐渐应用于长途和
光的调制方式
01
02
03
强度调制
通过改变光源的输出强度 来传递信息。在强度调制 中，信息被编码为光信号 的明暗变化，即光强。
频率调制
息被编码为光信号的波长 变化。
相位调制
通过改变光的相位来传递 信息。在相位调制中，信 息被编码为光信号的相位 变化。
光的解调方式
光功率放大器
用于放大光信号的功率，提高传输距 离和接收机的接收灵敏度。
05
04
调制器
用于将电信号调制到光信号上，使光 信号的幅度、相位或频率随电信号变 化。
光中继器
功能
光中继器用于放大和 整形光信号，补偿光 纤传输中的损耗和色 散，延长通信距离。
组成
光中继器主要由光接 收机、光放大器和光 发送机组成。
保护层用于保护光纤不受外界环境的影响 和损伤，保证光信号的传输质量和稳定性 。

光纤通信资料课件


在光纤中，光通过全内反射的方式传 播，即光在光纤的芯层中传播，而不 是在外部的涂层中。
光的调制方式
直接调制
通过改变光源的电流直接调制光 的强度。
间接调制
使用外部信号来调制光的强度。这 种方法通常需要一个外部调制器。
调相和调相偏振
通过改变光的相位或偏振状态来调 制光信号。
信号的传输过程
第一季度
第二季度
通过采用先进的调制解调技术、信号 处理技术和光电器件，高速光纤通信 系统的传输速率已经达到Tbps级别。
长距离光纤通信
总结词
长距离光纤通信是实现全球信息互连的重要基信号衰减和色 散。
详细描述
通过采用中继器和拉曼放大器等技术，光纤通信 能够实现数百甚至数千公里的信号传输，为跨洋 光缆、国家骨干网等提供可靠的信息传输通道。
详细描述
通过采用新型光纤和信号处理技术，可以有效降 低信号衰减和色散的影响，提高传输距离和稳定 性。
光子计算机技术
总结词
光子计算机技术是下一代信息技术的重要方向。
总结词
光子计算机技术面临的主要挑战是光子集成和光子控制技 术。
详细描述
光子计算机利用光子作为信息传输和处理的基本单元，具 有高速并行处理、低功耗等优点，有望在人工智能、云计 算等领域发挥重要作用。
04
光纤通信应用
光纤到户（FTTH）
光纤到户是指将光纤光缆直接引入用户家中，为家庭提供高速的宽带接入服务。
光纤到户具有高带宽、低时延、稳定性好等特点，能够满足用户对高清视频、在线 游戏、在线教育等高带宽业务的需求。
光纤到户的建设需要铺设光缆、安装光缆终端设备等，成本较高，但随着技术的进 步和用户需求的增加，光纤到户已成为未来宽带接入的主要趋势。

光纤通信原理-(全套)PPT课件


为了描述光纤中传输的模式数目，在
此引入一个非常重要的结构参数，即光纤
的归一化频率，一般用V表示，其表达式 如下：
V k 0 n m a2 2 0n m a2 C n m a2
1. 多模光纤
顾明思义，多模光纤就是允许多个模 式在其中传输的光纤，或者说在多模光纤 中允许存在多个分离的传导模。
光纤的作用是为光信号的传送提供传 送媒介(信道)，将光信号由一处送到另一 处。
中继器分为电中继器和光中继器(光放 大器)两种，其主要作用就是延长光信号的 传输距离。
1.3.2 光纤通信系统的分类
根据调制信号的类型，光纤通信系统 可以分为模拟光纤通信系统和数字光纤通 信系统。
根据光源的调制方式，光纤通信系统 可以分为直接调制光纤通信系统和间接调 制光纤通信系统。
1.2 光纤通信的主要特性
1.2.1 光纤通信的优点
1. 光纤的容量大
光纤通信是以光纤为传输媒介，光波为载 波的通信系统，其载波—光波具有很高的 频率(约1014Hz)损耗低、中继距离长
目前，实用的光纤通信系统使用的光 纤多为石英光纤，此类光纤在1.55μm波长 区 的 损 耗 可 低 到 0 . 1 8 dB/km， 比 已 知 的 其 他通信线路的损耗都低得多，因此，由其 组成的光纤通信系统的中继距离也较其它 介质构成的系统长得多。
图2.2 光纤的折射率分布
光纤的折射率变化可以用折射率 沿半径的分布函数n(r)来表示。
n r n n 1 2
r a r a
2. 按传输模式的数量分类
按光纤中传输的模式数量，可以将光 纤分为多模光纤(Multi-Mode Fiber，MMF) 和单模光纤(Single Mode Fiber，SMF)。

《光纤通信》课件


总结词
海底光缆通信系统是光纤通信的重要应用之 一，它实现了跨洋、跨国之间的高速、大系统利用光纤作为传输介质， 通过海底光缆将各个国家和地区连接起来， 实现了高速、大容量的信息传输。这种系统 广泛应用于国际通信、广播电视、金融交易 等领域，对于全球信息交流和经济发展具有 重要意义。
光纤通信系统组成
光发信机
将电信号转换为光信号，通过光纤传输。
光纤
传输光信号的介质，具有低损耗、高带宽等 特点。
光收信机
将光信号转换为电信号，实现信息的接收和 解调。
中继器
用于延长传输距离和提高信号质量，包括光 放大器、光检测器等组件。
02
光纤基础知识
光的本质与传播
光的波粒二象性
光既具有波动特性，又具有粒子 特性。在光纤通信中，利用光的 波动特性进行信息传输。
《光纤通信》课件
目录 Contents
• 光纤通信概述 • 光纤基础知识 • 光纤通信技术 • 光纤通信应用 • 光纤通信发展趋势与挑战 • 案例分析
01
光纤通信概述
光纤通信定义
01
光纤通信是一种利用光波在光纤 中传输信息的通信方式。它通过 光信号的调制和传输，实现信息 的传递和交换。
02
光纤通信具有传输容量大、传输 距离远、传输损耗低、抗电磁干 扰等优点，是现代通信网络的重 要组成部分。
光纤通信发展历程
1960年代
激光的发明为光纤通信奠定了 基础。
1970年代
低损耗石英光纤的研制成功， 为光纤通信的实用化创造了条 件。
1980年代
光纤通信进入实用化阶段，广 泛应用于电话、有线电视等领 域。
1990年代至今
光纤通信技术不断发展，传输 速率和传输距离不断提高，成 为现代通信网络的主流技术。
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(a) 电 容 耦 合 放 大 判 决 电 路 (b)电 容 耦 合 放 大 判 决 电 路 各 点 波 形
编码的目的
❖ 使输出的二进制码不要产生长连 “1” 或长连 “0”，而 是使 “1” 码和 “0” 码尽量相间排列。
❖ 这样既有利于时钟提取，也不会产生因长连零信号幅度下 降使判决产生误码。
频 移 键 控(FSK )
相移键控 (P SK)
正交相位键控 （ QP SK）
电光调制器 声光调制器 电吸收波导调制器
IM/DD方式实现图解
电信号 驱动
调制光 LD
低频 电信号
调制后 的光波
直接调制
低频 电 信 号高 频
载波
高速 驱动
低频电信号 调制后的 高频载波 调制后的光波
SCM调制
调制光 LD
(d) P SK
0
- Ac
1
0
1
T
T
T
平 均 信 号 功 率=
1 2
Ac2 2
=
Es 2T
T
T
T
平
均
信
号
功
率=
Ac2 2
=
Es T
T
T
T
平均
信号
功 率=
Ac2 2
=
Es T
0
Pc
f
fc- ( f ) b fc fc+( f ) b ( f ) c = 2( f ) b
Pc
f
f
fc ( f ) b ( f ) c = 2( f ) b +2 f
电信号 放大器
调制光
LD
外调 制器
电信号 调制后 的光波
外调制
频率调制以增加调制带宽换取信噪比的降低
均 60 方 50 信 40 噪 30 比 20 /dB 10
(SNR)b (CNR)c
10 20 30 40
f b
基带信号
载频 fc
50 60 70
f c
频率调制信号
f 频率 /MHz
图7.1.4 模拟副载波调制
图7.1.1 光通信采用的调制方式
模拟强度调制
调 幅 (A M) 调频 (FM)
非相干调制 (直接强度调制)
IM/DD
直接 调制 外调制
副载波 调制
数字强度调制
调相 (P M)
幅 移 键 控 (A SK ) 频 移 键 控(FSK ) 相移键控 (P SK)
调制
幅 移 键 控 (A SK )
相干调制 (频率或相位调制)
调制 方式
使用的调制器
解调器
时间函数
频谱曲线
调幅 (AM)
S(t)
Xt( t )
X
Xt( t )
包络 检波
S(t)
0
载波 fc
双边带 调幅 S(t) (AM
DSB)
+
+ fc +
-
+
-
同步检测 带 通 X (t) Xt(t) X
2( f ) b
2cos(ct )
S(t) 带通
( f ) b
相位变化
0
差分 编码
d s/dt
VCO
X (t) X (t)
频率 解调器
差分 S(t) 编码
0
f
fc ( f ) b
f
fc ( f ) b
f
fc ( f ) b
f fc
f fc
ASK、PSK 和 FSK 调制方式比较
+Ac
(a)
二进制 信号
0
0
+Ac
(b) ASK
0
- Ac
+Ac
(c) FSK
0 - Ac
+Ac
两种二进制编码
码型
波形
(a)
二进制码： 非归零码
+V
1
0
1
1
0
（ NRZ）
0 T 2T 3T 4T 5T
归零码
(b) （RZ）
+V 10 110
0 T 2T 3T 4T 5T
频谱图
V2T
t 0 11 2T T
V2T 16 t
0 11 2T T
f 2 T
f 2 T
双二进制编码（DB）技术
❖ 双二进制编码（DB，Duo Binary）技术能使“0”和“1”的 数字信号，经低通滤波后变换为具有3个值“1”、“0”和 “1”的信号。
能够实现在现有10 Gb/s光纤线路上传输40 Gb/s信号，这种相干检测受到重 视。
IM/DD方式
激P 光 器 P-I曲 线 输 出 功 率
输出光脉冲
Pth
I
t
驱动电流 Ith
输 入 电 脉 冲
❖ 在发送端，电信号直接调 制（IM）光载波的强度；
❖ 在接收端，光信号被光电 二极管直接探测（DD）， 从而恢复发射端的电信号。
Pc
4
2
f
fc
( f ) c ~~ 2 ( f ) b
例题 脉冲信号对光强度调制
用脉冲信号对光强度调制，使用波长为 0.82m 的 LED，请问当脉冲宽度 1ns 时，在“1”码时有多少个 光振荡？
解 ： 已 知 0.82 m ， 所 以 光 频 是 f c 3.65851014 Hz ， 光 波 的 周 期 是 T 1 f 2.733410 15 s 。 已 知 脉 冲 宽 度 Tele=1ns （ 109 s ），所以在该脉冲宽度内的光周期数是
残留边 S(t) 带调幅
(AM VSB)
AM 或 DSB 调制 fc
VSB X (t) 滤波
包络检波 或同步检测
0 相位变化
X (t) 微分 包络检波 + S(t)
调频 S(t) 压控 X (t)
微分 包络检波 -
(FM)
振荡器
OSC
锁相环
0
fc +- f
低通
X (t)
S(t)
VCO
调相 S(t) (P M)
第10章 调制光纤传输系统
内容要求
概述 光调制 电复用光纤传输系统 光复用光纤传输系统 相干光波通信系统 光纤孤子实验系统 高速光纤传输系统
调制
❖ 调制是用数字或模拟信号改变载波的幅度、频率或相位的过程。调制分相干 调制和非相干调制；
❖ 非相干调制---改变载波的幅度； ❖ 相干调制---改变载波的频率或相位； ❖ 光通信系统中非相干调制有直接调制和外调制两种； ❖ 直接调制---信息直接调制光源的输出光强； ❖ 外调制---信息通过外调制器对连续输出光进行调制； ❖ 最常用的的光纤系统都是采用非相干的强度调制-直接检测(IM/DD)方式； ❖ 近来，采用偏振复用正交相移键控（PM-QPSK）调制，在接收端使用相干检测，
10 1 1 1 1 1 1 0 +V
0 TT
(A)点 波 形 t
Vb
10 1111110
+V
判决门限
Vref
光 输 入Vref0(源自)(B )TT (C)
判决
输出
t
判决前 (B ) 点 波 形
A
A
电路
1 0 1 1 10 0 0 0
+V 0 TT
3*个*误*码
(C) 点 输 出 t 产生误码
的波形
N Tele T 109 / 2.733410 15 365853
编码
对数字信号进行编码的理由是： (1)为了使接收再生电路把相位或频率锁定到信号定时上； (2)因为光接收机采用电容耦合，接收机不能对直流和低
频分量响应，使长连零信号的幅度逐渐下降，经判决 电路后会产生误码，如图所示。
光接收机电容耦合使长连零信号幅度下降导致判决产生误码