高考申論題
114年
[電信工程] 通信與系統
第 一 題
📖 題組：
線路碼（line code）是利用傳輸通道（如光纖）特性而進行數位訊號傳輸的編碼方式。...[圖略]... 請回答以下的問題：（每小題 5 分，共 15 分）
線路碼（line code）是利用傳輸通道（如光纖）特性而進行數位訊號傳輸的編碼方式。...[圖略]... 請回答以下的問題：（每小題 5 分，共 15 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
如果傳輸通道的頻寬為 4 kHz，請決定上述四種不同線路碼的傳輸資料速率（data rate）。
思路引導 VIP
本題測驗由功率頻譜密度（PSD）圖形判讀線路碼頻寬的能力。考生應先找出各線路碼頻譜的「第一零點頻寬（FNBW）」所對應的 Tf 值，再將通道頻寬（4 kHz）作為該零點頻寬的上限，利用資料速率 Rb = 1/T 的關係式即可反求出各個線路碼的傳輸資料速率。
小題 (二)
如果傳輸通道的頻率響應在 f =0 Hz 有一個零點（zero），請問我們該選用那一種線路碼？為什麼？
思路引導 VIP
看到「傳輸通道在 f=0 Hz 有零點」，應立刻聯想到通道具有阻斷直流（DC-blocking）的特性。解題關鍵在於檢視各種線路碼的功率頻譜密度（PSD），選擇在 f=0 處能量為零的編碼，以避免訊號經過通道後產生嚴重的低頻失真。
小題 (三)
假設 NRZ 碼的平均傳輸功率 P_NRZ為 1 W，請問上述四種不同線路碼，那一種線路碼的平均傳輸功率最低？為什麼？
思路引導 VIP
本題考查線路碼（Line Code）的功率頻譜密度（PSD）與平均功率的關係。解題關鍵是透過觀察 PSD 圖判斷訊號有無直流成分（有無衝激函數），進而確立各線路碼時域波形的振幅特徵與佔空比，最後利用時域波形計算平均功率以進行比較。
線路碼特性與頻譜分析
💡 依據線路碼功率頻譜密度（PSD）判斷頻寬、直流成分及功率效率。
| 比較維度 | NRZ (非歸零碼) | VS | Manchester (曼徹斯特碼) |
|---|---|---|---|
| 直流成分 | PSD 於 f=0 有最大值 | — | PSD 於 f=0 為零 |
| 頻寬需求 | 較小 (約為 Rb) | — | 較大 (約為 2Rb) |
| 自我同步 | 連續同號時失去同步 | — | 位元中間跳變可同步 |
💬Manchester 碼雖犧牲頻寬，但解決了直流漂移與同步問題，適合有零點的通道。
