基于數(shù)字通信系統(tǒng)特點(diǎn)及應(yīng)用方法的探究電科論文

　　1.數(shù)字通信系統(tǒng)的含義

　　數(shù)字通信是指用數(shù)字信號作為載體來傳輸信息,或者用數(shù)字信號對載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制后在傳輸?shù)耐ㄐ欧绞�。無論在時間上還是幅度上,它都屬于離散的負(fù)載數(shù)據(jù)信息的信號。數(shù)字通信的主要技術(shù)設(shè)備包括發(fā)射器、接收器以及傳輸介質(zhì)。數(shù)字通信系統(tǒng)的通信模式主要包括數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)、數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)以及模擬信號數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng)三種。數(shù)字通信研究為信息傳輸和存儲介質(zhì)的設(shè)計(jì)帶來了便利。首先它的信源獨(dú)立設(shè)計(jì),一旦用信源編碼器將信息轉(zhuǎn)換為比特,信息就可以無差別的存儲或傳輸,只要回復(fù)比特?cái)?shù)據(jù),就可以將其中蘊(yùn)含的信息無差別地重構(gòu)回來,也就是存儲和通信媒介可以獨(dú)立于信源,這也就意味著多種信源可以共享同意通信媒介,此外信道與信源的獨(dú)立性帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。其次,信道優(yōu)化設(shè)計(jì),對每一個通信鏈路來說,信道編碼器、信道譯碼器、調(diào)制器和解調(diào)器都可以根據(jù)特定的信道特性進(jìn)行優(yōu)化。由于在每條鏈路上都可以對傳輸?shù)谋忍剡M(jìn)行再生,所以沒有“噪聲積累”。

　　數(shù)字通信中還存在以下問題:第一,數(shù)字信號傳輸時,信道噪聲或干擾所造成的差錯,原則上是可以控制的。這是通過所謂的差錯控制編碼來實(shí)現(xiàn)的。于是,就需要在發(fā)送端增加一個編碼器,而在接收端相應(yīng)需要一個解碼器。第二,當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)保密通信時,可對數(shù)字基帶信號進(jìn)行人為“擾亂”(加密),此時在收端就必須進(jìn)行解密。第三,由于數(shù)字通信傳輸?shù)氖且粋�接一個按一定節(jié)拍傳送的數(shù)字信號,因而接收端必須有一個與發(fā)端相同的節(jié)拍,否則,就會因收發(fā)步調(diào)不一致而造成混亂。另外,為了表述消息內(nèi)容,基帶信號都是按消息特征進(jìn)行編組的,于是,在收發(fā)之間一組組的編碼的規(guī)律也必須一致,否則接收時消息的真正內(nèi)容將無法恢復(fù)。在數(shù)字通信中,稱節(jié)拍一致為“位同步”或“碼元同步”,而稱編組一致為“群同步”或“幀同步”,故數(shù)字通信中還必須有“同步”這個重要問題。

　　2.數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

　　數(shù)字通信與傳統(tǒng)的模擬信號不同,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

　　(1)數(shù)字信號具有極強(qiáng)的抗干涉能力。由于在信號傳輸?shù)倪^程中不可避免的會受到系統(tǒng)外部以及系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲干擾,而且噪聲會跟隨信號的傳輸而進(jìn)行放大,這無疑會干擾到通信質(zhì)量。但是數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖请x散性的數(shù)字信號,雖然在整個過程中也會受到的噪聲干擾,但只要噪聲絕對值在一定的范圍內(nèi)就可以消除噪聲干擾。

　　(2)數(shù)字信號更適合進(jìn)行高質(zhì)量的遠(yuǎn)距離通信。在數(shù)字通信系統(tǒng)當(dāng)中利用再生中繼方式,能夠消除長距離傳輸噪音對數(shù)字信號的影響,而且再生的數(shù)字信號和原來的數(shù)字信號一樣,可以繼續(xù)進(jìn)行傳輸,這樣一來數(shù)字通信的質(zhì)量就不是因?yàn)榫嚯x的增加而產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響,所以它也比傳統(tǒng)的模擬信號更適合進(jìn)行高質(zhì)量的遠(yuǎn)距離通信,通信質(zhì)量也依然能夠得到有效保證。

　　(3)數(shù)字信號具有更強(qiáng)的保密性。與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合的形式非常簡便,目前的終端接口都采用數(shù)字信號。

　　(4)數(shù)字信號應(yīng)用范圍廣。數(shù)字通信系統(tǒng)還能夠適應(yīng)各種類型的業(yè)務(wù)要求,例如電話、電報(bào)、圖像以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊?它的普及應(yīng)用也方便實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng),便于采用大規(guī)模集成電路,便于實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)谋Ｃ芴幚?便于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的管理等優(yōu)點(diǎn)。

　　3.數(shù)字通信系統(tǒng)的缺點(diǎn)

　　數(shù)字通信系統(tǒng)雖然優(yōu)點(diǎn)居多,但它也存在缺點(diǎn)。但是隨著新的寬帶傳輸信道的采用、窄帶調(diào)制技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展,數(shù)字通信的這些缺點(diǎn)已經(jīng)弱化。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用,數(shù)字通信在今后的通信方式中必將逐步取代模擬通信而占主導(dǎo)地位。它的主要缺點(diǎn)如下:

　　(1)數(shù)字通信系統(tǒng)頻帶利用率不高

　　系統(tǒng)的頻帶利用率,可用系統(tǒng)允許最大傳輸帶寬(信道的帶寬)與每路信號的有效帶寬之比來數(shù)字通信中,數(shù)字信號占用的頻帶寬,以電話為例,一路模擬電話通常只占據(jù)4kHz帶寬,但一路接近同樣話音質(zhì)量的數(shù)字電話可能要占據(jù)20~60kHz的帶寬。因此,如果系統(tǒng)傳輸帶寬一定的話,模擬電話的頻帶利用率要高出數(shù)字電話的5~15倍。

　　(2)系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜數(shù)字通信中,要準(zhǔn)確地恢復(fù)信號,接收端需要嚴(yán)格的同步系統(tǒng),以保持收端和發(fā)端嚴(yán)格的節(jié)拍一致、編組一致。因此,數(shù)字通信系統(tǒng)及設(shè)備一般都比較復(fù)雜,體積較大。

　　4.數(shù)字通信系統(tǒng)的應(yīng)用

　　數(shù)字通信系統(tǒng)的關(guān)鍵性技術(shù)包括編碼、調(diào)制、解調(diào)、解碼以及過濾等。其中數(shù)字信號的調(diào)制以及解調(diào)是整個系統(tǒng)的核心也是最基本、最重要的技術(shù)。數(shù)字調(diào)制是通過對信號源的編碼進(jìn)行調(diào)制,將其轉(zhuǎn)換成為能夠進(jìn)行信道傳輸?shù)念l帶信號,即把基帶信號(調(diào)制信號)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�高頻率的帶通信號(已調(diào)信號),而且由于在傳輸過程中為了避免信息失真?zhèn)鬏敁p耗以及確保帶內(nèi)特性等因素,在進(jìn)行信號進(jìn)行長途傳輸以及大規(guī)模通信活動時必須對數(shù)字信號進(jìn)行載波調(diào)制。

　　(1)現(xiàn)階段的數(shù)字信號調(diào)制主要分為調(diào)幅、調(diào)相以及調(diào)頻三種。調(diào)幅即是根據(jù)不同的信號,通過調(diào)節(jié)正弦波的幅度進(jìn)行信號調(diào)制,目前最常見的數(shù)字信號是幅度取值為0和1為代表的波形,即二進(jìn)制信號;調(diào)相即是由于載波的相位受到數(shù)字基帶信號的控制,通常情況下載波相位和基帶信號是保持一致的,例如二進(jìn)制基帶信號為0時,載波相位相應(yīng)也為0;調(diào)頻及是利用數(shù)字信號進(jìn)行載波頻率的調(diào)制。解調(diào)就是講載波信號提取出來并經(jīng)過還原得到信息的過程,它是調(diào)制的逆過程也被稱為反調(diào)制。目前解調(diào)的類型分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩大類。數(shù)字通信的質(zhì)量通常用信息傳輸速率、符號傳輸速率以及消息傳輸速率這三個指標(biāo)來衡量。對于數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)通常用信息傳輸速率、符號傳輸速率以及消息傳輸速率這三個指標(biāo)來衡量。

　　(2)通信系統(tǒng)向數(shù)字化時代的轉(zhuǎn)變就是要從有線通信想無線通信,從公用移動網(wǎng)絡(luò)到專用網(wǎng)絡(luò),從而實(shí)現(xiàn)全球化的數(shù)字通信理念。并且,通過現(xiàn)有的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),通過一個多用途的用戶網(wǎng)絡(luò)接口就可以輕松實(shí)現(xiàn)信號發(fā)出端到接收端全程數(shù)字傳輸與交換的新型通信網(wǎng)。利用這種新型技術(shù)可以擴(kuò)充通信業(yè)務(wù)的范圍,而且還具有更加經(jīng)濟(jì)以及靈活的特點(diǎn),能夠與現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)、多媒體信息網(wǎng)、公共電話網(wǎng)以及分組交換數(shù)字網(wǎng)等進(jìn)行任意轉(zhuǎn)換。隨著數(shù)字通信設(shè)備的發(fā)展和不斷完善,利用微處理技術(shù)對數(shù)字通信系統(tǒng)的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)變,還能夠使設(shè)備更加靈活的應(yīng)用到各種長途以及市話當(dāng)中。由于長途通信線路的投資遠(yuǎn)大于終端設(shè)備,為了提高長距離傳輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性,未來高度、大容量的數(shù)字通信系統(tǒng)也將成為主流趨勢,而且隨著數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)備制造也越來越容易,成本更低、可靠性也更高。

　　5.結(jié)語

　　數(shù)字通信系統(tǒng)是一種全新的利用數(shù)字信號進(jìn)行消息傳輸?shù)耐ㄐ拍Ｊ?伴隨著社會的不斷發(fā)展,數(shù)字通信的應(yīng)用也已經(jīng)越來越廣泛,在我們?nèi)粘Ｉ�活中的電腦、手機(jī)上網(wǎng)、視頻電話、網(wǎng)絡(luò)會議以及數(shù)字電視等都是通過數(shù)字通信系統(tǒng)來進(jìn)行信號傳輸?shù)?而且由于社會的發(fā)展人們對各種通信業(yè)務(wù)的需求量也在逐漸增加,在光纖傳輸媒介還沒有完全普及以前,數(shù)字通信系統(tǒng)主要是利用電纜、微波等有限的媒介進(jìn)行傳輸,但目前光纖技術(shù)的發(fā)展無疑將會推動數(shù)字通信的發(fā)展。隨著數(shù)字通信系統(tǒng)的發(fā)展,它將真正便利我們的生活,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步。

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