數(shù)字通信有哪些特點_數(shù)字通信第二版郝建軍_數(shù)字通信系統(tǒng),數(shù)字通信系統(tǒng)的模型,分類,優(yōu)缺點,各部分的作用
本文關(guān)鍵詞:數(shù)字通信,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
目錄
數(shù)字通信系統(tǒng)的模型
數(shù)字通信系統(tǒng)的分類
數(shù)字通信系統(tǒng)可進一步細分為數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)、數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)、模擬信號數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng)。
1. 數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)
數(shù)字通信的基本特征是,它的消息或信號 具有 “離散”或“數(shù)字”的 特性,從而使數(shù)字通信具有許多特殊的問題。例如前邊提到的第二種變換,在模擬通信中強調(diào)變換的線性特性,即強調(diào)已調(diào)參量與代表消息的基帶信號之間的比例特性;而在數(shù)字通信中,則強調(diào)已調(diào)參量與代表消息的數(shù)字信號之間的一一對應(yīng)關(guān)系。
另外,數(shù)字通信中還存在以下突出問題: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,當需要實現(xiàn)保密通信時,可對數(shù)字基帶信號進行 人為 “擾亂”( 加密),此時在收端就必須進行解密。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。
綜上所述,點對點的數(shù)字通信系統(tǒng)模型一般可用圖 1-3 所示。
需要說明的是,圖中調(diào)制器 / 解調(diào)器、加密器 / 解密器、編碼器 / 譯碼器等環(huán)節(jié),在具體通信系統(tǒng)中是否全部采用,這要取決于具體設(shè)計條件和要求。但在一個系統(tǒng)中,如果發(fā)端有調(diào)制 / 加密 / 編碼,則收端必須有解調(diào) / 解密 / 譯碼。通常把有調(diào)制器 / 解調(diào)器的數(shù)字通信系統(tǒng)稱為數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)。
2. 數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)
與頻帶傳輸系統(tǒng)相對應(yīng),我們把沒有調(diào)制器 / 解調(diào)器的數(shù)字通信系統(tǒng)稱為數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng),如圖 1-4 所示。
圖中基帶信號形成器可能包括編碼器、加密器以及波形變換等,接收濾波器亦可能包括譯碼器、解密器等。
3. 模擬信號數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng)
上面論述的數(shù)字通信系統(tǒng)中,信源輸出的信號均為數(shù)字基帶信號,實際上,在日常生活中大部分信號(如語音信號)為連續(xù)變化的模擬信號。那么要實現(xiàn)模擬信號在數(shù)字系統(tǒng)中的傳輸,則必須在發(fā)端將模擬信號數(shù)字化,即進行 A/D 轉(zhuǎn)換;在接收端需進行相反的轉(zhuǎn)換,即 D/A 轉(zhuǎn)換。實現(xiàn)模擬信號數(shù)字化傳輸?shù)南到y(tǒng)如圖 1-5 所示。
數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)缺點
一、數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點
1、抗干擾能力強
由于在數(shù)字通信中,傳輸?shù)男盘柗仁请x散的,以二進制為例,信號的取值只有兩個,這樣接收端只需判別兩種狀態(tài)。信號在傳輸過程中受到噪聲的干擾,必然會使波形失真,接收端對其進行抽樣判決,以辨別是兩種狀態(tài)中的哪一個。只要噪聲的大小不足以影響判決的正確性,就能正確接收(再生)。而在模擬通信中,傳輸?shù)男盘柗仁沁B續(xù)變化的,一旦疊加上噪聲,即使噪聲很小,也很難消除它。
數(shù)字通信抗噪聲性能好,還表現(xiàn)在微波中繼通信時,它可以消除噪聲積累。這是因為數(shù)字信號在每次再生后,只要不發(fā)生錯碼,它仍然像信源中發(fā)出的信號一樣,沒有噪聲疊加在上面。因此中繼站再多,數(shù)字通信仍具有良好的通信質(zhì)量。而模擬通信中繼時,只能增加信號能量(對信號放大),而不能消除噪聲。
2、差錯可控
數(shù)字信號在傳輸過程中出現(xiàn)的錯誤(差錯),可通過糾錯編碼技術(shù)來控制,以提高傳輸?shù)目煽啃浴?/P>
3、易加密
數(shù)字信號與模擬信號相比,它容易加密和解密。因此,數(shù)字通信保密性好。
4、易于與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合
由于計算機技術(shù)、數(shù)字存貯技術(shù)、數(shù)字交換技術(shù)以及數(shù)字處理技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)飛速發(fā)展,許多設(shè)備、終端接口均是數(shù)字信號,因此極易與數(shù)字通信系統(tǒng)相連接。
二、數(shù)字通信系統(tǒng)的缺點
1、 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,要準確地恢復(fù)信號,接收端需要嚴格的同步系統(tǒng),以保持收端和發(fā)端嚴格的節(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。
不過,隨著新的寬帶傳輸信道(如光導(dǎo)纖維)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)字通信的這些缺點已經(jīng)弱化。隨著微電子技術(shù)和計算機技術(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。
數(shù)字通信系統(tǒng)的各部分作用
1、信源:把原始信息變換成原始電信號。
2、信源編碼:
、賹崿F(xiàn)模擬信號的數(shù)字化傳輸即完成A/D變化。
②提高信號傳輸?shù)挠行。即在保證一定傳輸質(zhì)量的情況下,用竟可能少的數(shù)字脈沖來表示信源產(chǎn)生的信息。信源編碼也稱作頻帶壓縮編碼或數(shù)據(jù)壓縮編碼。
3、信道編碼:
①信源編碼的目的: 信道編碼主要解決數(shù)字通信的可靠性問題。
②信道編碼的原理:對傳輸?shù)男畔⒋a元按一定的規(guī)則加入一些冗余碼(監(jiān)督碼),形成新的碼字,接收端按照約定好的規(guī)律進行檢錯甚至糾錯。
③信道編碼又稱為差錯控制編碼、抗干擾編碼、糾錯編碼 。
4、數(shù)字調(diào)制
①數(shù)字調(diào)制技術(shù)的概念:把數(shù)字基帶信號的頻譜搬移到高頻處,形成適合在信道中傳輸?shù)念l帶信號。
、跀(shù)字調(diào)制的主要作用:提高信號在信道上傳輸?shù)男剩_到信號遠距離傳輸?shù)哪康摹?/P>
、刍镜臄(shù)字調(diào)制方式:振幅鍵控ASK、頻移鍵控FSK、相移鍵控PSK。
5、同步
、偻降母拍睿褐竿ㄐ畔到y(tǒng)的收、發(fā)雙方具有統(tǒng)一的時間標準,使它們的工作“步調(diào)一致”。
、谕降淖饔茫簩τ數(shù)字通信時是至關(guān)重要的。如果同步存在誤差或失去同步,通信過程中就會出現(xiàn)大量的誤碼,導(dǎo)致整個通信系統(tǒng)失效。
6、信道:
信道是信號傳輸媒介的總稱,傳輸信道的類型有無線信道(如電纜、光纖)和有線信道(如自由空間)兩種。
7、噪聲源:
通信系統(tǒng)中各種設(shè)備以及信道中所固有的,為了分析方便,把噪聲源視為各處噪聲的集中表現(xiàn)而抽象加入到信道。
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本文編號:60413
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