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基于数字通信系统特点及应用方法的探究电科论文 1.数字通信系统的含义 数字通信是指用数字信号作为载体来传输信息,或者用数字信号对载波进行数字调制后在传输的通信方式。无论在时间上还是幅度上,它都属于离散的负载数据信息的信号。数字通信的主要技术设备包括发射器、接收器以及传输介质。数字通信系统的通信模式主要包括数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统以及模拟信号数字化传输通信系统三种。数字通信研究为信息传输和存储介质的设计带来了便利。首先它的信源独立设计,一旦用信源编码器将信息转换为比特,信息就可以无差别的存储或传输,只要回复比特数据,就可以将其中蕴含的信息无差别地重构回来,也就是存储和通信媒介可以独立于信源,这也就意味着多种信源可以共享同意通信媒介,此外信道与信源的独立性带来了显着的经济效益。其次,信道优化设计,对每一个通信链路来说,信道编码器、信道译码器、调制器和解调器都可以根据特定的信道特性进行优化。由于在每条链路上都可以对传输的比特进行再生,所以没有“噪声积累”。 数字通信中还存在以下问题:第一,数字信号传输时,信道噪声或干扰所造成的差错,原则上是可以控制的。这是通过所谓的差错控制编码来实现的。于是,就需要在发送端增加一个编码器,而在接收端相应需要一个解码器。第二,当需要实现保密通信时,可对数字基带信号进行人为“扰乱”(加密),此时在收端就必须进行解密。第三,由于数字通信传输的是一个接一个按一定节拍传送的数字信号,因而接收端必须有一个与发端相同的节拍,否则,就会因收发步调不一致而造成混乱。另外,为了表述消息内容,基带信号都是按消息特征进行编组的,于是,在收发之间一组组的编码的规律也必须一致,否则接收时消息的真正内容将无法恢复。在数字通信中,称节拍一致为“位同步”或“码元同步”,而称编组一致为“群同步”或“帧同步”,故数字通信中还必须有“同步”这个重要问题。 2.数字通信系统的优点 数字通信与传统的模拟信号不同,主要表现在以下几个方面: (1)数字信号具有极强的抗干涉能力。由于在信号传输的过程中不可避免的会受到系统外部以及系统内部的噪声干扰,而且噪声会跟随信号的传输而进行放大,这无疑会干扰到通信质量。但是数字通信系统传输的是离散性的数字信号,虽然在整个过程中也会受到的噪声干扰,但只要噪声绝对值在一定的范围内就可以消除噪声干扰。 (2)数字信号更适合进行高质量的远距离通信。在数字通信系统当中利用再生中继方式,能够消除长距离传输噪音对数字信号的影响,而且再生的数字信号和原来的数字信号一样,可以继续进行传输,这样一来数字通信的质量就不是因为距离的增加而产生强烈的影响,所以它也比传统的模拟信号更适合进行高质量的远距离通信,通信质量也依然能够得到有效保证。 (3)数字信号具有更强的保密性。与现代技术相结合的形式非常简便,目前的终端接口都采用数字信号。 (4)数字信号应用范围广。数字通信系统还能够适应各种类型的业务要求,例如电话、电报、图像以及数据传输等等,它的普及应用也方便实现统一的综合业务数字网,便于采用大规模集成电路,便于实现信息传输的保密处理,便于实现计算机通信网的管理等优点。 3.数字通信系统的缺点 数字通信系统虽然优点居多,但它也存在缺点。但是随着新的宽带传输信道的采用、窄带调制技术和超大规模集成电路的发展,数字通信的这些缺点已经弱化。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展和广泛应用,数字通信在今后的通信方式中必将逐步取代模拟通信而占主导地位。它的主要缺点如下: (1)数字通信系统频带利用率不高 系统的频带利用率,可用系统允许最大传输带宽(信道的带宽)与每路信号的有效带宽之比来数字通信中,数字信号占用的频带宽,以电话为例,一路模拟电话通常只占据4kHz带宽,但一路接近同样话音质量的数字电话可能要占据2060kHz的带宽。因此,如果系统传输带宽一定的话,模拟电话的频带利用率要高出数字电话的515倍。 (2)系统设备比较复杂数字通信中,要准确地恢复信号,接收端需要严格的同步系统,以保持收端和发端严格的节拍一致、编组一致。因此,数字通信系统及设备一般都比较复杂,体积较大。 4.数字通信系统的应用 数字通信系统的关键性技术包括编码、调制、解调、解码以及过滤等。其中数字信号的调制以及解调是整个系统的核心也是最基本、最重要的技术。数字调制是通过对信号源的编码进行调制,将其转换成为能够进行信道传输的频带信号,即把基带信号(调制信号)转变为一个高频率的带通信号(已调信号),而且由于在传输过程中为了避免信息失真传输损耗以及确保带内特性等因素,在进行信号进行长途传输以及大规模通信活动时必须对数字信号进行载波调制。 (1)现阶段的数字信号调制主要分为调幅、调相以及调频三种。调幅即是根据不同的信号,通过调节正弦波的幅度进行信号调制,目前最常见的数字信号是幅度取值为0和1为代表的波形,即二进制信号;调相即是由于载波的相位受到数字基带信号的控制,通常情况下载波相位和基带信号是保持一致的,例如二进制基带信号为0时,载波相位相应也为0;调频及是利用数字信号进行载波频率的调制。解调就是讲载波信号提取出来并经过还原得到信息的过程,它是调制的逆过程也被称为反调制。目前解调的类型分为相干解调和非相干解调两大类。数字通信的质量通常用信息传输速率、符号传输速率以及消息传输速率这三个指标来衡量。对于数字通信系统的性能指标通常用信息传输速率、符号传输速率以及消息传输速率这三个指标来衡量。 (2)通信系统向数字化时代的转变就是要从有线通信想无线通信,从公用移动网络到专用网络,从而实现全球化的数字通信理念。并且,通过现有的综合业务数字网络为基础,通过一个多用途的用户网络接口就可以轻松实现信号发出端到接收端全程数字传输与交换的新型通信网。利用这种新型技术可以扩充通信业务的范围,而且还具有更加经济以及灵活的特点,能够与现有的计算机互联网、多媒体信息网、公共电话网以及分组交换数字网等进行任意转换。随着数字通信设备的发展和不断完善,利用微处理技术对数字通信系统的信号进行转变,还能够使设备更加灵活的应用到各种长途以及市话当中。由于长途通信线路的投资远大于终端设备,为了提高长距离传输的经济性,未来高度、大容量的数字通信系统也将成为主流趋势,而且随着数字集成电路技术的发展,数字通信系统的设备制造也越来越容易,成本更低、可靠性也更高。 5.结语 数字通信系统是一种全新的利用数字信号进行消息传输的通信模式,伴随着社会的不断发展,数字通信的应用也已经越来越广泛,在我们日常生活中的电脑、手机上网、视频电话、网络会议以及数字电视等都是通过数字通信系统来