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信號可用來傳輸信息。信息可由語言、文字、圖像等表達,但在很多情況下,這些表達信息的語言文字不便于直接傳輸。因此常用電信號來傳送各種信息,即利用一種變換設備把各種信息轉(zhuǎn)換為隨時間作相應變化的電流或電壓進行傳輸。這種隨信息作相應變化的電壓或電流就是電信號。由消息轉(zhuǎn)換成的電信號可分為兩類:模擬信號和數(shù)字信號。模擬信號是指時間和幅度都連續(xù)的信號;數(shù)字信號是指時間和幅度都離散的信號。這兩種信號如圖所示。
模擬信號及數(shù)字信號的模型
數(shù)字信號系統(tǒng)
以數(shù)字信號的方式來傳輸消息的通信系統(tǒng),叫數(shù)字通信系統(tǒng)。
典型的數(shù)字通信系統(tǒng)的組成如圖:
典型數(shù)字通信系統(tǒng)的組成
信源即發(fā)信者,信宿則指收信者。通常的信源指電話機及各種數(shù)字終端設備。信源編碼的作用是對信號進行編碼,去除或減少冗余度,把能量集中起來縮窄占據(jù)頻帶,從而提高數(shù)字傳輸?shù)挠行?。例如,進行模擬信號變換為數(shù)字信號的過程(A/D轉(zhuǎn)換),PCM編碼。
信道編碼是為了解決由于傳輸信道上噪聲的干擾,數(shù)字信號在傳輸中可能會發(fā)生差錯,導致信息傳輸質(zhì)量下降的問題。為了在接收端自動檢出錯碼或糾正錯碼生差錯,導致信息傳輸質(zhì)量下降的問題。為了在接收端自動檢出錯碼或糾正錯碼,使差錯控制在允許范圍內(nèi),可在經(jīng)信源編碼后的數(shù)字信號中按一定規(guī)律加一定數(shù)量的數(shù)字碼(校驗碼),形成新的數(shù)字信號,這種新的信號間的關(guān)系具有較強的規(guī)律性,使接收端可以按照其規(guī)律檢查或糾正差錯。信道編碼是將信息流變換為適合于信道傳輸?shù)臄?shù)字信號,其目的是為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力,提高數(shù)字傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
信道指傳輸信號的通道。按傳輸媒質(zhì)可分為有線信道和無線信道兩類。有線信道包括明線、同軸電纜、光纜等。無線信道包括微波中繼、衛(wèi)星等。信道在傳輸中會受到各種噪聲的干擾,通常把所有的噪聲干擾都折合到信道中,成為一個等效噪聲源。
數(shù)字通信的主要特點
數(shù)字通信系統(tǒng)具有如下特點。
(1)抗干擾能力強,無噪聲積累:因數(shù)字信號以0、1這兩個數(shù)碼形式傳輸,被噪聲干擾和經(jīng)衰減后的數(shù)字信號,在沒惡化到不可正確判斷之前,可用再生的方法恢復成原來的信號。只要再生設備設定位置適當,可認為噪聲干擾不會對傳輸信號產(chǎn)生不良影響,即不會出現(xiàn)噪聲積累。因而數(shù)字傳輸適用于較遠距離傳輸,也能適應性能差的信道。
(2)保密性強,易于實現(xiàn)檢錯糾錯:數(shù)字信號是模擬信號經(jīng)過信源編碼后形成的。它本身已具有一定的保密性,同時數(shù)字信號便于碼型轉(zhuǎn)換,進行加密處理,還可通過信道編碼實現(xiàn)檢錯、糾錯功能。
(3)便于建立綜合通信網(wǎng):數(shù)字傳輸和數(shù)字交換相結(jié)合,有利于傳輸和交換多種業(yè)務的數(shù)字信息,實現(xiàn)多種業(yè)務信息的綜合通信,為建立綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(ISDN)提供必要條件。
(4)設備可集成、微型化:由于數(shù)字電路可采用集成元件實現(xiàn),能做到集成度高,體積小,耗電低和成本低,且便于生產(chǎn)和維護。
(5)占用頻帶寬:數(shù)字傳輸與模擬信號傳輸相比,占用傳輸頻帶寬,如傳輸一路數(shù)字化語音信息占64kHz的帶寬,而傳輸一路模擬信息只需占4kHz的帶寬。然而隨著微波和衛(wèi)星信道及光線信道的迅速發(fā)展,使占用傳輸頻帶寬的問題逐步得到解決。因而數(shù)字傳輸?shù)膽萌找鎻V泛。