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模拟通信系统和数字通信系统

2015-3-21 21:34| 编辑:电工学习网| 查看: 6177| 评论: 0

  在介绍模拟通信系统和数字通信系统之前,首先介绍信号的分类。
  信号可以分为模拟信号和数字信号。
  模拟信号:信号的时间和取值都是连续的,如图1(a)所示。
  信号的时间离散但取值是连续的,如题1(b)所示。
图1 模拟信号
  数字信号:信号的时间和取值都是离散的,如题2所示。
图2 数字信号
  根据信道中传输信号是模拟信号还是数字信号,通信系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。
  1、模拟通信系统
  在模拟通信系统中,信道中传输的信号是模拟信号。模拟通信系统的模型如图3所示。
图3 模拟通信系统模型
  信源发出的原始电信号是基带信号,由于这种信号具有频率很低的频谱分量,一般不宜直接传输。这就需要把基带信号变换成其频带适合在信道中传输的信号,并可在接收端进行反变换。完成这种变换和反变换作用的通常是调制器和解调器。经过调制以后的信号称为已调信号,已调信号有二个基本特征:一是携带全部的基带信息,二是适合在信道中传输。
  图3中发送设备和接收设备仅由调制器和解调器描述。这并不说明在模拟通信系统的发送设备和接收设备中仅包括调制器和解调器,实际上还有放大器、滤波器、天线辐射等过程,只不过是在这里强调调制和解调的功能,假设其它过程处于理想状态,不予讨论。
  模拟通信系统研究的主要问题:
  (1)调制与解调原理;
  (2)已调信号的特性;
  (3)在有噪声的背景下,系统的抗噪声性能。
  2、数字通信系统
  在数字通信系统中,信道中传输的信号是数字信号。数字通信系统的模型如图4所示。
图4 数字通信系统模型
  信源编码器的作用是模拟信号数字化。数字信号在信道传输时,由于噪声、衰落以及人为干扰等,将会引起差错。为了减少差错,信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分(监督元),组成所谓“抗干扰编码”。接收端的信道译码器按一定规则进行解码,从解码过程中发现错误或纠正错误,从而提高通信系统抗干扰能力,实现可靠通信。数字调制的作用是将数字基带信号的频谱搬移到高频处,形成适合在信道中传输的带通信号。数字通信系统有基带传输和频带传输两种,基带传输(如市话)就是不经调制,数字基带信号直接传输;频带传输(如卫星通信),需调制后传输。显然,基带传输系统是不需要调制器的。这说明一个实际的数字通信系统未必要包含图2中的所有环节。一个最简单的数字通信系统由信源、信道及信宿构成,这是一个数字基带传输的情形,而且信源产生的是一个适合于在信道中直接传输的数字基带信号。解调器、信源译码的作用和调制器、信源编码的作用相反。
  除了图4中描述的各个模块外,数字通信系统还包括加密与解密、同步等问题,
  数字通信系统研究的主要问题:
  (1)模拟信号数字化;
  (2)数字基带信号的特性;
  (3)数字基带传输原理;
  (4)数字调制与解调原理;
  (5)数字频带信号特性;
  (6)数字通信系统抗噪声性能。
  3、模拟通信和数字通信的比较
  与模拟通信相比,数字通信的特点是:
  (1)抗干扰能力强,易再生中继,且无噪声积累。
  数字通信抗干扰能力比模拟通信系统强主要体现在使用中继站方面。无论模拟通信系统还是数字通信系统,较远距离通信时都需要有中继站。在数字通信系统的中继站,对接收的信号进行抽样判决,即使信号被叠加上噪声,只要噪声不致产生误码,在中继站输出都会恢复一个和发送的数字基带信号一样的码元序列,即在没有误码的前提下,数字中继站可以起到清除噪声的作用。而模拟通信系统的中继站对接收的信号进行放大,然后发送出去。由于模拟中继站在放大有用信号的同时也将噪声放大,实现了噪声的积累。从中继站角度看,数字通信系统的抗噪声性能优于模拟通信系统。
  (2)传输差错可控
  在数字通信系统中,可通过信道编码技术进行检错与纠错,降低误码率,提高传输质量。
  (3)易于进行各种数字信号处理
  便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储。这种数字处理的灵活性表现为可以将来自不同信源的信号综合到一起传输。
  (4)易于实现集成,使通信设备微型化,重量轻。
  (5)易于加密处理,且保密性好。
  (6)可以综合传递和交换各种消息,有利于实现综合业务通信网。
  数字通信相对模拟通信,缺点是传输带宽较宽。以电话为例,一路模拟电话通常只占4KHz的带宽,而一路接近同样话音质量的数字电话可能要占20KHz~60KHz的带宽。

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