数字通信系统探究范文

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摘要：高度信息化的时代背景下，信息资源的利用对社会的发展至关重要，通信作为资源利用的必要手段，其重要性不言而喻。数字通信是当今时代通信技术的主流。本文将对数字通信系统做出一些比较浅显的描述，数字通信的一般形式，具体细节一般采用比较广泛的实例进行说明。

关键词：通信系统；数字信号；数字通信系统

一、引言

要了解数字通信系统就要先了解一般的通信系统，以及数字信号的产生和特性，数字通信系统其实就是利用数字信号来传递信息通信系统。数字通信系统的那些优势使其成为当今通行手段的主流，已经数字通信现阶段所遇到的问题，本文都将进行论述。

二、通信系统

通信系统的功能。一个完整的通信系统首先要有信息源，其作用是将要传输的信息转换为利于传输的原始电信号。此时的信号还不能在信道中传输，要先经过发射设备的处理，处理之后的信号发送到信道，在信道中传输的信号不可避免地将受到噪声的影响，信号会有不同程度的减损。信息通过信道传输到达接受端，此时的接收设备将接受到的受损信号尽可能地进行恢复。最后在系统的终端，信宿将从接受设备传输过来的电信号进行还原。此时的信息就从一个地方传输到了另一个或多个地方。

三、数字信号

（一）数字信号的数学表达式描述信号的方法有很多，用数学表达式来描述信号是最基本的一种方法，该表达式的自变量为时间(t)。设该数学表达式为x(t)。数字信号在时间上是离散的，若时间间隔无穷小，此时的间隔就是均匀的，数字信号函数的自变量时间（t）,可被为整数序列（n）代替。即数学表达式为x(n)。定义一个最小数量单位，专有名词表述为“数字量”。函数值x(n)的大小增减都将是“数字量”的倍数。

（二）数字信号的产生方法现实生活中的一些的信号可能就是数字信号，这类信号我们不在这里讨论。我们一般是将模拟信号进行抽样，量化，编码。来产生数字信号，这一过程被称为数字化。将模拟信号的自变量时间离散（一般是等间隔离散），这一过程叫做抽样。其数学过程可视为周期性单位冲击脉冲与模拟信号进行相乘运算。抽样过的模拟信号叫做抽样信号。抽样信号的幅值依然是连续的。将其离散的过程叫做量化。我们需要一个量化电平。原本的抽样信号幅值是一个取值连续的变量。但是这个变量一定有一个取值范围。我们用某一个二进制数来表示该取值范围内的一个值。假设这个二进制一共有N位。那么这样的二进制数一共有2N。令M=2N，我们将抽样信号的幅值取值范围进行M等分。原来的抽样信号幅值的范围就被划分为M份。每一份可以用一个电平表示，该电平就叫做量化电平。此时的抽样信号的幅值就被离散了，此时的信号叫做量化信号。量化信号已经是数字信号了，但是为了提高传输效率，还要将量化信号进行编码。把电平的数字遵循一定的规则，将其变为二进制数字。方法有很多，这里我们介绍一种简单的脉冲编码。我们已经假设了有M量化电平，其中一个我们不妨假设为2.54，进行四舍五入保留整数部分变成了2。二进制数10，其数值也等于2。这时就可以用二进制数10来代替电平数字2.54了。但是要注意这时M的值。取以2为底M的对数，作为二进制数的位数。假设M的值为16，那么可以用4位二进制数来替代电平数字，之前的二进制数10，变为二进制数0010，以用来替代电平数字2.54。

四、数字通信系统数字通信系统的功能

任何通信系统的功能都是实现信息的传输，一个优秀的通信系统需要具备的特点有：有效性，安全性，可靠性。我们就从这几点来描述数字通信系统的功能。有效性：从信源发出的数字信号的码元之间具有一定的相关性，各个数字码元被信源发出的概率也不同，这使得信源具有一定的冗余度。为了进行传输之前降低信源的冗余度，我们要尽量减小各个码元之间的相关性，按照一定的数学规律，将信源码元映射成另一个序列，码元的数目将会被减少，码元速率随之增加，从而提高信息的传输效率。保密性：在发送端将信号按照一定方法扰乱，在接受端，按照发送端扰乱方法的相反过程将信息恢复。以确保信息的安全。可靠性：在现实的通信系统之中，有效性与可靠性就像“鱼与熊掌”一样，不可兼得。我们为了提高有效性，去掉了信源的一些冗余部分，信息的可靠性随着信源的冗余度一起下降了。为了提高可靠性，我们不得不在信源上加载一些码元，以牺牲一些有效性的代价换取信息传输的可靠性，这样就不可避免地会出现一些误差。此外信道中存在的噪声也将会降低通信系统的可靠性，所以我们进行信道编码以提高通信系统的可靠性。

五、数字通信的优点与缺点

（一）数字通信系统的优点相比于模拟信号，数字信号在通信系统中传输时更利用接受端还原出我们所需要的信号。此外，信道中不可避免的噪声，对我们信号的干扰会随着距离的增加而增加。所以在长距离传播时，模拟信号会被噪声折磨的“面目全非”，难以恢复。而数字信号有一种特有的接收方式：“抽样判决再生”。在长距离传播时，传播路径上的各个中继站可以利用数字信号特有的接受方式使得噪声不再叠加，且信号恢复。然后传播到下一个中继站，直到信息传输的完成。随着时代的发展，我们对信息传输的多样性，兼容性的要求越来越高。而现代先进的数字信号处理技术可满足各种信号数字化处理，从而可将各种类型的信息综合到一起，通信体验更加多彩多样。数字通信系统的各种设备更利用我们进行集成化处理，使得整个系统的工程性更友好。

（二）数字通信系统的缺点系统设备的复杂性是是数字通信系统的缺点之一，维护和制造需要很高的专业素养。此外由于数字通信系统带宽的需求大，我们需要大容量的传输媒质，以及我们不得不去进行高效率数字压缩技术的研究。

六、结论

随着时代的发展，各种数字化将会愈来愈多地出现在我们的生活中。数字通信技术伴随着微电子技术和计算机技术发展将会为人类社会的发展注入更加强劲的动力。

参考文献

[1]樊昌信,曹丽娜.通信原理[M].北京：国防工业出版社,2012.

[2]郑君里,应启珩,杨为理.信号与系统[M].北京：高等教育出版社,1981.

作者：朱西域 单位：河南大学