数字通信系统及其主要技术介绍

数字通信系统就是利用数字信号来传递信息的通信系统。图2.3给出了数字通信系统的原理结构模型。数字通信系统涉及的技术问题很多,其中有信源编码、保密编码、信道编码、数字调制、信道、数字复接及多址、数字信息交换、同步问题等。下面对这些主要技术问题先做简要的介绍。

图2.3 数字通信系统的原理结构模型

1.信源编码与解码

信源编码指模拟信号(如原始的声音信号和图像信号等)变换为数字信号,即经过如下过程:首先,对模拟信号进行时间上的离散化处理,即取样;然后,将取样值信号量化处理;最后,进行编码。解码的过程就是把量化编码的信号还原成模拟信号。

2.加密与解密

为了保证数字信号与所传信息的安全,一般应采取加密措施。数字信号比模拟信号易于加密,且加密效果更好,这是数字通信突出的优点之一。在对要求保密通信的系统中,可在信源与信道编码之间加入加密器,同时在接收端加入解密器。加密器可以产生密码,人为地将输入明文数字序列进行扰乱。

解密是加密的逆过程,即反扰乱。

3.信道编码与解码(www.xing528.com)

数字信号在信道中传输时,噪声、衰落及人为干扰等将会引起差错。信道编码的目的就是提高通信抗干扰能力,尽可能地控制差错,实现可靠通信。信道编码的一类基本方法是波形编码(或称为信号设计),它把原来的波形变换成新的较好的波形,以改善其检测性能。信道解码是信道编码的逆过程,通过控制差错,恢复原始数据序列。

4.调制与解调

调制器的任务是把各种数字信息脉冲转换成适于信道传输的调制信号波形。这些波形要根据信道特点来选择。解调器的任务是将收到的信号转换成原始数字信息脉冲。数字调制技术可分为幅度键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)和连续相位调制(CPM)以及它们的各种组合,在接收端的解调可以进行相干解调或非相干解调。

5.多路与多址

在一个多用户系统中,为了充分利用通信资源和增加的数据通信量,可以采用多路技术,以满足多用户固定分配通信资源的需求。采用多址技术可以满足用户远程或动态变化地共享通信资源。实现多路与多址的基本方法有频分、时分、码分、空分和波分。

6.信道与噪声

信道指的是以传输媒质为基础的信号通路,它是传输信号的物理基础。不同的信道具有不同的特性,而信道特性对整个系统及系统各部分的设计具有决定性的影响。因此,在设计数字通信系统时,第一步就是要选择合适的信道,详细地调查和了解信道的特点和特性。信道受到较大的外界干扰或者遇到严重衰落以及线路等问题都会产生噪声。

7.同步与数字复接

同步问题是数字通信技术的核心问题之一。它包括位(比特)同步、帧同步、载波同步、网同步等。可以说,没有同步就没有数字通信。实现接收端对发送端的同步方法一般可用锁相环。在时分多路复用系统中,网同步不仅要解决由中心站决定全网定时问题,同时由于各分站的位置和距离不同,还需要确定各站至中心站及相互之间收发信号的定时同步问题。而复接技术就是专门用来解决在同一信道中传送互不干扰的多路信号这一问题的。