模拟通信和数字通信

Posted 2020-11-10 温其如月

无论何种通信系统，目的都是要完成一点到另一点的信息传递，这样可以吧通信系统概括为一个统一的模型，如图1.

图1

信源：信源指发出信息的信息源，即信息的发出者。

变换器：变换器的功能是将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。

信道：信道是信号传输的媒介，可分为有线信道和无线信道（空气）。

噪声源：在实际通信中，客观存在着不可避免的干扰，为分析方便，常把发端、收端、传输信道这三个方面的干扰折合到信道中，合成为一个总的噪声源。

反变换器：把经过信道传来的信号按变换器的相反过程变成源信息，或变成信息接收者可以接收的信息。

信宿：信宿就是信息的接收者。它可以和信源一致，也可和信源不一致。

由于信源的不同而产生了各种不同类型的通信系统，如：

语音-------------------------------电话通信系统

图像-------------------------------图像通信系统

数据-------------------------------数据通信系统

 

但不同的信源所产生的信息都要经过变换器处理成适合在信道上传输的信号才可以传输，信号是携带信息的载体，通常的信号由电压、电流、光波、电磁波等这些可以感知的物理参量。通常把信号分为两大类：模拟信号和数字信号。按传输信道中传输信号的类别，通信系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。

模拟通信系统：

模拟信号是指代表信息的信号及其参数（幅度、频率或相位）随着消息连续变化的信号，它在幅度上连续，但在时间上可以连续也可以不连续。连续的如语音信号、电视图像信号以及许多物理的遥测遥控信号；不连续的如脉冲幅度调制信号（PAM）、脉冲相位调制信号（PPM）和脉冲宽度调制信号（PWM）。

模拟通信系统的特点

优点：

1. 信道的利用率较高
2. 原理简单易于实现

缺点：

1. 由于模拟通信系统传输的是模拟信号,因此叠加在信号中的噪声无法清除，信号只能放大而无法再生，系统的抗干扰能力差。
2. 由于信号进行非线性变换易产生失真，且不易实现，因此模拟调制的方法极其有限,因此不易保密通信。
3. 模拟通信系统中大都采用模拟电路，设备不易大规模集成。
4. 不适应飞速发展的计算机通信的要求，模拟信号在进入计算机控制系统时必须进行模/数转换。

数字通信系统

数字通信系统就是利用数字信号传递消息的通信系统。而数字信号指的是不仅在时间上是离散的，而且在幅度上也是离散的信号。数字通信系统结构框图如图2.

图2.数字通信系统结构框图

模/数（A/D）、数/模（D/A）转换属于信道编码，A/D是为把消息转换成适合下一环节所需的数字信号而设置的。如果信源本身就已符合下一环节所要求的数字脉冲序列，这一环节可省去。D/A转换器的作用正好与A/D转换器相反，是把数字信号序列还原为原始信号。

加密与解密是为了实现保密通信，通过加密器可以产生密码，人为的把待传输的数字序列搅乱。这种编码可采用周期非常长的伪随机码序列等，在收端根据已知的解密方法，对接收序列进行解密。

抗干扰编码主要是为解决可靠性问题而设置的。由于信源编码后的数字信号是要通过信道来传输的，而信号不可避免地要受到各种噪声的干扰，因此可能会导致收端数字信号的判断错误，抗干扰编码就是采用一种对传输的原始信息按一定规则加入保护成分的办法，以达到自身发现和纠正误码的目的。抗干扰译码器的过程与抗干扰编码器的过程正相反。

一般抗干扰编码器输出的二元数字信号不适合在信道上直接传输，调制器的任务就是把数字信号变为适合于信道传输的信号，而解调器的过程正好相反。调制方式有ASK、FSK、和PSK等。调制与解调方式对通信质量的影响比较大，应合理选择。

同步系统

在上述数字通信系统中还有一个很重要的部分未列入，同步系统。在数字通信系统中，有异步通信系统和同步通信系统，在同步通信系统中，数字信号序列是按节拍一步一步工作的，因此收、发端的节拍一定要一致，否则将会出现混乱。另外发送的数字信号序列通常是编组的，收端必须知道这些编组的头尾，否则无法恢复原始信息。要保证收、发两端的节拍一致，必须有同步系统的控制。

数字通信系统的特点

优点：

1. 抗干扰能力强
2. 采用再生中继可实现高质量远距离传输
3. 灵活性强适应各种业务要求
4. 便于与计算机连接
5. 易于加密
6. 易于集成化、微型化

缺点：

1. 传输带宽比模拟信号带宽宽