数字通信系统模型模拟通信系统的一般模型和模型各个组成部分的作用

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通信系统的一般模型 模拟通信系统 数字通信系统 数字通信的主要特点

实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通信系统。

以基本的点对点通信为例，通信系统的组成（通常也称为一般模型）如图 1-1 所示。

模拟通信系统的一般模型

图中，信源（信息源，也称发终端）的作用是把待传输的消息转换成原始电信号，如电话系统中电话机可看成是信源。

信源输出的信号称为基带信号。

所谓基带信号是指没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号，其特点是信号频谱从零频附近开始，具有低通形式，。

根据原始电信号的特征，基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号，相应地，信源也分为数字信源和模拟信源。


发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来，即将信源产生的原始电信号（基带信号）变换成适合在信道中传输的信号。

变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方式；对传输数字信号来说，发送设备又常常包含信源编码和信道编码等。


信道是指信号传输的通道，可以是有线的，也可以是无线的，甚至还可以包含某些设备。

图中的噪声源，是信道中的所有噪声以及分散在通信系统中其它各处噪声的集合。


在接收端，接收设备的功能与发送设备相反，即进行解调、译码、解码等。

它的任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号来。


信宿（也称受信者或收终端）是将复原的原始电信号转换成相应的消息，如电话机将对方传来的电信号还原成了声音。

数字通信系统模型

信源，信道，调制器，解调器，收信者和模拟的一样，加密器，编码器看名字就能猜出功能了吧，

需要说明的是，图中调制器 / 解调器、加密器 / 解密器、编码器 / 译码器等环节，在具体通信系统中是否全部采用，这要取决于具体设计条件和要求。

但在一个系统中，如果发端有调制 / 加密 / 编码，则收端必须有解调 / 解密 / 译码。

通常把有调制器 / 解调器的数字通信系统称为数字频带传输通信系统。


2. 数字基带传输通信系统
与频带传输系统相对应，我们把没有调制器 / 解调器的数字通信系统称为数字基带传输通信系统，如图 1-4 所示。

图中基带信号形成器可能包括编码器、加密器以及波形变换等，接收滤波器亦可能包括译码器、解密器等。


3. 模拟信号数字化传输通信系统
上面论述的数字通信系统中，信源输出的信号均为数字基带信号，实际上，在日常生活中大部分信号（如语音信号）为连续变化的模拟信号。

那么要实现模拟信号在数字系统中的传输，则必须在发端将模拟信号数字化，即进行 A/D 转换；在接收端需进行相反的转换，即 D/A 转换。

实现模拟信号数字化传输的系统如图 1-5 所示。

1. 数字通信的主要优点
（ 1 ） 抗干扰能力强
由于在数字通信中，传输的信号幅度是离散的，以二进制为例，信号的取值只有两个，这样接收端只需判别两种状态。

信号在传输过程中受到噪声的干扰，必然会使波形失真，接收端对其进行抽样判决，以辨别是两种状态中的哪一个。

只要噪声的大小不足以影响判决的正确性，就能正确接收（再生）。

而在模拟通信中，传输的信号幅度是连续变化的，一旦叠加上噪声，即使噪声很小，也很难消除它。


数字通信抗噪声性能好，还表现在微波中继通信时，它可以消除噪声积累。

这是因为数字信号在每次再生后，只要不发生错码，它仍然像信源中发出的信号一样，没有噪声叠加在上面。

因此中继站再多，数字通信仍具有良好的通信质量。

而模拟通信中继时，只能增加信号能量（对信号放大），而不能消除噪声。


（ 2 ） 差错可控
数字信号在传输过程中出现的错误（差错），可通过纠错编码技术来控制，以提高传输的可靠性。


（ 3 ） 易加密
数字信号与模拟信号相比，它容易加密和解密。

因此，数字通信保密性好。


（ 4 ） 易于与现代技术相结合
由于计算机技术、数字存贮技术、数字交换技术以及数字处理技术等现代技术飞速发展，许多设备、终端接口均是数字信号，因此极易与数字通信系统相连接。


2. 数字通信的缺点
相对于模拟通信来说，数字通信主要有以下两个缺点：
（ 1 ） 频带利用率不高
系统的频带利用率，可用系统允许最大传输带宽（信道的带宽）与每路信号的有效带宽之比来表征，即

式中， 为系统允许最大频带宽度； 及为每路信号的频带宽度； 为系统在其带宽内最多能容纳（传输）的话路数。

值愈大，系统利用率愈高。


数字通信中，数字信号占用的频带宽，以电话为例，一路模拟电话通常只占据 4kHz 带宽，但一路接近同样话音质量的数字电话可能要占据 20 ～ 60kHz 的带宽。

因此，如果系统传输带宽一定的话，模拟电话的频带利用率要高出数字电话的 5 ～ 15 倍。


（ 2 ） 系统设备比较复杂
数字通信中，要准确地恢复信号，接收端需要严格的同步系统，以保持收端和发端严格的节拍一致、编组一致。

因此，数字通信系统及设备一般都比较复杂，体积较大。


不过，随着新的宽带传输信道（如光导纤维）的采用、窄带调制技术和超大规模集成电路的发展，数字通信的这些缺点已经弱化。

随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展和广泛应用，数字通信在今后的通信方式中必将逐步取代模拟通信而占主导地位