數(shù)字通信技術(shù)原理及其應(yīng)用

孫秀蓉

摘 ?要：隨著社會的快速發(fā)展，為了滿足人們對信息交互越來越高的需求，通信系統(tǒng)的發(fā)展就要承擔(dān)實現(xiàn)高效通信的責(zé)任。由于微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在近些年的飛速發(fā)展，使得數(shù)字通信技術(shù)得以實現(xiàn)，數(shù)字通信技術(shù)的出現(xiàn)解決了模擬通信技術(shù)的瓶頸，為實現(xiàn)可靠、高速及長距離通信提供了技術(shù)基礎(chǔ)，文章對數(shù)字通信技術(shù)的原理、特點以及應(yīng)用作簡單的分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)字通信;技術(shù)原理;應(yīng)用

中圖分類號：TN92 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）20-0169-02

Abstract： With the rapid development of society， in order to meet people's higher and higher demand for information exchange， the development of communication system has to assume the responsibility of achieving efficient communication. Due to the rapid development of microelectronic technology， computer technology and network technology in recent years， digital communication technology has been realized， and the emergence of digital communication technology has solved the bottleneck of analog communication technology. it provides a technical basis for reliable， high-speed and long-distance communication. This paper makes a simple analysis of the principle， characteristics and application of digital communication technology.

Keywords： digital communication; technical principle; application

通信產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的重要組成部分，滲透在各行各業(yè)中，沒有通信技術(shù)的服務(wù)，各行業(yè)的正常運行和發(fā)展都會受到嚴重制約，可以說，不管是人們的日常生活還是工作生產(chǎn)都已經(jīng)離不開通信技術(shù)，一旦出現(xiàn)特殊的社會環(huán)境，迫使人們不得不減少外出而需要在室內(nèi)完成工作或者學(xué)習(xí)，這時候就需要強大的通信網(wǎng)絡(luò)來支撐，所以通信技術(shù)的發(fā)展顯得至關(guān)重要，隨著社會的進步，對通信技術(shù)也不斷提出更高的要求，只有滿足這些需求，通信產(chǎn)業(yè)才能更好的生存和發(fā)展。當前，我們早已邁進了數(shù)字通信時代，所以對數(shù)字通信技術(shù)進行分析，展望其未來的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

1 數(shù)字通信技術(shù)的原理

數(shù)字通信系統(tǒng)模型如圖1，數(shù)字通信就是利用數(shù)字信號進行信息的傳遞，所謂數(shù)字信號，在電子電路中是采用二值邏輯中的1和0來進行信息的表示，用多位二值數(shù)碼的組合表示不同的信息。而在現(xiàn)實中，大多數(shù)信息都是模擬信號的形式，可以通過模數(shù)轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后就可以在數(shù)字信道中進行信息的傳遞。為了保證信息傳輸?shù)目煽啃院捅Ｃ苄?，以及為了提高信道的利用率，在傳輸之前通過對數(shù)字信號采用不同的編碼方式，能夠大大提高抗干擾能力，降低外界或者系統(tǒng)自身噪聲的干擾。再利用調(diào)制器對信號進行調(diào)制，調(diào)制之后的信號頻譜得到擴展，更適合在信道中傳輸，充分利用信道，提高傳輸性能。同時，在數(shù)字信號系統(tǒng)中，同步也是非常重要的環(huán)節(jié)，如果時鐘同步或者幀同步不準確，也會直接導(dǎo)致信息出錯。信號通過有線或者無線信道傳輸?shù)浇邮斩撕?，再?jīng)過解調(diào)、譯碼后可恢復(fù)信息。在數(shù)字通信系統(tǒng)中極其重要的技術(shù)還包括程控交換，在最初的電話交換機的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展為數(shù)字程控交換機，利用存儲著交換控制程序的計算機來控制信息的接駁，信息的類型從最初單一的語音發(fā)展為多種形式的數(shù)據(jù)信息，程控交換機的使用使得通信系統(tǒng)的維護管理更加便捷可靠，增強了靈活性，功能更全面，在一定程度上，通過對軟件的控制來增強硬件的功能擴展，從而更好的提供通信服務(wù)。

2 數(shù)字通信技術(shù)的優(yōu)點和缺點

2.1 數(shù)字通信技術(shù)的優(yōu)點

（1）數(shù)字通信技術(shù)具有很好的抗干擾性能。信息在通過信道傳輸?shù)倪^程中，不可避免的會受到來自外界或者自身的噪聲干擾，但是數(shù)字信號不同于模擬信號，數(shù)字信號本身是離散的信號，通常采用二值邏輯來表示，實際應(yīng)用中可以用脈沖的兩種不同狀態(tài)代表1和0，只要能控制噪聲信號不嚴重破壞脈沖的兩種狀態(tài)，就可以在接收端被識別，在這一點上，模擬信號是不能夠相比的，噪聲對模擬信號的影響是很明顯的，很容易使信號失真，所以相對來說數(shù)字通信技術(shù)的抗干擾能力強于模擬通信技術(shù)。

（2）數(shù)字通信技術(shù)有較好的保密性能。用數(shù)字信號進行信息的表示、存儲和傳輸，更便于對信息加密，可以將數(shù)字信息進行各種運算處理，對其進行偽裝，常用的方法就是采用密鑰技術(shù)，一般密鑰很難被外界破解，從而保證了通信信息的保密性。

（3）數(shù)字通信技術(shù)能實現(xiàn)遠距離的高質(zhì)量信號傳輸。信號在傳輸過程中，距離越長，損耗越大，那么就必須對信號進行放大，但是同時也會放大噪聲，甚至噪聲可能會覆蓋有用信號。在采用數(shù)字通信后，由于數(shù)字信號的波形在失真后可以通過整形電路恢復(fù)原有的信息，利用再生中繼器可以大大增加傳輸距離，同時又保證了信號的不失真性。

（4）數(shù)字通信技術(shù)支持多種形式信息傳輸。隨著計算機、多媒體技術(shù)的發(fā)展，人們對信息的需求呈現(xiàn)多樣性，但是不論何種形式的信息，都可以轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，所以數(shù)字通信技術(shù)的普及也促進了綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的形成。

（5）數(shù)字通信系統(tǒng)普遍采用大規(guī)模集成電路，具有體積小、重量輕、耗電低、后期維護方便等等優(yōu)勢。另外隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代通信大量使用光纖作為傳輸媒介，大大節(jié)省了成本，提高了傳輸速度，加強了信息的保密性。

2.2 數(shù)字通信技術(shù)的缺點

（1）數(shù)字通信技術(shù)對頻帶的利用率較低。相對于模擬通信，同樣的電話業(yè)務(wù)，數(shù)字通信占用的帶寬遠高于模擬通信，當傳輸帶寬有限的時候，就會影響頻帶利用率。

（2）數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)備更加復(fù)雜、繁瑣。為了實現(xiàn)通信質(zhì)量的提高，就要增加信號處理的復(fù)雜程度，相應(yīng)的，通信設(shè)備的功能更多也就更加復(fù)雜。

雖然數(shù)字通信技術(shù)存在一些缺點，但是隨著寬帶信道的采用、窄帶調(diào)制技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，這些缺點已經(jīng)被弱化，數(shù)字通信必然會取代模擬通信，成為占主導(dǎo)地位的通信技術(shù)。

3 數(shù)字通信系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展

數(shù)字通信系統(tǒng)之所以能夠?qū)崿F(xiàn)較好的抗干擾、保密性等特點，關(guān)鍵就是對信號進行編碼、調(diào)制、解調(diào)以及解碼，其中調(diào)制技術(shù)是保證信號可靠傳輸?shù)淖罨A(chǔ)、最重要的技術(shù)，基本的調(diào)制方式包括調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相，如圖2所示。調(diào)幅就是根據(jù)基帶信號的二進制取值，將正弦波的幅度進行調(diào)制，使其幅度的變化規(guī)律與基帶信號的取值規(guī)律一致，從而可以表示基帶信號的信息。調(diào)頻就是對載波的頻率進行調(diào)制，如圖2所示，調(diào)制后的正弦波對應(yīng)基帶信號的1、0取值，呈現(xiàn)兩種不同的頻率。調(diào)相就是對載波的相位進行調(diào)制，圖2中，基帶信號的1、0取值分別對應(yīng)載波的兩種不同相位，此圖中，二者是反相的關(guān)系。數(shù)字通信技術(shù)經(jīng)過不斷的發(fā)展，其調(diào)制方法已經(jīng)不僅僅是以上三種，在它們的基礎(chǔ)上還演變出了多種調(diào)制方法，例如：幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK），還有目前使用廣泛的正交幅度調(diào)制（QAM），調(diào)制方法的不斷改進，使得數(shù)字通信系統(tǒng)的性能得到不斷的優(yōu)化和改良。

在日常生活中，人們使用的各種終端設(shè)備包括手機、計算機、數(shù)字電視等等，都是通過數(shù)字通信系統(tǒng)獲取各種信息，極大的方便了人們的工作和生活。此外，數(shù)字通信系統(tǒng)也為國防、軍事、航空等領(lǐng)域提供信息保障，使得我們的社會體系能夠正常運轉(zhuǎn)。隨著通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展，從有線通信發(fā)展為無線通信，從利用電纜傳輸?shù)焦饫w傳輸，通信技術(shù)的進步是有巨大成效的，實現(xiàn)了人類通信方式的一次次變革，未來人類社會也會隨著通信技術(shù)的發(fā)展獲得長足的進步。盡管數(shù)字通信技術(shù)在當前已經(jīng)取代了模擬通信占據(jù)了主導(dǎo)地位，但任何事物都不是絕對的而是相對的，所以數(shù)字通信技術(shù)還有無限的發(fā)展空間，要進一步加強抗干擾性能、進一步提升傳輸速度、進一步延伸傳輸距離，當通信系統(tǒng)的性能得到進一步提升，才能促進各種終端設(shè)備的先進程度，就像5G通信網(wǎng)絡(luò)開始實施后，各種支持5G網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備也陸續(xù)出現(xiàn)，在一定程度上刺激了終端設(shè)備的更新?lián)Q代，刺激整個通信產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展?？傊瑪?shù)字通信體系會幫助我們走進可期的未來世界。

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