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通信技术简述 摘要：我们说的话不是数字信号。数字信号是一种由“1”和“0”组成的、能用数学方法处理的语言。我们讲出的话是现实世界中的模拟信号。我们天天遇到的现实世界信号都是模拟信号----如声音、光、温度、和压力。数字信号是模拟信号的数值表示。在数字世界里，对这些信号进行处理可能会更容易、成本更低。在现实世界中，我们可以通过“模数转换”将信号转换数字信号，然后对信号进行处理。如果需要的话，用“数模转换器”将信号转换回到模拟世界中去。 关键词：数字信号，模拟信号 根据传输信号的不同，通信可分为模拟通信和数字通信。当一个通信系统传输处理的信号是模拟信号时，这个系统就是模拟通信系统。反之，数字通信系统就是传输、处理数字信号的系统。 传统的电话通信系统中，用户线上传送的信号在整个通话期间不断地随着用户声音的变化而变化。这个变化的信号无论在时间上或是幅度上都是连续的，这种信号称为模拟信号，数字信号与模拟信号不同，它是一种时间上离散的、幅度取值有限的信号形式。常见的数字信号是幅度取值只有两种（用0和1代表）的波形，称为“二进制信号”。一般地，数字信号可以用二进制、M进制（M）2）来表示，显然，M进制信号就是有M种幅度符号可选的数字信号。 由于模拟信号的频谱较窄，模拟通信系统的信道利用较高。但因为连续信号中混入噪声后很难清除，使得输出的还原信号产生波形失真，模拟通信系统的抗干扰能力只能算是差强人意。 现代通信系统大多是数字通信系统，因此，模拟信号必须首先变为数字信号后才能进入数字通信系统传输，这个模拟转换为数字信号的过程就称为“模/数转换”。它一般包括三个过程。 (1) 抽样：就是对连续的模拟信号进行离散化处理； (2) 量化：将模拟信号抽样值变换到最接近的数字值，把幅度上连续的抽样信号变为离散的； (3) 编码：把变化后的离散信号用一组二进制代码表示，形成数字信号。 接收端对收到信号的处理则正好上述过程的逆过程，也就是把收到的数字信号还原为原始模拟信号，即“数/模转换”。信源既可以输出模拟信号（如音频信号），也可以输出数字信号（如打字机的输出信号），这是一类时间上离散、且总的个数有限的信号。数字通信系统中，信源输出信息（无论模拟的还是数字的）都将被转换为二进制数子序列，这一转换过程就叫做信源编码或数据压缩，通常希望表示信源输出信息的符号个数越少越好，换句话说，信源编码应用较少的符号有效（或无冗余地）表示信源输出信息。 信源编码后二进制数字序列，常称为信息系列，将被送入信道编码器进行信道编码。这是因为信号在信道传输过程中将受到各种噪声和干扰的影响，信道编码在传输的二进制信息序列中增加一些冗余，以便接收端可利用这些冗余客服噪声干扰的不利影响，正确恢复原始信号。因此说，信道编码中增加的冗余可提高接受信号的可靠性和正确性，帮助接收机解调还原所传的信息序列。一般地，信道编码时一次性地将K比特信息序列按一定的规则和比例n/k变换为一个n比特的信息序列，这个比例n/k的倒数就成为该信道编码的编码效率。 信道编码输出的二进制序列经过数字调制器调制后被送入信道进行传输。鉴于目前所用的信道绝大部分都是传输信号的，可以说数字调制器的作用就是将二进制信息序列转换为适合信道输入的信号波形。 数字通信系统的接收端，解调器将收到的波形、失真波形解调还原为二进制或M进制符号序列后，再送入信道解码器，借助其中的信息冗余，按照事先所知的信道编码规则重构原始信息序列。 常用接收端恢复的信息序列中的错误发生概率来衡量解调与解码的性能，具体地，就是解码器输出序列中平均发生一个比特误码的概率---误码率。实际上，误码率不但与接收端解调器、解码器的性能有关，也同样与发送端所选编码的特性、传输波形的类型、发送信号的功率以及信道的性能等有关。 最后，若输出端要求输出模拟信号，信道解码器输出序列送入信源解码器，利用已知的信源编码方式还原输出原始信号。信道解码错误以及信源编码/解码差错都将导致信源解码输出仅仅是发送端信源输出原始信息的一个近似，一般常用这两者之间的差异表示数字通信系统的失真。 对模拟信号进行采样是“模数转换”的关键一步。这一步是由“采样保持电路”完成的，“采样保持电路”按照固定的“采样间隔”进行采样。 “采样间隔”的长度和“采样周期”的长度相同，而“采样周期”的倒数就是“采样频率”fs。根据奈奎斯特采样定理，为了确保准确记录信号，最高频率为W Hz的信号（称为“带限信号”）每秒内必须采集至少2W个样本。如果不能满足这个最低要求，就会出现“混叠”失真。“混叠”会使高频信号出现在较低频段。为了保证不会出现“混叠”，在采样前要进行低通滤波。这个低通滤波器（称作“抗混叠滤波器”）将频率超过所选采样频率一半的信号全部滤除。 经过一段短暂的采集时间之后（期间采集到一个样本），采样保持电路