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摘要：高度信息化的時代背景下，信息資源的利用對社會的發展至關重要，通信作為資源利用的必要手段，其重要性不言而喻。數字通信是當今時代通信技術的主流。本文將對數字通信系統做出一些比較淺顯的描述，數字通信的一般形式，具體細節一般采用比較廣泛的實例進行說明。

關鍵詞：通信系統；數字信號；數字通信系統

一、引言

要了解數字通信系統就要先了解一般的通信系統，以及數字信號的產生和特性，數字通信系統其實就是利用數字信號來傳遞信息通信系統。數字通信系統的那些優勢使其成為當今通行手段的主流，已經數字通信現階段所遇到的問題，本文都將進行論述。

二、通信系統

通信系統的功能。一個完整的通信系統首先要有信息源，其作用是將要傳輸的信息轉換為利于傳輸的原始電信號。此時的信號還不能在信道中傳輸，要先經過發射設備的處理，處理之后的信號發送到信道，在信道中傳輸的信號不可避免地將受到噪聲的影響，信號會有不同程度的減損。信息通過信道傳輸到達接受端，此時的接收設備將接受到的受損信號盡可能地進行恢復。最后在系統的終端，信宿將從接受設備傳輸過來的電信號進行還原。此時的信息就從一個地方傳輸到了另一個或多個地方。

三、數字信號

（一）數字信號的數學表達式描述信號的方法有很多，用數學表達式來描述信號是最基本的一種方法，該表達式的自變量為時間(t)。設該數學表達式為x(t)。數字信號在時間上是離散的，若時間間隔無窮小，此時的間隔就是均勻的，數字信號函數的自變量時間（t）,可被為整數序列（n）代替。即數學表達式為x(n)。定義一個最小數量單位，專有名詞表述為“數字量”。函數值x(n)的大小增減都將是“數字量”的倍數。

（二）數字信號的產生方法現實生活中的一些的信號可能就是數字信號，這類信號我們不在這里討論。我們一般是將模擬信號進行抽樣，量化，編碼。來產生數字信號，這一過程被稱為數字化。將模擬信號的自變量時間離散（一般是等間隔離散），這一過程叫做抽樣。其數學過程可視為周期性單位沖擊脈沖與模擬信號進行相乘運算。抽樣過的模擬信號叫做抽樣信號。抽樣信號的幅值依然是連續的。將其離散的過程叫做量化。我們需要一個量化電平。原本的抽樣信號幅值是一個取值連續的變量。但是這個變量一定有一個取值范圍。我們用某一個二進制數來表示該取值范圍內的一個值。假設這個二進制一共有N位。那么這樣的二進制數一共有2N。令M=2N，我們將抽樣信號的幅值取值范圍進行M等分。原來的抽樣信號幅值的范圍就被劃分為M份。每一份可以用一個電平表示，該電平就叫做量化電平。此時的抽樣信號的幅值就被離散了，此時的信號叫做量化信號。量化信號已經是數字信號了，但是為了提高傳輸效率，還要將量化信號進行編碼。把電平的數字遵循一定的規則，將其變為二進制數字。方法有很多，這里我們介紹一種簡單的脈沖編碼。我們已經假設了有M量化電平，其中一個我們不妨假設為2.54，進行四舍五入保留整數部分變成了2。二進制數10，其數值也等于2。這時就可以用二進制數10來代替電平數字2.54了。但是要注意這時M的值。取以2為底M的對數，作為二進制數的位數。假設M的值為16，那么可以用4位二進制數來替代電平數字，之前的二進制數10，變為二進制數0010，以用來替代電平數字2.54。

四、數字通信系統數字通信系統的功能

任何通信系統的功能都是實現信息的傳輸，一個優秀的通信系統需要具備的特點有：有效性，安全性，可靠性。我們就從這幾點來描述數字通信系統的功能。有效性：從信源發出的數字信號的碼元之間具有一定的相關性，各個數字碼元被信源發出的概率也不同，這使得信源具有一定的冗余度。為了進行傳輸之前降低信源的冗余度，我們要盡量減小各個碼元之間的相關性，按照一定的數學規律，將信源碼元映射成另一個序列，碼元的數目將會被減少，碼元速率隨之增加，從而提高信息的傳輸效率。保密性：在發送端將信號按照一定方法擾亂，在接受端，按照發送端擾亂方法的相反過程將信息恢復。以確保信息的安全。可靠性：在現實的通信系統之中，有效性與可靠性就像“魚與熊掌”一樣，不可兼得。我們為了提高有效性，去掉了信源的一些冗余部分，信息的可靠性隨著信源的冗余度一起下降了。為了提高可靠性，我們不得不在信源上加載一些碼元，以犧牲一些有效性的代價換取信息傳輸的可靠性，這樣就不可避免地會出現一些誤差。此外信道中存在的噪聲也將會降低通信系統的可靠性，所以我們進行信道編碼以提高通信系統的可靠性。

五、數字通信的優點與缺點

（一）數字通信系統的優點相比于模擬信號，數字信號在通信系統中傳輸時更利用接受端還原出我們所需要的信號。此外，信道中不可避免的噪聲，對我們信號的干擾會隨著距離的增加而增加。所以在長距離傳播時，模擬信號會被噪聲折磨的“面目全非”，難以恢復。而數字信號有一種特有的接收方式：“抽樣判決再生”。在長距離傳播時，傳播路徑上的各個中繼站可以利用數字信號特有的接受方式使得噪聲不再疊加，且信號恢復。然后傳播到下一個中繼站，直到信息傳輸的完成。隨著時代的發展，我們對信息傳輸的多樣性，兼容性的要求越來越高。而現代先進的數字信號處理技術可滿足各種信號數字化處理，從而可將各種類型的信息綜合到一起，通信體驗更加多彩多樣。數字通信系統的各種設備更利用我們進行集成化處理，使得整個系統的工程性更友好。

（二）數字通信系統的缺點系統設備的復雜性是是數字通信系統的缺點之一，維護和制造需要很高的專業素養。此外由于數字通信系統帶寬的需求大，我們需要大容量的傳輸媒質，以及我們不得不去進行高效率數字壓縮技術的研究。

六、結論

隨著時代的發展，各種數字化將會愈來愈多地出現在我們的生活中。數字通信技術伴隨著微電子技術和計算機技術發展將會為人類社會的發展注入更加強勁的動力。

參考文獻

[1]樊昌信,曹麗娜.通信原理[M].北京：國防工業出版社,2012.

[2]鄭君里,應啟珩,楊為理.信號與系統[M].北京：高等教育出版社,1981.

作者：朱西域 單位：河南大學