数字通信技术原理及其应用

孙秀蓉

摘  要：随着社会的快速发展，为了满足人们对信息交互越来越高的需求，通信系统的发展就要承担实现高效通信的责任。由于微电子技术、计算机技术、网络技术在近些年的飞速发展，使得数字通信技术得以实现，数字通信技术的出现解决了模拟通信技术的瓶颈，为实现可靠、高速及长距离通信提供了技术基础，文章对数字通信技术的原理、特点以及应用作简单的分析。

关键词：数字通信;技术原理;应用

中图分类号：TN92         文献标志码：A         文章编号：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

通信产业是国民经济结构的重要组成部分，渗透在各行各业中，没有通信技术的服务，各行业的正常运行和发展都会受到严重制约，可以说，不管是人们的日常生活还是工作生产都已经离不开通信技术，一旦出现特殊的社会环境，迫使人们不得不减少外出而需要在室内完成工作或者学习，这时候就需要强大的通信网络来支撑，所以通信技术的发展显得至关重要，随着社会的进步，对通信技术也不断提出更高的要求，只有满足這些需求，通信产业才能更好的生存和发展。当前，我们早已迈进了数字通信时代，所以对数字通信技术进行分析，展望其未来的发展具有重要的现实意义。

1 数字通信技术的原理

数字通信系统模型如图1，数字通信就是利用数字信号进行信息的传递，所谓数字信号，在电子电路中是采用二值逻辑中的1和0来进行信息的表示，用多位二值数码的组合表示不同的信息。而在现实中，大多数信息都是模拟信号的形式，可以通过模数转换将其转换为数字信号，然后就可以在数字信道中进行信息的传递。为了保证信息传输的可靠性和保密性，以及为了提高信道的利用率，在传输之前通过对数字信号采用不同的编码方式，能够大大提高抗干扰能力，降低外界或者系统自身噪声的干扰。再利用调制器对信号进行调制，调制之后的信号频谱得到扩展，更适合在信道中传输，充分利用信道，提高传输性能。同时，在数字信号系统中，同步也是非常重要的环节，如果时钟同步或者帧同步不准确，也会直接导致信息出错。信号通过有线或者无线信道传输到接收端后，再经过解调、译码后可恢复信息。在数字通信系统中极其重要的技术还包括程控交换，在最初的电话交换机的基础上逐步发展为数字程控交换机，利用存储着交换控制程序的计算机来控制信息的接驳，信息的类型从最初单一的语音发展为多种形式的数据信息，程控交换机的使用使得通信系统的维护管理更加便捷可靠，增强了灵活性，功能更全面，在一定程度上，通过对软件的控制来增强硬件的功能扩展，从而更好的提供通信服务。

2 数字通信技术的优点和缺点

2.1 数字通信技术的优点

（1）数字通信技术具有很好的抗干扰性能。信息在通过信道传输的过程中，不可避免的会受到来自外界或者自身的噪声干扰，但是数字信号不同于模拟信号，数字信号本身是离散的信号，通常采用二值逻辑来表示，实际应用中可以用脉冲的两种不同状态代表1和0，只要能控制噪声信号不严重破坏脉冲的两种状态，就可以在接收端被识别，在这一点上，模拟信号是不能够相比的，噪声对模拟信号的影响是很明显的，很容易使信号失真，所以相对来说数字通信技术的抗干扰能力强于模拟通信技术。

（2）数字通信技术有较好的保密性能。用数字信号进行信息的表示、存储和传输，更便于对信息加密，可以将数字信息进行各种运算处理，对其进行伪装，常用的方法就是采用密钥技术，一般密钥很难被外界破解，从而保证了通信信息的保密性。

（3）数字通信技术能实现远距离的高质量信号传输。信号在传输过程中，距离越长，损耗越大，那么就必须对信号进行放大，但是同时也会放大噪声，甚至噪声可能会覆盖有用信号。在采用数字通信后，由于数字信号的波形在失真后可以通过整形电路恢复原有的信息，利用再生中继器可以大大增加传输距离，同时又保证了信号的不失真性。

（4）数字通信技术支持多种形式信息传输。随着计算机、多媒体技术的发展，人们对信息的需求呈现多样性，但是不论何种形式的信息，都可以转换成数字信号，所以数字通信技术的普及也促进了综合业务数字网的形成。

（5）数字通信系统普遍采用大规模集成电路，具有体积小、重量轻、耗电低、后期维护方便等等优势。另外随着光纤技术的发展，现代通信大量使用光纤作为传输媒介，大大节省了成本，提高了传输速度，加强了信息的保密性。

2.2 数字通信技术的缺点

（1）数字通信技术对频带的利用率较低。相对于模拟通信，同样的电话业务，数字通信占用的带宽远高于模拟通信，当传输带宽有限的时候，就会影响频带利用率。

（2）数字通信系统的设备更加复杂、繁琐。为了实现通信质量的提高，就要增加信号处理的复杂程度，相应的，通信设备的功能更多也就更加复杂。

虽然数字通信技术存在一些缺点，但是随着宽带信道的采用、窄带调制技术和微电子技术的发展，这些缺点已经被弱化，数字通信必然会取代模拟通信，成为占主导地位的通信技术。

3 数字通信系统的应用及发展

数字通信系统之所以能够实现较好的抗干扰、保密性等特点，关键就是对信号进行编码、调制、解調以及解码，其中调制技术是保证信号可靠传输的最基础、最重要的技术，基本的调制方式包括调幅、调频和调相，如图2所示。调幅就是根据基带信号的二进制取值，将正弦波的幅度进行调制，使其幅度的变化规律与基带信号的取值规律一致，从而可以表示基带信号的信息。调频就是对载波的频率进行调制，如图2所示，调制后的正弦波对应基带信号的1、0取值，呈现两种不同的频率。调相就是对载波的相位进行调制，图2中，基带信号的1、0取值分别对应载波的两种不同相位，此图中，二者是反相的关系。数字通信技术经过不断的发展，其调制方法已经不仅仅是以上三种，在它们的基础上还演变出了多种调制方法，例如：幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK），还有目前使用广泛的正交幅度调制（QAM），调制方法的不断改进，使得数字通信系统的性能得到不断的优化和改良。

在日常生活中，人们使用的各种终端设备包括手机、计算机、数字电视等等，都是通过数字通信系统获取各种信息，极大的方便了人们的工作和生活。此外，数字通信系统也为国防、军事、航空等领域提供信息保障，使得我们的社会体系能够正常运转。随着通信系统的不断发展，从有线通信发展为无线通信，从利用电缆传输到光纤传输，通信技术的进步是有巨大成效的，实现了人类通信方式的一次次变革，未来人类社会也会随着通信技术的发展获得长足的进步。尽管数字通信技术在当前已经取代了模拟通信占据了主导地位，但任何事物都不是绝对的而是相对的，所以数字通信技术还有无限的发展空间，要进一步加强抗干扰性能、进一步提升传输速度、进一步延伸传输距离，当通信系统的性能得到进一步提升，才能促进各种终端设备的先进程度，就像5G通信网络开始实施后，各种支持5G网络的终端设备也陆续出现，在一定程度上刺激了终端设备的更新换代，刺激整个通信产业的蓬勃发展。总之，数字通信体系会帮助我们走进可期的未来世界。

参考文献：

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