1.2 数字通信系统组成

1.2.1 数字通信系统基本组成

数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统，其基本组成如图1.3所示。实际的数字通信系统不一定包括图中的所有环节。如在某些有线信道中，若传输距离不太远且通信容量不太大时，数字基带信号无需调制，可以直接传送，称之为数字信号的基带传输。其模型中就可以不包括调制与解调环节。还应指出，模拟信号经过数字编码后可以在数字通信系统中传输，数字电话系统就是以数字方式传输模拟语音信号的例子。

图1.3 数字通信系统基本组成

数字通信系统涉及的技术环节较多，除图1.3中包括的信源编码与译码、信道编码与译码、数字调制与解调外，通常还包括数字复接与解复接、载波同步、位同步以及加密和解密等环节。

（1）信源编码与译码

信源编码是对信息源所进行的编码和处理。其作用之一就是设法减少码元数目，降低码元速率，即通常所说的数据压缩，码元速率将直接影响传输所占的带宽，而传输带宽又直接反映了通信的有效性；作用之二就是，当信息源提供的是模拟信号时，信源编码器将模拟信号转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化处理。

（2）信道编码与译码

数字信号在信道中传输时，由于噪声、衰落以及人为干扰等影响，将会引起差错。为了减少差错，信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分（监督码元），组成所谓“冗余”，实现抗干扰编码。接收端的信道译码器按一定规则进行信道解码，在解码过程中发现错误或纠正错误，从而提高通信系统抗干扰能力，保证信息的可靠传输。

（3）数字调制与解调

数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。基本的数字调制方式有振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）。除此而外还有最小频移键控（MSK）、差分相移键控（DPSK）等。对数字已调信号可以通过相干解调或非相干解调以恢复数字基带信号。对高斯噪声下的信号检测，一般用相关接收机或匹配滤波器实现。

（4）同步与同步提取

同步就是使收、发两端的信号在时间上保持步调一致，它是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的不可缺少的前提条件。按照同步的功能不同，可分为载波同步、帧同步、位同步、群同步和网同步。在发送端需要加入不同作用的同步序列，接收端需要从所接收的数字序列中提取同步，以便按照同步所给定的时间关系收发双方进行有序通信。

（5）加密与解密

为了保证所传信息的安全，人为将被传输的数字序列扰乱，或与给定的数字序列（密码）进行一定的数字运算，这种处理过程通常称为加密。在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序列进行还原，恢复原来信息，称为解密。在需要实现保密通信的场合需要进行信息序列的加密和解密。

（6）数字复接

数字复接就是依据时分复用的基本原理把若干个低速数字信号合并成一个高速的数字信号，以扩大传输容量和提高传输效率。

需要特别说明的是，模拟通信与数字通信的区别仅在于信道中传输的信号种类。数字信号也可以在模拟通信系统中传输，如计算机数据可以通过模拟电话线路传输，但这时必须使用调制解调器（Modem）将数字基带信号进行正弦调制，以适应模拟信道的传输特性。