数字通信

数字通信由两个词组成：数字和通信。数字指的是离散的时间变化信号。通信指的是两个或多个源之间的信息交换。数字指的是离散的时间变化信号。通信指的是两个或多个源之间的信息交换。数字通信指的是使用不同设备和方法在发送者和接收者之间进行数字信息交换。

长距离通信使用模拟方法的的信号传输会受到失真、延迟、干扰和其他损耗的影响。为了克服这些问题，使用不同的技术对信号进行数字化和采样有助于使传输过程更加高效、清晰和准确。

数字通信是当今电子学中一种流行的技术。它允许我们访问视频会议、在线会议、在线教育等。借助互联网和其他数字通信方式，数据可以在一秒钟内传输到很远的距离。它不仅节省金钱，还节省时间和精力。它还提高了个人在社会、政治和经济生活中的水平。

在这里，我们将讨论以下内容

什么是沟通？

信号

数字信号

历史

数字通信系统

数字通信的优点

数字通信的应用

数字与模拟

数据通信与数字通信

什么是沟通？

通信是指使用特定介质（如真空、空间、无线介质、有线介质等）进行信息交换。良好的通信始终以减小的衰减和噪声传输信息。接收到的信号与发送的信号相同，信息清晰。通信是双向的信息共享过程。在数字术语中，通信是指从发射机到接收机的数字信息交换。

通信系统的组成部分是发射机、通信信道和接收机。发射机将数据传输到通信信道，通信信道再将其发送给接收机。各种设备以级联或并行的方式与发射机和接收机一起用于不同目的，例如调制、解调、噪声去除、采样等。设备包括调制器、滤波器、放大器、编码器和解码器。

信号

信号是携带信息从一个地方到另一个地方的电磁波，使用特定的传播介质，如空气、真空、水和固体。在电子学中，信号被定义为携带信息的电流、电压或波。它可以根据需要短距离或长距离传输。信号波的速度等于光速。

信号分为模拟信号和数字信号。

模拟是指连续形式的数据传输，而数字是指离散形式的数据传输。它也被称为以比特形式传输，0（低）和1（高）。

下面显示了模拟信号和数字信号的波形

与数字信号相比，模拟信号中的噪声很高。这是由于数字信号的阈值和高带宽。因此，电子噪声比数字信号更影响模拟信号。滤波器通常在模拟通信的发送端和接收端使用以去除噪声。

数字信号

我们可以使用数字信号表示各种物理量，例如电压和电流。以离散值形式表示的信号称为数字信号。它以比特形式传输。只有两个比特（0 和 1）在不同的组合中工作。数字信号一次只能从一组有限的可能值中取一个值。

数字信号只不过是将模拟数据以离散形式表示。

例如：

上面的两个波形是模拟和数字波形。数字波形描绘了模拟电平离散带中的信息。

二进制信号也称为逻辑信号，因为它们都表示两个带，高和低。0 和 1 也表示为布尔域中的数字。

高 = 1 = 真

低 = 0 = 假

数字系统在通信系统中表示在称为比特流的离散值之间切换的连续波形。它通过减少传输时间来实现成本节约。可以使用数据冗余过程或数据压缩来有效去除传输过程中的噪声干扰，其中数据使用比原始信息少的比特进行编码。

数字信号的类型

在一段时间内重复的信号称为周期信号。在一段时间内不重复的信号称为非周期信号。数字信号和模拟信号被归类为周期信号和非周期信号。在这里，我们将详细讨论数字信号的类型。

周期信号

在一段时间内重复的数字信号称为周期信号，例如方波。

非周期信号

在一段时间内不重复的数字信号称为非周期信号。它也是离散信号，但不是重复模式。

例如：

历史

• 1938 年，W. Cooke 和 Whetstone 发明了第一台电报机，这是一种用于通信的电气设备。
• 在 1870 年代，亚历山大·格拉汉姆·贝尔发明了电话，用于在不同地方之间交换音频信号或声音。
• 同样，收音机和电视机也在 1900 年代初期发明。
• 第一颗内置无线电发射机的卫星于 1957 年发明。
• 1970 年代光纤的发明和 1980 年代互联网的出现促成了数字传输的兴起。
• 数字通信领域的类似研发促成了使用先进技术的各种设备的问世，例如数字计算机、超级计算机、智能手机、Wi-Fi 等，这些设备允许传输数字信号。它比模拟通信具有更大的容量和更宽的范围。

数字通信系统

数字通信系统是指从一个地方到另一个地方的数据传输。它是发送者和接收者之间的通信。发送者也称为发射机，负责传输数据。发射机和接收机之间的通信信道充当中介源，将信息传递给接收机。

下面显示了数字通信系统的框图

它由输入传感器、信源编码器、信道编码器、数字调制器、通信信道、数字解调器、信道解码器、信源解码器和输出传感器串联组成。让我们讨论数字通信系统中每个组件的功能。

信源信号

信源信号是指应用于数字通信系统的输入信号。它也称为输入信号。数字通信通常用作从模拟到数字的转换系统。因此，输入信号通常是模拟信号。它可以是模拟的或数字的。如果输入信源信号是模拟信号，则数字通信系统还可以通过将模拟输入转换为数字输出来作为模拟到数字转换器。

输入传感器

传感器是一种将一种形式的能量转换为另一种形式的设备。在通信系统中，它将非电能转换为电能，使其适合在系统内传输。对于模拟输入，该块还包含一个 ADC（模拟到数字转换器）以将模拟信号转换为数字信号以进行进一步处理。

信源编码器

信源编码器将数据从原始比特压缩到更少的比特数。它有助于有效利用带宽，并去除不必要的比特。这意味着压缩后的数据是二进制数字的形式。我们也可以说信源编码器将波形转换为二进制数据。输出数据随后传递给信道编码器。

信道编码器

信号中的信息可能会由于传输过程中的噪声而发生变化。信道编码器充当纠错方法。它向二进制数据添加冗余比特，这有助于纠正错误比特。它提高了信号和信道的传输质量。

数字调制器

载波信号对接收到的信号进行调制。它通过改变传输信号的频率、幅度和相位来调制数字信号。

通信信道

通信信道是发射机和接收机之间的介质。它有助于将数字信号从发射机传输到接收机。信道的数据速率以比特每秒为单位。数字通信系统中的各种信道类型是电子邮件、项目管理应用程序和内部网。

数字解调器

信号被解调，信源信号从载波信号中恢复。

信道解码器

信道编码器的功能是向二进制数据添加冗余比特，如上所述。信道解码器以相同但相反的方式工作。它从二进制数据中移除奇偶校验位。它不影响信号质量和信息，并安全地传输数据。信道解码器的输出是纯数字信号，没有干扰或噪声。

信源解码器

信源解码器的工作方式与信源编码器相反。它将二进制数据转换回波形。

输出传感器

输出传感器的工作方式与输入传感器相反。它将电能转换回其原始形式。它使信息适合输出端的用户捕获。在通信系统的两端进行转换对于系统以更快的速度运行至关重要。

输出信号

输出信号是指数字通信系统的输出。它是经过各种通信系统组件后出现在输出端的信号。输出信号仅为数字信号。

噪声去除组件

系统中的噪声可能导致信息丢失和失真。因此，在通信系统中使用噪声去除组件至关重要。噪声去除组件用于发送端和接收端，以过滤掉信号中的噪声分量。噪声分量包括抗混叠滤波器、屏蔽电缆和接地概念。接地充当电路的参考电压，并有助于防止耦合。

数字通信系统的功能

我们已经详细讨论了每个组件。让我们讨论数据如何从一端通过传感器传输到接收端。它使得接收端可以在没有任何噪声或失真的情况下获取数据。在这里，我们将以视频信号为例进行讨论。

视频信号首先被送入输入传感器，该传感器将其转换为电信号。信源编码器将数据压缩为更少的比特数，信道编码器通过向输入的数字数据添加冗余比特来消除错误。这有助于将信号编码为二进制数字或七位 PCM（脉冲编码调制）。这些也用于表示原始视频信号。调制器通过改变传输信号的幅度、频率或相位来调制信号。传输信号通过通信信道到达接收端。在接收端，解调器有助于从载波中恢复消息信号。信道解码器、信源解码器和输出传感器将数字信号转换回其原始传输形式。输出信号是一个数字信号，没有干扰、噪声和错误，适合用户捕获。

数字通信的优点

数字通信的优点如下

• 与模拟通信相比，它更快、更准确、更可靠。
• 借助数字通信，数据可以快速传输到很远的距离。
• 易于检测和纠正错误。
• 它易于去除信号中的噪声、串扰或任何干扰。
• 由于先进的技术和紧凑的尺寸，它便宜。
• 信号的传输速度很高。
• 它支持视频和音频会议，可以快速与多人进行会议和讨论。它节省了时间和精力。

数字通信的缺点

数字通信的缺点如下

• 功耗高
  由于需要更多的组件、更高的带宽和高传输速度，它消耗的功率很高。
• 高传输带宽
  数字通信需要高传输带宽才能以高速传输信号。
• 高功率损耗
  由于高处理速度和硬件组件，数字通信的功率损耗比模拟通信高。

数字通信的应用

数字通信的应用范围从小型数字时钟到大型工业仪器各种各样。让我们讨论一些最常见的数字通信应用。

• 图像和视频处理
• 数据压缩
• 信道编码
• 均衡
• 数字信号处理
• 语音处理
• 卫星
• 数字音频传输

数字与模拟

数字计算机是最早用于存储数字记录的技术，体积庞大，占据房间大小。后来的发明创造了新的历史，如今的数字计算机可以以米粒大小的尺寸存储数百万数据。

下表列出了数字通信和模拟通信之间的区别

数据通信与数字通信

数据通信和数字通信这两个术语有时会引起混淆。这两个术语的概念基本相同，但组件和工作方式不同。让我们讨论数据通信和数字通信之间的区别。

前提条件

学习数字通信的要求是具备基本的通信概念知识。对信号与系统、电子与通信有基本了解将是一个优势。

目标受众

数字通信教程旨在为初学者、希望获取数字通信知识的学生提供指导。在开始教程之前，需要具备数字传输的基本概念知识，这在前面已经讨论过。

问题

我们保证您在使用此数字通信教程时不会遇到任何问题。但如果存在任何错误，请在联系表格中提交问题。