数字通信技术浅析数字通信技术浅析
塞缪尔·莫尔斯(Samuel Morse)在1845年发明的电报标志着电子通信从数字技术开始起步。他着名的以点和短线
表示的代码代表流经长距离电报线的电流的二进制(0/1)编码。无线通信同样也始于数字技术,借助莫尔斯代码
生成连续波火花隙脉冲的0/1传输。 接着出现了以电话和调幅(AM)广播为代表的主导通信领域数十年的模拟
通信。现在,模拟技术正在慢慢消退,仅在传统电话系统,AM和FM无线电广播,业余无线电、市民频段(CB)/
家庭及短波接收装置以及一些传统的双向移动无线电设备中还采用模拟技术。而几乎所有其它应用(包括电视)都
采用数字技术。移动电话和网络通信都基于数字技术。无线网络也是采用数字技
塞缪尔·莫尔斯(Samuel Morse)在1845年发明的电报标志着电子通信从数字技术开始起步。他着名的以点和短线表示的代码
代表流经长距离电报线的电流的二进制(0/1)编码。无线通信同样也始于数字技术,借助莫尔斯代码生成连续波火花隙脉冲的
0/1传输。
接着出现了以电话和调幅(AM)广播为代表的主导通信领域数十年的模拟通信。现在,模拟技术正在慢慢消退,仅在传统
电话系统,AM和FM无线电广播,业余无线电、市民频段(CB)/家庭及短波接收装置以及一些传统的双向移动无线电设备中还
采用模拟技术。而几乎所有其它应用(包括电视)都采用数字技术。移动电话和网络通信都基于数字技术。无线网络也是采用数
字技术。
虽然原则众所周知,但业内资深人士也许错过了数字通信的培训。熟知数字通信技术基础知识,将使人们在面对源源不断
的新通信技术、产品、趋势和问题时有更广阔的视角。
基本原理 基本原理
所有的通信系统都包括一个发射器(TX)、一个接收器(RX)和传输介质(图1)。TX和RX使兼容于传输介质的信息信号得以传
输,其中可能涉及到调制。一些系统采用某种形式的编码来提高可靠性。将本文中讨论的信息视为不归零(NRZ)二进制数据。
而传输介质可能是诸如非屏蔽双绞线(UTP)或同轴电缆那样的铜电缆,光缆,或者是用于无线通信的无障空间。在所有情况
下,信号都将被介质极大地削弱并叠加上噪声。噪声(而非衰减)通常决定着一种通讯介质是否可靠。
图1:编码在一个通信系统的简化模式中是可选的,但一些系统要求调制。噪声在很大程度上决定了传输范围和可靠性。
通信可分为两大类:基带或宽带。所谓基带传输是数据直接通过介质本身传输,如通过RS-485或I2C链路传送串行数字数
据。初的10Mbps以太网就是基带通信。宽带传输意味着采用调制(在某些情况下是复用)技术。有线电视和DSL也许是的宽带
通信例子,蜂窝数据也属于宽带。
通信还有同步或异步两种模式。同步数据(如SONET光纤通信中的数据)被计时,而异步方式使用启动和停止位,RS-232
及其它一些技术中采用的就是异步方式。
此外,通信链路还分为单工、半双工或全双工。单工链路指的是单向通信,广播就是个简单例子。双工是指双向通信。半
双工是将同一条信道交替作为发送和接收信道。全双工意味着同时(或至少是并发)发送和接收,例如电话。
拓扑同样是通信的基础。点对点、一点对多点以及多点对一点都是常用拓扑。组网技术则包括总线、环状和网状网等几种
方式。不一定要求它们适用于所有传输介质。
数据速率与带宽 数据速率与带宽
数字通信串行发送各数据位,即一位接着一位。但是,你经常会见到使用多条串行路径的情况,例如四对UTP CAT 5e/6
电缆或并行光缆。多输入多输出(MIMO)无线技术也采用两或多个并行位流。在任何情况下,基本数据传输速率(图2)或容量C
是位时间(t)的倒数:
C = 1/t