数字通信与模拟通信的区别在哪?
数字通信(digital telecommunications)是用数字信号作为载体来传输消息,或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。它可传输电报、数字数据等数字信号,也可传输经过数字化处理的语声和图像等模拟信号。
数字通信与模拟通信的核心区别在于信息承载和处理的方式。以下是它们之间的主要区别:
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承载信息的信号类型不同:
- 模拟通信: 使用连续的物理信号来承载信息。信号的幅度、频率或相位会随着原始信息(如声音、图像)的连续变化而连续变化。信号在时间和幅度上都是连续的。
- 数字通信: 使用离散的(通常是二进制的 0 和 1)数字脉冲序列来承载信息。原始信息(如声音、图像)首先被采样、量化和编码,转换成数字比特流。
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抗干扰能力不同:
- 模拟通信: 抗干扰能力弱。在传输过程中引入的噪声干扰会直接叠加在有用的连续信号上,难以分离,并会随着信号的放大而放大(噪声积累),导致通信质量逐渐下降(如电话里的“沙沙”声,电视图像上的“雪花”)。
- 数字通信: 抗干扰能力强。接收端主要判断接收到的离散脉冲是“0”还是“1”。只要干扰不足以在接收端判决时刻(识别脉冲时)改变脉冲的状态(比如,高压未低于某个阈值,或者低压未高于某个阈值),原始信息就能被准确无误地恢复出来(再生)。引入的噪声不会像模拟信号那样积累。传输距离长时可以通过再生中继器(Repeater)消除之前引入的噪声。
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传输过程中的信号再生能力:
- 模拟通信: 不能进行信号的完美再生。中继放大器会同时放大有用信号和累积的噪声。信号质量随传输距离增加而不可逆地恶化。
- 数字通信: 可以实现信号的完美再生。数字中继器(再生器)检测输入信号是“0”还是“1”,并根据判决结果重新产生一个“干净”、无噪声的数字信号发送出去。只要能在中继点正确识别出原始比特,之前传输中引入的噪声就被彻底清除。
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设备的复杂度与发展方向不同:
- 模拟通信: 传统的模拟调制/解调设备可能相对简单。但随着对高质量和大容量通信需求的增加,复杂的模拟系统设计和实现难度增大。
- 数字通信: 需要模数转换(ADC)、数模转换(DAC)、复杂的编码/解码(信道编码用于纠错、信源编码用于压缩)、调制解调(如QAM)、同步等模块,系统设计复杂。然而,由于超大规模集成电路(VLSI)和微处理器的发展,数字通信设备成本不断降低、性能不断提高,功能实现也更加灵活。抗噪声性能主要依靠编码增益实现,对硬件精度的要求可适当降低。
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信息处理的灵活性与集成能力不同:
- 模拟通信: 信号处理(如滤波)主要是模拟电路实现。不同业务(电话、电视、传真)通常需要各自独立的模拟系统,兼容性和集成能力差。加密也相对困难。
- 数字通信: 灵活性极强,易于集成和融合。所有信息(语音、数据、图像、视频)最终都变成统一的数字比特流。强大的数字信号处理(DSP)和计算机技术使得复杂的信号处理(压缩、加密、纠错、多路复用、交换等)可以在一个系统中高效灵活地实现。不同业务可以通过不同的信道编码方式在同一个数字网络中传输(综合业务数字网 ISDN)。加密技术也非常成熟。
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传输带宽需求:
- 模拟通信: 通常需要与信息内容相对应的固定带宽。
- 数字通信: 可能需要更大的带宽来传输同样信息内容(尤其是在高速率时),因为离散脉冲包含更高的频率分量。然而,通过先进高效的信源编码(压缩)技术(如MP3, MPEG),可以在更低的比特率下传输相同质量的信息,大大节省了带宽需求。
总结:
- 模拟通信: 信号连续,抗干扰弱(噪声叠加并积累),不能再生,集成和复杂功能实现难,保密性差。
- 数字通信: 信号离散(0/1),抗干扰强(可检出噪声并再生),能再生(消除噪声积累),灵活性高(压缩、加密、纠错、复用、集成易实现),保密性好。
正是由于强大的抗干扰能力、再生能力、灵活的处理能力以及与计算机技术的天然契合,数字通信已成为现代通信(电话、网络、电视、移动通信、卫星通信等)的绝对主流技术。
数字通信的利与弊 数字通信系统作用
利: 高效性:数字通信可以通过压缩和编码技术,将信息传输的效率提高到很高的水平,从而提高了通信的效率。 可靠性:数字通信可以
2023-05-10 16:08:40
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