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模擬和數(shù)字通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介
模擬和數(shù)字通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介
電子信號(hào)是將信息從一個(gè)系統(tǒng)傳送到另一個(gè)系統(tǒng)的通道。例如，從您的手機(jī)通過(guò) USB 電纜連接到您的筆記本電腦。信號(hào)可以通過(guò)兩種方式在設(shè)備之間傳輸——模擬或數(shù)字。讓我們從定義這些術(shù)語(yǔ)開(kāi)始。
模擬系統(tǒng)
類(lèi)比是代表另一個(gè)的東西；表示某些或其他輸入的輸出。
想想一個(gè)帶指針的時(shí)鐘。指針由某種機(jī)制驅(qū)動(dòng)，顯示時(shí)間的流逝——或時(shí)間流逝的模擬。動(dòng)圈式電壓表指向表盤(pán)上的數(shù)字，代表所施加電壓的模擬值。雨量計(jì)中的水量模擬了當(dāng)天的降雨量。
因此，在通信系統(tǒng)中，我們可以說(shuō)模擬信號(hào)代表了某種信息，這些信息通常是通過(guò)交流波形施加在系統(tǒng)上的。
例如，麥克風(fēng)在電纜上產(chǎn)生模擬歌手聲音的電壓并將其傳送到放大器。模擬信號(hào)在電平上無(wú)限變化，因此具有很高的精度。AM 和 FM 無(wú)線電信號(hào)是模擬通信系統(tǒng)的一個(gè)例子。在通信系統(tǒng)中使用時(shí)，這些變化的電壓可能被視為交流載波的頻率、相位或幅度的變化或調(diào)制。
數(shù)字系統(tǒng)
另一方面，數(shù)字系統(tǒng)是以二進(jìn)制格式傳輸或顯示原始源的表示形式的系統(tǒng)。只使用 1 和 0，沒(méi)有中間值。
回到時(shí)鐘示例，在數(shù)字時(shí)鐘中，有一個(gè)晶體方波振蕩器以每秒 32768 次的速度運(yùn)行。如果我們使用數(shù)字分頻器除以 2 15 次，我們得到 1Hz 或一秒的滴答聲。此刻度按 60 的倍數(shù)計(jì)算，以提供分鐘和小時(shí)。然后將這些單元多路復(fù)用到 LED 或 LCD 顯示器上，為我們提供傳統(tǒng)的數(shù)字時(shí)鐘。
但是，像這樣的數(shù)字信息如何通過(guò)電線或空中傳輸呢？
二進(jìn)制字由一個(gè)接一個(gè)發(fā)送的 1 和 0 序列組成。字長(zhǎng)通常為 8 位，但也可以更大。一組位可以稱(chēng)為一個(gè)字節(jié)，半個(gè)字節(jié)稱(chēng)為半字節(jié)。將添加一些附加位以啟用錯(cuò)誤檢查，例如奇偶校驗(yàn)。例如，在網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)中，這些詞可以分組為具有目的地地址的數(shù)據(jù)包。
如果距離較短，則表示該數(shù)據(jù)的二進(jìn)制字一次一位，一個(gè)接一個(gè)地送入線路。我們可能會(huì)說(shuō)，如果首先發(fā)送代表數(shù)據(jù)中最不重要部分的位，那么這是 LSB 或最低有效位在前。反過(guò)來(lái)做，您將首先獲得 MSB 或最重要的位。
調(diào)制和調(diào)制解調(diào)器
如果電線很長(zhǎng)或需要連接到電話線上怎么辦？還是需要無(wú)線傳輸？
由于導(dǎo)線的電容和電感，饋入導(dǎo)線的數(shù)字開(kāi)/關(guān)位轉(zhuǎn)換很快就會(huì)退化并丟失。所以答案是使用調(diào)制解調(diào)器，它的名字來(lái)自調(diào)制器-解調(diào)器。調(diào)制解調(diào)器（如果是 FSK 或頻移鍵控）有兩種穩(wěn)定的頻率狀態(tài)。
假設(shè)它穩(wěn)定在 1000Hz，輸入為 0，1 出現(xiàn)。它在 1 的持續(xù)時(shí)間內(nèi)將頻率移至 1500Hz。在電線或無(wú)線電鏈路的另一端，解調(diào)器響應(yīng)變化的頻率并輸出 1 和 0。但是調(diào)制方式有很多種；FSK，問(wèn)。PSK 等
您可能會(huì)爭(zhēng)辯說(shuō)，線路上的信息現(xiàn)在是模擬信號(hào)。但是因?yàn)樗鼪](méi)有幅度信息，所以很容易被放大并去除任何幅度類(lèi)型的噪聲。
二進(jìn)制字節(jié)的大小取決于所需的精度類(lèi)型。由于只有兩種狀態(tài)——開(kāi)或關(guān)——我們可以說(shuō)對(duì)于一個(gè) 8 位的字（或字節(jié)），有 28 或 256 種可能的狀態(tài)。表示為準(zhǔn)確度，這將是 1/256 * 100 或 0.4%，非常適合大多數(shù)需求。但是將其加倍到 16 位，我們將有 65536 種可能性或準(zhǔn)確度為 1/65536 * 100 或 0.0015%。
A 到 D 轉(zhuǎn)換
D 到 A 的轉(zhuǎn)換
模擬與數(shù)字的優(yōu)缺點(diǎn)
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模擬 |
數(shù)字 |
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受降級(jí)和噪音影響 |
對(duì)噪音相當(dāng)免疫 |
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易于加工 |
更加困難 |
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最適合音頻和視頻 |
可用于任一 |
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同時(shí)通道數(shù)量有限 |
可以有大量的同步通道 |
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高出錯(cuò)概率 |
錯(cuò)誤概率低 |
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加密和安全難 |
加密和安全很容易 |
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用于多通道的頻分復(fù)用 |
用于多通道的時(shí)分復(fù)用 |
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同步很困難 |
同步更容易 |
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用正弦波表示 |
用方波表示 |
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低帶寬 |
高帶寬 |
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具有更高的密度，可以表示更準(zhǔn)確的定義，僅受本底噪聲限制幾乎無(wú)限 |
信息密度完全取決于字節(jié)大小 |
如今，看到純模擬或數(shù)字系統(tǒng)已不常見(jiàn)。這兩種技術(shù)不可避免地結(jié)合在一起，每個(gè)系統(tǒng)都有自己的位置。