外文翻譯--數(shù)字通信系統(tǒng)

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英文資料及中文翻譯 if do it is to be be a . is is ? is to do an in of 1、 “ is an a of is by (1) as is a on 2) or of to as a of as . be it is to an is by a is or at a is to in of on to be a be to to in an of a is be by is to be to be at a to of is of of be as in is a be in to or is to or or to by of to be to a of to of at on is of a is a of In 2、 he a as a of -- to to by a of ; is be of as of be of as of of a to a a is in of or a of in of in in in , is to to or i=1,2,3， … ， M) be as a of =2, mi is it a is to >2 ; up of a of or (a in a an is a of an of . a of is a or a of a or a of a of is as a as . , a in up to in of a is by or is to by is an to be be a to a to a or dc up to a is to si(t) gi(t) m(t) u(t) Z(t) To r(t) A is a CM In is to is - of is or of a gi(t) , i=1,2,3，?， M. In to is is a in be as or as a of in is to as it is to an F is it is of a si(t), i=1,2,? ,M. is to gi(t) is by a to a is of gi(t). As si(t) it is by be in of s hc(t). at r(t), so be a of si(t) at r(t) be r(t)= si(t)* hc(t)+n(t) i=1,2,? ,M. *” a n(t) a n or r(t). r(t) to an z(t) in be to in of be as a is in or to on by of hc(t), is so is An is to or by a hc(t). z(t) to a z(t), z(t) to an of ui or an of if is no As we is of A/D) a CS , or it A of is to a of or to a E at of or or so a of a is to be to of It is a 數(shù)字通信系統(tǒng) 對(duì)于現(xiàn)代人來說，如果不知道“數(shù)字通信”或“數(shù)字信號(hào)”，那就顯 得很落伍了，甚至?xí)蝗俗I笑“孤陋寡聞”的。那么何為“數(shù)字信號(hào)”，何為“數(shù)字通信”呢？本文就來做一個(gè)簡(jiǎn)單淺顯易懂的概括說明。 一、為什么要進(jìn)行數(shù)字化 在現(xiàn)今，無論是軍用還是商用，為什么通信系統(tǒng)都在進(jìn)行“數(shù)字化”呢？這有許多原因，其中最重要的原因是，數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)相比，更易于再生。如圖 1 所示，是沿傳輸線傳輸?shù)囊环N理想二進(jìn)制數(shù)字脈沖。其波形的形狀要受到兩個(gè)基本因素的影響：第一，所有傳輸線和電路都具有非理想的頻率傳遞函數(shù)，因而使理想脈沖產(chǎn)生了失真；第二，電子噪聲或其他干擾進(jìn)一步使脈沖波形產(chǎn)生失真。這兩種失真機(jī)理 實(shí)際線路長(zhǎng)度的函數(shù)，都會(huì)引起脈沖形狀發(fā)生畸變。還來看圖 1，在傳輸脈沖惡化到模糊狀態(tài)之前，傳輸脈沖仍可被可靠的識(shí)別，由數(shù)字放大器將脈沖放大并恢復(fù)最初的理想的形狀，脈沖就這樣“再生”了。在傳輸系統(tǒng)中，在規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)執(zhí)行這種功能的電路成為“再生中繼器”。 圖 1 脈沖編碼再生 與模擬電路相比，數(shù)字電路不易產(chǎn)生失真和干擾。因?yàn)槎M(jìn)制數(shù)字電路工作在全通或全斷的開關(guān)狀態(tài)下才有意義，所以干擾必須足夠大才能使電路從一種狀態(tài)變到另一種狀態(tài)。這兩種工作狀態(tài)有助于信號(hào)的再生，因而能在傳輸中有效地抑制噪聲和其他 累積干擾。然而模擬信號(hào)不是雙態(tài)信號(hào)，它的波形有無限多個(gè)。在模擬電路中，即使很小的干擾也能導(dǎo)致信號(hào)產(chǎn)生難以接受的失真。失真一旦產(chǎn)生，就無法通過放大器去驅(qū)除。由于模擬信號(hào)和累積噪聲密不可分，所以不能完全再生。若采用數(shù)字技術(shù)，通過檢錯(cuò)和糾錯(cuò)可獲得極低的差錯(cuò)概率，從而高保真信號(hào)，而模擬系統(tǒng)沒有這樣類似的技術(shù)。 數(shù)字通信系統(tǒng)還有其他的優(yōu)點(diǎn)：數(shù)字電路比模擬電路更可靠，且其生產(chǎn)成本比模擬電路低；數(shù)字硬件比模擬硬件更具靈活性，比如微處理器、數(shù)字開關(guān)、大規(guī)模集成電路等；時(shí)分復(fù)用（ 號(hào)比頻分復(fù)用（ 號(hào)的模擬信號(hào) 更簡(jiǎn)單；不同類型的數(shù)字信號(hào)（數(shù)據(jù)、電報(bào)、電話、電視等）在傳輸和交換中都被看成是相同的信號(hào) —— 比特信號(hào)；為方便交換，還可將數(shù)字信號(hào)以數(shù)據(jù)包（ 形式進(jìn)行處理。數(shù)字技術(shù)本身借助與信號(hào)出處理，具有抗人為干擾和自然干擾的功能，還能夠提供加密和隱私處理。計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、數(shù)字設(shè)備或終端與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信需求越來越多，這些數(shù)字終端可以通過數(shù)字通信鏈路獲得最好的服務(wù)。 數(shù)字通信系統(tǒng)獲得這些優(yōu)點(diǎn)的代價(jià)是什么呢？與模擬系統(tǒng)相比，數(shù)字系統(tǒng)側(cè)重于信號(hào)處理技術(shù)，并在通信的各個(gè)階段，都需要分配一部分共享的資源用于實(shí)現(xiàn)同步。而在模擬系統(tǒng)中，同步相對(duì)比較容易。數(shù)字通信系統(tǒng)的另一個(gè)缺點(diǎn)是具有門限效應(yīng)。即當(dāng)信噪比下降到一定限度時(shí)，服務(wù)質(zhì)量就會(huì)急劇惡化，而大部分模擬通信系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量的下降則比較緩慢。 二、典型的通信系統(tǒng)框圖 如圖 2 所示，其功能框圖描述了典型數(shù)字通信系統(tǒng)（ 信號(hào)流程和信號(hào)處理過程，該圖作為一種地圖引導(dǎo)讀者瀏覽本文的內(nèi)容。方框圖的上部表示從信源到發(fā)送端的信號(hào)傳輸過程，包括格式化、信源編碼、加密、信道編碼、多路復(fù)用、脈沖調(diào)制、帶通調(diào)制、頻率擴(kuò)展和多址接入；下部表示從接收端到信宿的信號(hào)傳輸過程，基本上是方框圖上 部信號(hào)處理的反過程。調(diào)制和解調(diào) /檢測(cè)方框合稱為調(diào)制解調(diào)器。術(shù)語“調(diào)制解調(diào)器”通常是由圖 2所示的信號(hào)處理過程中的一部分構(gòu)成，這時(shí)調(diào)制解調(diào)器相當(dāng)于系統(tǒng)的“大腦”，而發(fā)送端和接收端則相當(dāng)于系統(tǒng)的“肌肉”。在無線電應(yīng)用中，發(fā)送端將頻率上變頻到射頻頻段（ 經(jīng)過高功率放大器饋送到天線。接收端部分由天線和低噪聲放大器（ 成下變頻由接受器或調(diào)制器的前級(jí)末端完成。 圖 2顯示出上部的發(fā)送方框圖和下部的接受方框圖存在可逆性，發(fā)送方框圖中大部分信號(hào)處理步驟與接受部分方框圖中的步驟相反。在圖 2中，輸入信息源先轉(zhuǎn)換成二進(jìn) 制數(shù)字（比特），然后將其組合為數(shù)字信息或信息符號(hào)。 每個(gè)碼元（ i=1,2,3，?， M）都可看成是長(zhǎng)度為 而當(dāng) M =2 是，消息碼元 這意味著它僅包含 1 比特的信息 )。盡管二進(jìn)制數(shù)符號(hào)也包含在 M 進(jìn)制數(shù)的定義中，通常 M 進(jìn)制數(shù)用于 M >2 的情形，所以每個(gè) M 符號(hào)都由兩個(gè)或兩個(gè)以上比特構(gòu)成（與 這種有限碼元集不同，模擬系統(tǒng)的信號(hào)波形集是無限的）。對(duì)于采用信道編碼（糾錯(cuò)編碼）的系統(tǒng)而言，信息碼元標(biāo)識(shí)為 于每個(gè)信息碼元或信道由一個(gè)或一組比特構(gòu)成，這樣的碼元 序列也成為比特流，如圖 2所示。 考察圖 2所示的框圖，對(duì)于 鍵信號(hào)處理過程僅包括的格式化、調(diào)制、解調(diào) /檢測(cè)和同步。格式化把源信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字比特，以保證在 信息與信號(hào)處理的一直性。在圖 2中，脈沖調(diào)治 2方框 之前的信息仍是比特流的形式。調(diào)制過程將信息碼牙或信道碼元（采用信道碼元）轉(zhuǎn)換成與傳輸信道特性匹配的波形。脈沖調(diào)制是必不可少的步驟，因?yàn)橐獋鬏斆總€(gè)符號(hào)必須先將從二進(jìn)制代碼（表示二進(jìn)制 1或 0的電壓電平）轉(zhuǎn)換成基波形式。術(shù)語基帶是直流延伸到某個(gè)有限值的信號(hào)頻譜，這個(gè)值通常是小于幾 有限值。脈沖調(diào) 制方框通常包含使傳輸基帶最小化的濾波器。當(dāng)對(duì)二進(jìn)制數(shù)符號(hào)應(yīng)用脈沖調(diào)治時(shí)，產(chǎn)生的二進(jìn)制數(shù)波形就稱為脈沖編碼調(diào)制波形。 沖編碼調(diào)制）波形有幾種類型，在電話通信中，這些波形通常稱為線路碼。當(dāng)脈沖調(diào)制用于非二進(jìn)制符號(hào)時(shí)，產(chǎn)生的波統(tǒng)稱為 樣的波形也有好幾種類型，這里我們重點(diǎn)介紹脈沖幅度調(diào)制（ 經(jīng)過脈沖調(diào)制后每個(gè)信息碼元或信道碼元都轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶐Рㄐ涡问?gi(t)。在任何電子設(shè)備中，脈沖調(diào)制之前的比特流都用電壓電平來表示。讀者可能想知道，既然實(shí)際上代表二進(jìn)制數(shù)的 1和 0的不同電平，可以看為每個(gè) 脈沖占用一個(gè)比特時(shí)間的沖激或理想的矩形脈沖波形，那么為什么還需要一個(gè)單獨(dú)的方框用于脈沖調(diào)制呢？這是因?yàn)檫@些電壓電平和用于調(diào)制的基帶波形之間有另個(gè)重要的區(qū)別：第一，脈沖調(diào)制方框適用于各種二進(jìn)制數(shù)和 二，脈沖調(diào)制方框中的濾波器產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間大于 1比特時(shí)間的脈沖。由于濾波器產(chǎn)生的脈沖有時(shí)間展寬，因而會(huì)占據(jù)相鄰比特時(shí)間。這種濾波有時(shí)候稱為脈沖成形，用于把傳輸帶寬限制在給定的頻譜范圍內(nèi)。 si(t) gi(t) m(t) u(t) Z(t) To r(t) 圖 2 數(shù)字通信系統(tǒng) 在涉及到射頻傳輸?shù)膽?yīng)用中，下一個(gè)重要的步驟是帶通調(diào)制，只要傳輸介質(zhì)不支持脈沖波形的傳輸，就必須應(yīng)用帶通調(diào)制，此時(shí)傳輸介質(zhì)所要求的信號(hào)是帶通波形 si(t)(其中 i=1， 2，?， M)。帶通意味著基帶波形的 頻譜經(jīng)過一個(gè)載波被搬移到一個(gè)比 gi(t)頻譜大的多的頻率點(diǎn)。當(dāng) si(t)經(jīng)信道傳輸時(shí)會(huì)受到信道特性的影響，而信道特性可以用信道沖激響應(yīng) hc(t)來描述的。此外，在信號(hào)傳輸線路的各個(gè)點(diǎn)上，加性隨機(jī)噪聲會(huì)使接受信號(hào) r(t)進(jìn)一步失真，所以接受信號(hào) 發(fā)送信號(hào) si(t)的一種失真的形式。接受信號(hào) r(t)可以表示為 r(t)= si(t)* hc(t)+n(t) i=1， 2，?， M (1) 式中， *表示卷積運(yùn)算， n(t)表示噪聲。 在相反的方向上，接收機(jī)前 端或解調(diào)器對(duì)每個(gè)帶通波形 r(t)進(jìn)行下變頻轉(zhuǎn)換，解調(diào)器把 r(t)恢復(fù)成最佳基帶脈沖波形 z(t)，為后面的檢測(cè)做準(zhǔn)備。通常還會(huì)有幾個(gè)與接收機(jī)、解調(diào)器相連的濾波器，濾除不需要的高頻部分（帶通波形的下變頻），并改善脈沖波形。均衡可以認(rèn)為是一種濾波過程，用以對(duì)抗由信道引起的任何不良影響，它可以包含在解調(diào)器之中，也可以在解調(diào)器之后；當(dāng)信道沖激響應(yīng) hc(t)使接收信號(hào)嚴(yán)重失真時(shí)，均衡器就顯得十分重要了，它用于補(bǔ)償（即消除或削弱）由非理想的 hc(t)所導(dǎo)致的任何形式的信號(hào)失真。最后，采樣過程把成形的脈沖信號(hào) z(t)變換成 采樣信號(hào) z(t)，而檢測(cè)則把 z(t)變成信道碼元或信息碼元（若沒有采用信道編碼）的估值 調(diào)是波形（基帶脈沖）的恢復(fù)，而檢測(cè)則是指與波形的數(shù)字意義有關(guān)的判決。 調(diào)制解調(diào)器中其他的信號(hào)處理步驟可根據(jù)系統(tǒng)的具體要求進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇。信源編碼對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行模 /數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換，去除冗余信息。值得注意的是，典型的 者采用信源編碼（數(shù)字化和壓縮信源信息），或者采用較簡(jiǎn)單格式化變換（只有數(shù)字信號(hào)時(shí)），系統(tǒng)不會(huì)同時(shí)采用信源編碼和格式化，因?yàn)榍罢咭呀?jīng)包含數(shù)字化信源信息這個(gè)必要步驟。加密用于提供通信的保密 性，防止沒有被授權(quán)的用戶獲得信息或?qū)⒉铄e(cuò)信息加入系統(tǒng)中。對(duì)于給定的數(shù)據(jù)數(shù)率，在增加傳輸帶寬或解碼器復(fù)雜性的條件下，信道編碼能降低差錯(cuò)概率 者保持期望的差錯(cuò)概率 路復(fù)用和多址接入 把不同特性或不同信源的信號(hào)進(jìn)行合成，以便共享通信資源（如頻譜、時(shí)間）。擴(kuò)頻能產(chǎn)生抵御干擾（自然或認(rèn)為干擾）的信號(hào)，提高通信裝備的保密性，同時(shí)它在多址接入方面也是一項(xiàng)有用的技術(shù)。