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现代通信系统的主要特点是什么?涉及哪些关键技术?

归档日期:08-10       文本归类:反向信道      文章编辑:爱尚语录

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  现代通信的基本特征是数字化,现代通信中传递和交流的基本上都是数字化的信息。美国著名未来学家、网络专家尼葛庞帝提出要实现信息化,数字技术是关键。纵观已经使用的信息产品,通信技术与装备和更广泛的信息技术,如数字通信、数字光纤通信、数字卫星通信、数字移动通信以及数字电视系统等,无不在这些通信技术前面冠以数字二字。因此可以说,现代通信姓数。

  ①数字信号便于存储、处理(加密等),正是因为数字信号便于存储、处理,才使计算机技术迅速发展,特别是微型计算机。通信与计算机结合,发展了现代通信技术和现代信息技术。

  ②数字信号便于交换和传输,计算机与电话交换技术结合,出现了数字程控交换,由于光电器件的采用,数字信号很容易转变为光脉冲信号,便于传输。

  ③数字信号便于组成数字多路通信(系统),因为数字信号是用时间上的有和无信号来传递信息的,因而从时间可分性来衡量,它可以在单位时间里传输多个有和无信号,即占空信号,在空的时隙中可间插其他脉冲信号,以形成多路通信(数字复接技术)。

  ④便于组成数字网,由于通信交换和传输的都是数字信号,把各个数字交换局用数字传输连接起来就成了综合数字网(IDN),再把各用户终端、各种业务数字化处理后统一到一个网中,就组成了综合业务数字网(ISDN)、计算机网络及Internet等。

  ⑤数字化技术便于通信设备小型化、微型化,采用了数字化技术后,芯片集成度更高,达到亚微米级和纳米级,每个芯片包含几十亿至上百亿个元件,这使现代通信设备产品更小型化、微型化。

  电子学,特别是微电子学是信息技术的关键,是现代通信产业的重要基础,它在很大程度上决定着硬件设备的运行能力。衡量微电子技术发展程度的一个重要指标,是在指甲盖大小的硅芯片上能继承的元件数目。

  电话交换技术与计算机技术紧密结合,使交换技术数字程控化。通信与计算机融为一体,这使通信技术得到了飞跃发展,人们把数字通信与计算机的融合称为现代通信。

  从1964年英籍华人高锟博士首先提出利用玻璃纤维实现远距离通信到20世纪70年代的美国首先制成了实用的玻璃光导纤维--光纤,使光纤通信成为现实。

  航天技术的发展,促进了现代空间通信的发展。从1957年苏联发射第一颗人造地球卫星来,火箭、航天飞机等空间技术发展非常迅速。

  现代通信的主要要求可以归纳为如下特点:大容量、远距离、多用户、抗干扰、安全保密等。根据这些要求,在现代通信系统中必须解决如下各种关键技术问题:

  从信道传输质量来看,希望在噪声干扰的情况下,编码的信息在传输过程中差错愈小愈好。为此,就要求传输码有检错和纠错的能力,欲使检错(纠错)能力愈强,就要求信道的冗余度大,从而使信道的利用率降低了,同时信道传输的速率与信息码速率一般是不等的,有时相差很大,这是我们在设计通信系统时必须注意的问题。;尤其是带限情况下要认真考虑的。

  有效利用频谱是无线通信发展到一定阶段时,所必须解决的问题,况且随着大容量和远距离数字通信的发展,尤其是卫星通信和数字微波中继通信,其信道是带限的和非线性的,这使传统的数字调制解调技术面临着新的挑战,这就需要进一步研究一种或多种新的调制解调方式来充分节省频谱和高效率地利用有限的频带,如现代的恒包络数字调制解调技术、扩展频谱调制解调技术。

  欲在同一信道内传输千百条话路就需要利用信道复用技术。所谓信道复用就是将输入的众多不同信息源来的信号,在发信端进行合并后,在信道上传输,当它到达收信端又将它们分开,恢复为原多路信号的过程称之为复接和分接,简称复用。理论上只要使多路信号分量之间相互正交,就能实现信道复用。常用的复用方式主要有频分复用(FDM)、时分复用(TDM)、码分复用(CDM)和空分复用(SDM)等四种。数字通信中实现复用的关键需要解决多种多样的同步问题。

  目前现代通信是多点间的通信,即多用户之间的相互通信方式时,除了传统的交换方式外,人们需要在任何地点、任何时间,能够与任意对象交换信息,往往采用多址方式来予以实现。例如卫星通信就是通过通信卫星与地球上任一个或多个地球站进行通信,而不需要专门的交换机的多址方式。多址方式有:频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)→扩频通信就是这种多址方式、空分多址(SDMA)等。

  在当今的信息社会里,现代通信不仅仅是国内范围内的通信,而且是超越国界的。因此,在国内通信中需要规定统一的多种标准,以避免在通信过程中造成相互间的干扰或因通信线路(系统)的接口不同,而无法进行通信。在国际上成立了专门的机构——国际电报电话咨询委员会(CCITT)——现已更名为国际电信联盟(ITU)和国际无线电咨询委员会(CCIR),这两个机构开展工作几十年来,分别制定了一系列各国必须遵守的国际通信标准,并制定了为世界各国通信工作者所公认的众多的协议和建议,随着目前通信体制日新月异的发展,仍然还有许多新开发的领域需要制定新的标准,例如ISDN和多种网路的协议等。在设计各种通信系统时,这是我们必须注意的关键问题。

  在设计一个通信系统时,除了上述一些关键技术外,还有一些对通信质量关系重大的技术,如纠错编码技术、交换技术、多媒体技术、网络监控和管理技术。随着现代通信事业的迅猛发展,尤其是在当前通信正从系统向网络过渡的发展时期,新技术更是层出不穷,有待我们加强学习、研究和不断开发。

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