第1.4讲
什么是模拟通信、数字通信

1.4.1　什么是模拟通信

模拟通信：以模拟信号携带模拟消息的通信过程或方法。

其特征是信源和信宿处理的都是模拟消息，信道传输的是模拟信号。比如普通电话通信系统和广播系统都是模拟通信实例。根据信号调制与否，模拟通信系统可分为调制通信系统和基带通信系统，如图1-8所示。

1.4.2　什么是数字通信

数字通信：以数字信号携带模拟消息的通信过程或方法。

其特征是信源和信宿处理的都是模拟消息，但信道传输的是数字信号。比如数字电话通信系统就是典型的数字通信系统。根据信号调制与否，数字通信系统也可分为调制通信系统和基带通信系统，如图1-9所示。

可见，图1-9的通信系统与图1-8的相比，多了“信源编码/译码”和“信道编码/译码”功能模块，而这正是数字通信系统的特点所在。通常，信源编码完成的是将模拟信息转换成数字信号的功能（模拟信息→消息码元），而信源译码则功能相反（消息码元→模拟信息）；信道编码是将信源编码输出的数字信号变成具有检/纠错功能的脉冲序列（消息码元+冗余码元），信道译码功能完成纠正传输错码的任务（错误消息码元→正确消息码元）。

1.4.3　为什么要引入数字通信

电信号（光信号）在传输时的一个主要变化是衰减，即信号强度的减小，传输距离越长衰减越大，信号频率越高衰减越快；另一个变化是信号波形的畸变（主要由衰减和噪声引起）。高质量的模拟通信系统要求衰减和畸变都比较小，但实际系统难以满足人们对通信质量越来越高的指标要求。为此，人们发明了数字通信技术，以提高模拟信息的传输质量。

通常，模拟通信系统在信号传输上采用逐级放大方法，而数字通信系统多采用再生。比如：一队游客在导游的带领下，沿着窄小的山道拾阶而上，最前面的导游（信源）拿起话筒对着最后面的人（信宿）喊：“张先生，快跟上，别掉队！”这是模拟通信的信号传输方法；他也可以用传口令的方法让游客们依次将“张先生，快跟上，别掉队！”的命令传下去，这就是数字通信的信号传输方法。

从信息传输的角度上看，可以认为 模拟通信系统是一种信号波形传输系统，而数字通信系统是一种信号状态传输系统。

图1-10是两种通信系统信号传输示意图。图1-11是两种信号传输类比图。

1.4.4　数字通信的优缺点

相较于模拟通信技术，数字通信技术有如下优缺点。

优点：

（1）抗干扰能力强。因数字信号的取值个数有限（大多数情况下只有0、1两个值），所以在传输过程中，可不关心信号幅度的绝对大小，只注意相对于某个判断阈值的大小即可。同时，各种信号传输或变换电路是以“抽样—判决—再生”的方法处理信号，可消除噪声积累。

（2）便于进行信号加工及处理。因为信号可以存储，故可以像处理照片一样随意加工处理（在技术允许的范围内）。

（3）传输中出现的差错（误码）可以设法控制，提高了通信质量。

（4）数字消息易于加密且保密性强。

（5）可传输语音、图像、图片、数据等多种消息，增加了通信系统的灵活性和通用性。

缺点：

（1）系统较复杂、成本较高。

（2）系统所需带宽较大，频带利用率较低。比如，一路模拟电话信号的带宽为4kHz，而一路数字电话信号要占20～60kHz的带宽。

1.4.5　结语

（1）数字通信技术得以实现的先决条件是模数转换（ADC）和数模转换（DAC）。

（2）数字通信技术抗干扰能力强的根本原因有两点：一是码元判决的电平容错限度较大；二是再生传输的码元质量好。

（3）因为没有ADC技术，所以，贝尔发明了最早的模拟通信系统——电话系统。

1.4.6　问答

皮皮 壮壮，能否举一个生活中的数字通信实例？

壮壮 我晚上做作业时不希望被别人打扰，但圆圆除外。若她找我，我就让她按我俩约好的“ 一长两短”的暗号敲门。这算不算实例？

皮皮 准确地说，这是一个数据通信实例。有关数据通信的概念我们会在第 4 章介绍。

皮皮 蛋蛋，你能用一句成语或俗语描述两种通信的特点吗？

蛋蛋 合起来说，可用“各有千秋”描述；分开来说，可用“甘蔗没有两头甜”表述。

皮皮 很好，很准确，有辩证思想。

圆圆 老师，模拟和数字通信系统都包含调制系统和基带系统，那么，什么是调制系统？什么是基带系统？

皮皮 简单地说，基带通信类似人走路，调制通信类似人坐车。详细解释以后会讲。

皮皮 静静，你能否简单地画个图描述一下两种通信系统？

静静 嗯，我试试。老师，您看这样画对不对（见图 1-12 ）？

皮皮 非常好！不但画出了模拟和数字系统的特点，还突出了基带与调制系统的区别。