数字通信技术

　　通信可分为两大类：基带或宽带。所谓基带传输是数据直接通过介质本身传输，如通过RS-485或I2C链路传送串行数字数据。最初的10Mbps以太网就是基带通信。宽带传输意味着采用调制(在某些情况下是复用)技术。有线电视和DSL也许是最好的宽带通信例子，蜂窝数据也属于宽带。

　　通信还有同步或异步两种模式。同步数据(如SONET光纤通信中的数据)被计时，而异步方式使用启动和停止位，RS-232及其它一些技术中采用的就是异步方式。

　　此外，通信链路还分为单工、半双工或全双工。单工链路指的是单向通信，广播就是个简单例子。双工是指双向通信。半双工是将同一条信道交替作为发送和接收信道。全双工意味着同时(或至少是并发)发送和接收，例如电话。

　　拓扑同样是通信的基础。点对点、一点对多点以及多点对一点都是常用拓扑。组网技术则包括总线、环状和网状网等几种方式。不一定要求它们适用于所有传输介质。

　　在传输过程中，数据会受到许多“伤害”，尤其是来自噪声的影响。计算带宽与数据速率应假设存在加性高斯白噪声(AWGN)。

　　噪声的来源各式各样。例如，热激发会产生噪声，它对接收器前端影响最大。电阻和晶体管也是噪声源，而半导体是另一种噪声源。互调失真也产生噪声。此外，通过在非线性电路内混频产生的信号所造成的干扰信号也被视为噪声处理。

　　其它噪声源包括通过电容或电感耦合从电缆上获取的信号。汽车点火产生的脉冲噪声、开/关马达或继电器引发的感应冲击以及电源线尖峰信号对数字信号都特别有害。电源线引起的 60Hz“嗡嗡”噪声是另一个例子。同一电缆内一对导线与另一对导线耦合而成的信号会产生“交叉干扰”噪声。在无线链路上，噪声可能来自大气(如闪电)甚至来自各个星球。

　　由于噪声通常是随机的，因此其频谱很广。通过简单的过滤来限制带宽可以降低噪声。但缩窄带宽显然将影响数据传输速率。

　　还要着重指出的是，数字系统中处理噪声的方式与模拟系统不同。S/N或C/N被用于模拟系统，但*估数字系统通常采用Eb/N0。Eb/N0是每比特能量与频谱噪声密度之比。它通常表示为Eb/N0。

　　能量Eb用焦耳表示，它是信号功率(P)与位时间t的乘积。由于数据容量或速率C(有时称为R)是t的倒数，因此Eb=P/R。N0=N(噪声功率)/B(带宽)。使用上述定义，可以看到Eb/N0与S/N的关系如下：

　　Eb/N0= S/N (B/R)

　　记住，也可以用dB表示Eb/N0和S/N。

　　在数字系统中，每比特能量能够更准确地衡量噪声。这是因为信号传输通常是在短期内进行，能量平均分布于这段时间。通常模拟信号是连续的。无论什么情况，Eb/N0通常在采用调制的系统的接收器输入端确定。它是对噪声水平的一种度量，并将影响接收误码率(BER)。不同的调制方法有不同的Eb/N0值和相关BER。

　　另一种常见的信号损伤是衰减。阻性损耗、滤波效应和传输线不匹配都不可避免地导致电缆衰减。在无线系统中，信号强度通常遵从与发射器和接收器之间距离的平方成正比的衰减公式。

　　最后，延迟失真是另一个信号损伤源。不同频率的信号在传输信道上会产生不同程度的延迟，从而造成信号失真。

　　信道损伤最终将导致信号损失和位传输错误。噪声是位错误的最常见元凶。丢失或被更改的位将导致严重的传输错误，进而可能使通信变得不可靠。因此，误码率被用来表明信道的传输质量。

　　误码率是S/N的直接函数，仅指在给定时间段内，错误位数与总传输位数之比。它通常被视为在大量传输位中出错的概率。每10万位传输出现一个位误差的BER为10-5。“良好”误码率的定义取决于应用和技术，但10-5到10-12之间的误码率是一个共同目标。