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        模擬信號載波數(shù)字信息

        2020-09-02 16:17:12王德龍
        錦繡·下旬刊 2020年6期

        王德龍

        摘 要:因數(shù)字傳輸技術(shù)具有信號傳輸?shù)陌踩愿?、可靠性高、抗干擾性強,所以通信系統(tǒng)中往往要實行經(jīng)典的PCM編碼進行模數(shù)信號轉(zhuǎn)換。4G通信系統(tǒng)信息傳輸速度可達到10-100Mbps,而5G通信系統(tǒng),峰值速率可達1Gbps。本文所述無線電模擬信號載波數(shù)字信息傳輸過程中新PCM編碼,在不增加4G通信系統(tǒng)基站總數(shù)量的情況下,理論信息傳輸速度可達到3Gbps,可深度挖掘4G通信系統(tǒng)信息傳輸速度潛力,繼續(xù)為網(wǎng)民服務。

        關(guān)鍵詞:新PCM編碼;模數(shù)信號;模數(shù)載波;挖掘4G通信系統(tǒng)潛力

        一、因數(shù)字信號抗干擾性強,通信系統(tǒng)中模擬信號的數(shù)字傳輸非常必要,如果在通信系統(tǒng)的收、發(fā)終端分別安裝一個模-數(shù)信號轉(zhuǎn)換裝置,即可實現(xiàn)通信系統(tǒng)中模擬信號的數(shù)字傳輸了[1]。

        二、近年來,通信技術(shù)不斷發(fā)展,通信系統(tǒng)中模擬信號的數(shù)字傳輸技術(shù)也在不斷的得到改進和創(chuàng)新,本文淺談一下與經(jīng)典PCM編碼不同的、通信系統(tǒng)中模擬信號與數(shù)字信號轉(zhuǎn)換及載波的新PCM編碼問題,如有不當還請有關(guān)大咖批評指正,本文的新PCM編碼:首先我們可以在通信系統(tǒng)的發(fā)送終端、接收終端分別安裝模擬信號載波數(shù)字信息的收發(fā)裝置,通過無線模擬信號傳輸技術(shù)實現(xiàn)通信系統(tǒng)中的數(shù)字信息載波通信的高速傳輸問題,充分挖掘現(xiàn)有的2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)信息傳輸?shù)乃俣?,發(fā)揮并利用現(xiàn)有網(wǎng)速的余熱。

        與經(jīng)典的PCM編碼類似,新PCM編碼如下:

        (1)抽樣——是把時間連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成時間上離散、幅度連續(xù)的抽樣信號;

        (2)量化——是把時間離散、幅度連續(xù)的抽樣信號轉(zhuǎn)換成時間離散、幅度離散的數(shù)字信號;

        (3)編碼——是將量化后的時間離散、幅度離散的模擬信號與脈沖供電信號、限幅電壓關(guān)聯(lián),將二進制數(shù)字信息的“1”與模擬信號的非零幅度對應,數(shù)字信息的“0”與模擬信號的零幅度對應,

        在發(fā)送終端,通過計算機CPU的高速數(shù)字信息處理功能,使用脈沖供電信號控制模擬信號的收發(fā),在最小單位抽樣時間t內(nèi),如在1皮秒時間內(nèi),(最快的晶體管CPU的運行以皮秒計),將要發(fā)送的二進制數(shù)字信息的“1”與脈沖供電信號的“有”或“1”關(guān)聯(lián)或同步,二進制數(shù)字信息的“0”與脈沖供電信號的“無”或“0”關(guān)聯(lián)或同步,再通過脈沖供電信號的“有”或“1”與模擬信號的限幅電壓U的“有”或非0伏關(guān)聯(lián)或同步,通過脈沖供電信號的“無”或“0”與模擬信號的限幅電壓U的“無”或0伏關(guān)聯(lián)或同步,即有脈沖信號時則模擬信號的限幅電壓U為非0伏,無脈沖信號時模擬信號的限幅電壓U為0伏,將抽樣、量化、編碼后的模擬-數(shù)字信息通過無線電波信道傳輸,將若干二進制數(shù)字信息的“1”或“0”的數(shù)字信息通過載波在離散的脈沖模擬信號中發(fā)送到接收端,在接收終端,經(jīng)過模擬信號載波數(shù)字信息的收發(fā)裝置,收到發(fā)送方發(fā)送的若干二進制數(shù)字信息。

        新PCM編碼方法的信息傳輸速度取決于計算機CPU的數(shù)字信息處理速度及內(nèi)存的存取速度,及模擬信號載波數(shù)字信息的收發(fā)裝置對時間的單位抽樣大小、單位幅度量化的大小,CPU的數(shù)字信息處理速度越快,單位抽樣越小,單位幅度量化越小,則模擬信號中能夠載波的數(shù)字信息就越多,通信系統(tǒng)信息傳輸速度就越快。新PCM編碼、話音模擬信號載波數(shù)字信息示意圖,如圖1所示。

        新PCM編碼主要與CPU的處理速度、內(nèi)存的存取速度極度相關(guān),與波長、頻率關(guān)系不大。

        通常情況下,長波甚低頻通信(波長在100Km ~10Km之間)主要沿地球表面?zhèn)鞑?,也可在地面與電離層之間傳播,傳播距離可達幾千Km至上萬Km。長波能穿透深海水及穿透土壤,多用于海面上下、地下的通信與導航業(yè)務。

        使用本新PCM編碼方法,可用于岸上指揮所直接對一定深度水下潛艇進行高速通信,在保障潛水艇隱蔽性的同時,又保證了通信的高速度。

        超短波通信甚高頻通信(波長在10米~1米之間)及分米波特高頻通信(波長在10分米~1分米之間),二者廣泛應用于傳送電視、調(diào)頻廣播、雷達、導航、移動通信等業(yè)務中。

        使用本新PCM編碼方法,理論上,在現(xiàn)有的2G、3G、4G通信系統(tǒng)設(shè)施基礎(chǔ)上,在通信系統(tǒng)的發(fā)送端、接收端安裝模擬信號載波數(shù)字信息的收發(fā)裝置,在不增加基站總數(shù)量的情況下,無論是2G、3G、還是4G通信系統(tǒng),信息傳遞速度均可以成倍增加,若CPU的主頻在3.0GHz,則通信系統(tǒng)的網(wǎng)速均有望達到3.0Gbit/秒,充分挖掘了現(xiàn)有2G、3G、4G通信系統(tǒng)信息傳輸速度的潛力,在5G普及之前,繼續(xù)發(fā)揮2G、3G、4G通信系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的余熱。

        三、結(jié)語

        本文新PCM編碼方法在若干模數(shù)轉(zhuǎn)換通信方法中獨樹一幟。隨著科學技術(shù)的發(fā)展,模數(shù)轉(zhuǎn)換方法、模數(shù)載波通信方法也隨之增多,通信系統(tǒng)的通信技術(shù)也將不斷的翻新,除新PCM編碼方法外,最具前景的無線量子通信裝置等技術(shù)或無線電子糾纏通信等技術(shù)也必將得到開發(fā)及應用,并將服務于世界人民。

        參考文獻

        [1]韓濤.通信系統(tǒng)中的模擬信號的數(shù)字傳輸技術(shù)探析[J].電子技術(shù)與軟件工程2015年。

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