论文关键词：数字通信系统 手机通信 调制和解调
论文摘要：文章介绍了数字通信系统的技术特点及现代移动通信技术的发展状况如2G和3G技术，并与传统的模拟信号对比阐述了数字信号的优势，然后对数字通信系统的应用方法进行浅析。
通信从开始的第一代模拟通信到后来的移动蜂窝数字通信，即所谓的二代通信（2G）,它改变了依靠模拟信号传输的不稳定性和地接受率下的低质量的话音信号，二代的典型代表是GSM系统，其次是CDMA(码分多址)系统，CDMA与GSM一样，也是属于移动通信系统的一种，它的英文全称是Code Division Multiple Access，它是根据美国标准（IS-95）而设计的频率在900～1800MHz范围的数位移动电话系统。这是一种采用Spread－Spectrum 的数位蜂窝技术。与使用Time－Division Multiplexing (TDM)的竞争对手(如GSM)不同， CDMA并不给每一个通话者分配一个确定的频率，而是让每一个频道使用所能提供的全部频谱。CDMA对每一组通话用拟乱数字码序列进行编码。 • CDMA使用的新技术拥有很大的优势，它的扩展频谱提供的容量比其他数位技术所提供的至少高三倍以上。CDMA的语言编码器使用最新的数位语言编码技术，保证了在消除背景噪音的同时提供高质量、高清晰度的语言通话服务。这种语言编码演算法，还提供更高的安全性和保密性。CDMA网络使每个蜂窝覆盖面积增大，因此与其他的系统相比，CDMA系统需要的蜂窝站点和基站的数目更少，载波安装、
啓动和维护的费用明显减少，从而使每个用户得到更大的利益。CDMA还能使用户更容易享受各种增值业务，如传真、资料、国际互联网、先进的留言功能、呼叫识别和呼叫等待等。而第三代移动通信技术也各有千秋，比如中国移动通信以TD-SCDMA,中国电信的CDMA2000和中国联通的W-CDMA。而第四代移动通信也在如火如荼的进行，如中国移动的TD-LTE。 一、数字通信系统
数字通信是指用数字信号作为载体来传输信息，或者用数字信号对载波进行数字调制后在传输的通信方式。它的主要技术设备包括发射器、接收器以及传输介质。数字通信系统的通信模式主要包括数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统以及模拟信号数字化传输通信系统三种。
一般的数字通信的模型
信
信
信
数
数
信
信
受息→ 源→ 加→ 道→ 字→ 信→ 字→ 道→ 解→ 源→ 信源
编 码 密 编码 调制 道 ↑ 噪声源 首先从手机端开始谈起，当人发出声音是以声波的形式出现的，也就是手机接收到是所谓的模拟信号，而在信号传输的过程中是以数字信号传输的，所以模拟信号要经过抽样量化之后形成数字信号，这是信
解调 译码 密 编码 者 源编码所要完成的，此后会进入信道加密，之后进入加密，加密之后对信号进行调制，将低频话音信号转换高频信号，此过程的实现是以用低频信号去控制载波信号，实现所谓的频带搬移，使低频话音信号适合在空间传播，因为话音信号的频率比较低，而要想进行传输，必须提高天线的长度，而一般要使话音信号传输天线的长度至少要在15米以上，所以在现实中不可能实现，故只有通过提高载波频率来进行传输，而天线将信号发射出去由移动基站接收，然后由基站转发至移动信息交换中心开始进行计时，并寻找被叫用户，将信号发送至被叫用户所在的基站，由基站再将信号发送至被叫用户的手机接收端，然后由被叫手机端进行解调、信道分离、解密、信道解密、和信源译码，直至将信号传送至数模转换器进行数模转换，将数字信号转换为模拟信号，最后再将模拟信号传送至听筒或扬声器发出对方的声音。此过程为一般移动手机的大概传输路径，而要实现每个部分又需要各个电路的支持，如要实现模拟信号到数字信号、数字信号到模拟信号转换需要数模或模数转换器，在手机接收端需要如超外差式接收机等对信号进行接收，如一般（GSM）手机的接收过程和发送过程如下： 1、信号接收流程：
天线接收——天线匹配电路——双工器——滤波（声表面滤波器）——放大（低噪声放大器LNA）——RX_VCO混频（混频器Mixer）——放大（可编程增益放大器PGA）——滤波——IQ解调（IQ调制器）——（进入基带部分）GMSK解调——信道均衡——解密——去交织——语音解码——滤波——DAC——放大——话音输出。
2、信号发射流程：
话音采集——放大——ADC——滤波——语音编码——交织——加密——信道均衡——GMSK调制——（进入射频部分）IQ调制（IQ调制器）——滤波——鉴相鉴频（鉴相鉴频器）——滤波——TX_VCO混频（混频器Mixer）——功率放大（PA）——双工器——天线匹配电路——天线发射。
而在数字信号处理方面会遇到将信号从低频到高频的转变，及调制的过程，下面是个移动系统的调制方式，其区别如下：
• CDMA\\WCDMA调制方式:QPSK（正交相移键控）/8PSK / 16QAM • GSM 调制方式：GMSK（最小频移键控）
• HSDPA 调制方式：QPSK /16QAM（正交幅度调制） • TD_SCDMA调制方式：QPSK/8PSK
数字信号与传统的模拟信号不同，它是一种无论在时间上还是幅度上都属于离散的负载数据信息的信号。与传统的模拟通信相比其具以下优势：首先是数字信号有极强的抗干扰能力，由于在信号传输的过程中不可避免的会受到系统外部以及系统内部的噪声干扰，而且噪声会跟随信号的传输而进行放大，这无疑会干扰到通信质量。但是数字通信系统传输的是离散性的数字信号，虽然在整个过程中也会受到的噪声干扰，但只要噪声绝对值在一定的范围内就可以消除噪声干扰。其次是在进行远距离的信号传输时，通信质量依然能够得到有效保证。因为在数字通信系统当中利用再生中继方式，能够消除长距离传输噪音对数字信号的影响，而且再生的数字信号和原来的数字信号一样，
可以继续进行传输，这样一来数字通信的质量就不是因为距离的增加而产生强烈的影响，所以它也比传统的模拟信号更适合进行高质量的远距离通信。此外数字信号要比模拟信号具有更强的保密性，而且与现代技术相结合的形式非常简便，目前的终端接口都采用数字信号，同时数字通信系统还能够适应各种类型的业务要求，例如电话、电报、图像以及数据传输等等，它的普及应用也方便实现统一的综合业务数字网，便于采用大规模集成电路，便于实现信息传输的保密处理，便于实现计算机通信网的管理等优点。
要进行数字通信就必须进行模数变换，也就是把由信号发射器发出的模拟信号转换为数字信号。基本的方法包括：首先把连续形的模拟信号用相等的时间间隔抽取出模拟信号的样值。然后将这些抽取出来的模拟信号样值转变成最接近的数字值。因为这些抽取出的样值虽然在时间进行了离散化处理，但是在幅度上仍然保持着连续性，而量化过程就是将这些样值在幅度上也进行离散化处理。最后是把量化过后的模拟信号样值转为一组二进制数字代码，并最终实现模拟信号数字化地转变，然后将数字信号送入通信网进行传输。而在接收端则是一个还原过程，也就是把收到的数字信号变为模拟信号，通过数据模变换再现声音以及图像。如果信号发射器发出的信号本来就是数字信号，则不用在进行数据模变换的过程，可以直接进入数字网进行传输。 当一部手机终端开机后，立即在周围搜索信号，而在这一途径中会用到锁相环的作用，当搜索到信号后由锁相环锁定信号，不接听电话时处于收听状态，时不时的会与基站进行相位和频率的同步。
二、数字通信系统的应用
数字通信系统的关键性技术包括编码、调制、解调、解码以及过滤等。其中数字信号的调制以及解调是整个系统的核心也是最基本、最重要的技术。
数字调制是通过对信号源的编码进行调制，将其转换成为能够进行信道传输的频带信号，即把基带信号（调制信号）转变为一个高频率的带通信号（已调信号），而且由于在传输过程中为了避免信息失真、传输损耗以及确保带内特性等因素，在进行信号进行长途传输以及大规模通信活动时必须对数字信号进行载波调制。现阶段的数字信号调制主要分为调幅、调相以及调频三种。调幅是根据信号的不同，通过调节正弦波的幅度进行信号调制，目前最常见的数字信号是幅度取值为0和1为代表的波形，即二进制信号；调相是由于载波的相位受到数字基带信号（调制信号）的控制，通常情况下载波相位和基带信号是保持一致的，例如二进制基带信号为0时，载波相位相应也为0；调频是利用数字信号进行载波频率的调制。解调就是讲载波信号提取出来并经过还原得到信息的过程，它是调制的逆过程也被称为反调制。目前解调的类型分为相干解调和非相干解调两大类。数字通信的质量通常用信息传输速率、符号传输速率以及消息传输速率这三个指标来衡量。对于数字通信系统的性能指标通常用信息传输速率、符号传输速率以及消息传输速率这三个指标来衡量。
通信系统向数字化时代的转变就是要从有线通信想无线通信，从公用移动网络到专用网络，从而实现全球化的数字通信理念。而且通
过现有的综合业务数字网络为基础，通过一个多用途的用户网络接口就可以轻松实现信号发出端到接收端全程数字传输与交换的新型通信网。随着数字通信设备的发展和不断完善，利用微处理技术对数字通信系统的信号进行转变，还能够使设备更加灵活的应用到各种长途以及市话当中。由于长途通信线路的投资远大于终端设备，为了提高长距离传输的经济性，未来高度、大容量的数字通信系统也将成为主流趋势，而且随着数字集成电路技术的发展，数字通信系统的设备制造也越来越容易，成本更低、可靠性也更高。而蜂窝移动通信是将一片区域划分为若干的正六边形的形式，各个六边形紧密相连环环相扣，形成蜂窝状，故称之为蜂窝移动 通信，假如A给B打电话，两人通话只用一个移动基站进行转发，假如A和B不在同一个蜂窝里，则需要将信号发送至基站，由基站发送到移动信息交换中心，由交换中心发送信号至B所在的移动基站蜂窝小区，由基站将信号发送至B。假如A在和B通话的过程中时移动的，两个小区之间则会实现基站转接，转接的条件主要由信号强弱来决定，哪个蜂窝小区的信号好则由哪个基站服务。 三、结束语
数字通信系统是一种全新的利用数字信号进行消息传输的通信模式，伴随着社会的不断发展，数字通信的应用也已经越来越广泛，在我们日常生活中的电脑、手机上网、视频电话、网络会议以及数字电视等都是通过数字通信系统来进行信号传输的，而且由于社会的发展人们对各种通信业务的需求量也在逐渐增加，在光纤传输媒介还没
有完全普及以前，数字通信系统主要是利用电缆、微波等有限的媒介进行传输，但目前光纤技术的发展无疑将会推动数字通信的发展。随着数字通信系统也正在向智能化、高速度以及大容量的方向迅速发展，相信在未来数字通信系统将会取代传统的模拟通信系统而成为主导 。而在当前主要的趋势是以移动通信行业所大热的3G和4G技术，相比2G它们所具有的只会更丰富更流畅的数据传输速率，相信会有更好的发展趋势，但是在3G还未普及的情况下开发4G是否会是一个好的举措还要我们拭目以待，认真思考！！
参考文献：《通信原理》樊昌信 ，国防工业出版社；
部分资料来自于百度百科；
浅谈数字通信在移动蜂窝通信中的应用
学院：信息工程学院班级：姓名：张忠银学号：
09级电子信息工程（1班） 20090703137
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容