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自1837年电报技术诞生以来,人类开始了远程通信。但直到1876年发明了电话之后,远程通信才真正进人重大发展阶段。电话无需训练使用各种代码,与使用者的文化水平无关,一切具有正常语言能力和正常听力的人都可以直接交流,可以很方便地服务于社会。回顾通信技术百余年的发展史,可以说其技术的发展主要是围绕如何提高通信质量的模拟通信技术研究。只是到了近代,才逐渐由研究模拟通信技术向研究数字通信技术演变。
模拟通信的技术核心是逼真地传输原始信息,由此导出了避免信息的失真和解决系统的稳定性问题。对于均衡器、滤波器要严格控制带内波动值和滤波器的阻带衰耗特性。模拟通信系统的设计与产品生成过程,表明其技术的严格性、精确性和复杂性。衡量模拟通信系统质量的标准是恢复信号的均方差和接收端信噪比。纵观模拟通信,在减少恢复信号的均方差方面可以有很多措施,但明显缺少控制信噪比的有效措施。
在模拟通信中,信息的传递、变换和应用过程中不可避免地产生失真,加上各种干扰影响,造成了信息的降质,而严重的降质意味着通信失败。大量的实践使人们逐步意识到“逼真地传输”的困难性,也认识到噪声是限制通信能力的根本。对噪声影响的认识和围绕克服噪声影响所开展的研究也导致了信息论和数字通信的出现。并开始从以下两方面探索信息传输的新途径:第一,不单纯地追求“逼真地传输原始信息’,转而追求“力求精确地传输原始信息”。第二,对抑制“串杂音和干扰”给予最大的关注。通过实践形成了数字通信方式的综合性解决方案即合理的量化,可以足够精确的反映原始信号。而采用二进制码表示信号的量化值,可达到很高的抗噪性能。
数字系统可按照预定的量化精度设计,而预定的量化精度可由设计者控制。而任一点的量化失真,可以由输入信号推测。数字通信再生判别技术的采用,形成了限制噪声的有效措施,并避免了通信过程杂音的累积,也说明数字通信系统能够正确地传输原始信息。上述两项技术措施适应了数字通信发展的初期阶段,因为当时绝大多数信源都是模拟方式,需要在实际上或含义上将信源变化为数字形式。与模拟通信系统的设计技术相比,数字通信系统的设计相对宽松、准确、简单,任何从事通信专业的人都会明显地感觉到两者的巨大差异。
衡量数字通信系统质量的标准是“复制信号的错误概率”与“接收端的信噪比”两项指标。为此,衡量标准也相应的有所变化;第一,将恢复信号的“均方差”指标,转变为“错误概率”指标。前者是一个可以评测但略显模糊的量,而后者则相对直观清晰。尤其是现代通信,一律将原始信息作为数字信号传输、处理,错误概率作为通信质量的控制指标越发显得直观清晰。第二,模拟和数字通信均以“接收端信噪比”作为衡量质量的指标,但是却有本质上的差别。拟通信中,“接收端信噪比”是几近无法控制的逐渐累积、逐渐劣化的结果。而在数字通信中,只要线路误码率保持在正常水平,“接收端信噪比”主要与信号的量化误差相关。而在现代通信中,数字信号的传输和处理量远远超出模拟信号的传输和处理量,数字信号的传输注重“复制信号的错误概率”要求,基本没有“接收端信噪比”要求。再者模拟信号的编码冗余度较高,通常是量化误差和传输误码共同决定模拟信号的传输质量,所以复制信号的“错误概率”指标日益显得突出、重要,而“接收端信噪比”的指标逐渐淡化。随着技术的不断发展和客观需求的提高,错误概率也由早期的被动评价结果转为主动改善的指标。