模擬信號載波數字信息

王德龍

摘 要：因數字傳輸技術具有信號傳輸的安全性高、可靠性高、抗干擾性強，所以通信系統中往往要實行經典的PCM編碼進行模數信號轉換。4G通信系統信息傳輸速度可達到10-100Mbps，而5G通信系統，峰值速率可達1Gbps。本文所述無線電模擬信號載波數字信息傳輸過程中新PCM編碼，在不增加4G通信系統基站總數量的情況下，理論信息傳輸速度可達到3Gbps，可深度挖掘4G通信系統信息傳輸速度潛力，繼續為網民服務。

關鍵詞：新PCM編碼;模數信號;模數載波;挖掘4G通信系統潛力

一、因數字信號抗干擾性強，通信系統中模擬信號的數字傳輸非常必要，如果在通信系統的收、發終端分別安裝一個模-數信號轉換裝置，即可實現通信系統中模擬信號的數字傳輸了[1]。

二、近年來，通信技術不斷發展，通信系統中模擬信號的數字傳輸技術也在不斷的得到改進和創新，本文淺談一下與經典PCM編碼不同的、通信系統中模擬信號與數字信號轉換及載波的新PCM編碼問題，如有不當還請有關大咖批評指正，本文的新PCM編碼：首先我們可以在通信系統的發送終端、接收終端分別安裝模擬信號載波數字信息的收發裝置，通過無線模擬信號傳輸技術實現通信系統中的數字信息載波通信的高速傳輸問題，充分挖掘現有的2G、3G、4G網絡通信系統信息傳輸的速度，發揮并利用現有網速的余熱。

與經典的PCM編碼類似，新PCM編碼如下：

（1）抽樣——是把時間連續的模擬信號轉換成時間上離散、幅度連續的抽樣信號;

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

（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、限幅電壓關聯，將二進制數字信息的“1”與模擬信號的非零幅度對應，數字信息的“0”與模擬信號的零幅度對應，

在發送終端，通過計算機CPU的高速數字信息處理功能，使用脈沖供電信號控制模擬信號的收發，在最小單位抽樣時間t內，如在1皮秒時間內，（最快的晶體管CPU的運行以皮秒計），將要發送的二進制數字信息的“1”與脈沖供電信號的“有”或“1”關聯或同步，二進制數字信息的“0”與脈沖供電信號的“無”或“0”關聯或同步，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伏關聯或同步，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伏關聯或同步，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-數字信息通過無線電波信道傳輸，將若干二進制數字信息的“1”或“0”的數字信息通過載波在離散的脈沖模擬信號中發送到接收端，在接收終端，經過模擬信號載波數字信息的收發裝置，收到發送方發送的若干二進制數字信息。

新PCM編碼方法的信息傳輸速度取決于計算機CPU的數字信息處理速度及內存的存取速度，及模擬信號載波數字信息的收發裝置對時間的單位抽樣大小、單位幅度量化的大小，CPU的數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字信息就越多，通信系統信息傳輸速度就越快。新PCM編碼、話音模擬信號載波數字信息示意圖，如圖1所示。

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

通常情況下，長波甚低頻通信（波長在100Km ～10Km之間）主要沿地球表面傳播，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、調頻廣播、雷達、導航、移動通信等業務中。

使用本新PCM編碼方法，理論上，在現有的2G、3G、4G通信系統設施基礎上，在通信系統的發送端、接收端安裝模擬信號載波數字信息的收發裝置，在不增加基站總數量的情況下，無論是2G、3G、還是4G通信系統，信息傳遞速度均可以成倍增加，若CPU的主頻在3.0GHz，則通信系統的網速均有望達到3.0Gbit/秒，充分挖掘了現有2G、3G、4G通信系統信息傳輸速度的潛力，在5G普及之前，繼續發揮2G、3G、4G通信系統基礎設施的余熱。

三、結語

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

參考文獻

[1]韓濤.通信系統中的模擬信號的數字傳輸技術探析[J].電子技術與軟件工程2015年。