Communication Principle
消息
- 语音信号的带宽大约4KHz,图像信号的带宽大约是6MHz,音乐信号的带宽大约20KHz
信道
- 两个基本问题:
- 信号衰减:导线的电阻与长度成正比;无线电波扩散本身减弱,且被阻挡物吸收
- 加性噪声:沿途的电阻、固态器件等(包括发送器和接收器中的处理电路)引入固有的随机噪声,最基本的是热噪声
- 其他问题:
- 外来干扰:其他电磁波、窜线的电信号
- 信号畸变:信道特性不理想。比如电话线中的寄生电容会使高频信号损失
- 白高斯噪声(White Gassian Noise):
- 时域上,随机性服从高斯分布
- 频域上,噪声均匀分布在所有频率上
- 功率谱密度值N0/2(物理意义:每Hz内有多少噪声)
电磁波
- 电波传播主要由其频率值的大小决定。空中传播时主要有三种模式:
- 地波(Ground-Wave)模式:1~2MHz以下的电磁波主要按照这种模式传播,大致可以传输几十公里,主要用于调幅广播
- 天波(Sky-Wave)模式:3~30MHz的电波反射可以达到几百~1000Km远,主要用于长距离通信,大多数用于军事上
- 视线(Line-Of-Sight)模式:像广播那样作直线传播,高于30MHz,向上传播时会穿透电离层被反射回来;地面传播时,如遇到遮挡,信号会被阻断会显著衰减,用于电视广播。
频分技术的例子:
- 频分复用:有线通信中多个话音“错开频率”,共用一条电线传输
- 频分多址:多个无线用户使用各自的频率,同时接入通信系统
- 频分双工:每个用户采用不同频率接收和发送,两个方向同时传输
基带与频带传输
- 基带信号:频谱位于零频率附近的信号
- 基带传输:保持基带形式,直接传送消息信号
- 频带信号:频谱位于某高频附近
- 频带传输:把基带的消息信号转换为频带消息来传输
模拟通信系统
- 调制:将基带信号变换为适当的频带信号的过程,通常用正弦波携带消息
- 解调:调制的逆过程
数字通信系统
- 格式化:规范化的数字符号序列,必要时,包括模数变化
- 基带调制:形成合适的电信号,基带信号通常是用脉冲生成
- 频带调制:转换为频带信号
- 发射机:将信号送入信道
- 同步:提供各种定时时钟,使各单元能够正确、有序地工作
- 信源编码:实现压缩编码,把原始数字消息里面的冗余压缩掉
- 加密:提供保密性
- 信道编码:故意加入特殊数据位(如奇偶校验位等),仪表接收端发现和纠正错误
- 复用:多种消息信号合并在一起
- 多址接入:多个用户进入与公用系统
- 频谱扩展:展宽信号频谱可增加抗干扰与保密性,也可以多址接入
数字技术vs模拟技术
- 天生的抗噪性
- 潜在的标准性
- 便利的实现性
幅度调制–用消息去控制正弦载波的幅度变化
- 常规调幅(Conv.AM)
- m(t)是调制信号
- 波形特点:消息凸显在载波包络上
- 移植载波双边带调幅(DSB-SC)
- 单边带调幅(SSB)
- 残留边带调幅(VSB)
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