消息

  1. 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

  1. 两个基本问题:
    1. 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
    2. 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
  2. 其他问题:
    1. 外来干扰:其他电磁波、窜线的电信号
    2. 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
  3. 白高斯噪声(White Gassian Noise):
    1. 时域上,随机性服从高斯分布
    2. 频域上,噪声均匀分布在所有频率上
    3. 功率谱密度值N0/2(物理意义:每Hz内有多少噪声)

电磁波

  1. 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:
    1. 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
    2. 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
    3. 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:

  1. 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
  2. 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
  3. 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

  1. 基带信号:频谱位于零频率附近的信号
  2. 基带传输:保持基带形式,直接传送消息信号
  3. 频带信号:频谱位于某高频附近
  4. 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

  1. 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
  2. 解调:调制的逆过程

数字通信系统

数字通信系统
数字通信系统
  1. 格式化:规范化的数字符号序列,必要时,包括模数变化
  2. 基带调制:形成合适的电信号,基带信号通常是用脉冲生成
  3. 频带调制:转换为频带信号
  4. 发射机:将信号送入信道
  5. 同步:提供各种定时时钟,使各单元能够正确、有序地工作
  6. 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
  7. 加密:提供保密性
  8. 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
  9. 复用:多种消息信号合并在一起
  10. 多址接入:多个用户进入与公用系统
  11. 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

  1. 天生的抗噪性
  2. 潜在的标准性
  3. 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
常规调幅
  1. 常规调幅(Conv.AM)
    1. m(t)是调制信号
    2. 波形特点:消息凸显在载波包络上
  2. 移植载波双边带调幅(DSB-SC)
  3. 单边带调幅(SSB)
  4. 残留边带调幅(VSB)