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浅谈通信系统

2008-11-25 10:42:02 发表于电子技术 本文链接: 浅谈通信系统

每种动物都有自己的特殊的沟通方式,一声低吼,一个眼神均能传达一个信息,而人类的语言和文字更是让沟通变得丰富多彩。在远古时代,通信基本靠吼,人与人之间的一切交流要么就是面对面,要么就是记录在案,通过人力将记录的东西输送到更远的地方。
现代化的通信克服了地域和时间的限制,能实时的将很多信息量传达到世界的任何一个地方,整个通信系统越来越复杂,复杂到每一个细小的领域都得有很多人参与研究,所以学习通信技术会让我们摸不着头脑。然而,cosbeta看来,如果站在另外一个角度用另外一种心态来看通信系统,它其实并不复杂。我们知道,通信的目的无非是几个主体之间就某种信息进行传达或者交换,因此整个通信系统就如同一个运输系统,它负责将信息装载到运输工具中,在目的方将信息卸载下来。由于信息的装载和卸载并不能像有形的物体那样简单,并且在信息传递的过程中会遇到一些障碍,于是通信系统便因此诞生,下面我们就从信息的传递来分析一下整个通信系统到底有多复杂。

在信息运输之前,现代通信系统至少需要做2件事情:1.信息的数字化;2.信息的编码。首先我们看看信息为什么要数字化?现实中的信号基本都是模拟的方式存在,比如说一个语音,一个眼神,或者一幅画都是由无限个信息源组成。以声音为例(声音的响度单位为分贝),比如一声长叹,持续时间是5秒,用模拟的方式分解,如果以一秒为一个单位,可能的结果就是1:80dB,2:60dB, 3:40dB,4:20dB, 5:5dB,如果以毫秒为单位,那么得到的数据就更加复杂了,所以模拟的传递方式就不会分解信号,而直接将模拟声音传递到接收端。如果传输的过程中没有任何损失,模拟的传递效果不言而喻,肯定是最好的,就如同一个人对着你的耳朵说一句话,再也没有比这个更好的通信效果了。然而在实际的传输过程中往往会有干扰,一旦产生干扰,模拟传输就会使信号失真。比如上面例子中,假设在传输第四秒的时候,通道受到干扰,声音就可能变成5dB,这样你收到的信号就不会是一声长叹了。如果把声音进行数字化,那么在传输的过程中,只要对方收到的信号在接收灵敏度以内,数字就不会发生错误(为什么不会发生错误,在后续的日志中,我将做一些介绍),这就是数字的好处。

信息编码在于对信息进行第二次加固,这样就能保证及时传输过程中出现了数字错误,接收方还能还原出正确的数字出来。举一个简单形象的例子,如果我要给对方发送一个数字,我告诉对方,这串数字是001打头,111结尾,如果接收端收到的数字序列并非这样的规则,则可以判断传输出错了,这时候接收端要么按照一定的方式进行恢复,要么要求对方重新发送。

信息打包已经完成,这就如同发送快递一样,接下来就该考虑选择何种方式发送了,这就是调制方式和传输方式的选择。为什么信息还要打包发送呢?道理很简单,试问通过大喇叭能吼几十公里么?调制的目的就是将处理好的信息数据传递到载体上进行打包运输,就如同将货物装载到运输工具上一样。调制方式多种多样如2PSK、QPSK、QAM等等,各有各的优点,就如同空运、海运、公路运输一样,有的调制方式成本高、效率高,有的调制方式成本低效率也低。这就得根据实际通信需求来进行选择了。

接下来就是传输了,通信传输分为有线和无线。当然也是各具优势,有线传输稳定性好,保密性好,但是布线复杂,成本较高。而无线传输恰恰相反。如果用简单的眼光看,有线传输就是采用一根线缆(电缆或者光缆)将信息传导到对方即可,而无线就更加复杂了。因为无线采用的是空间波的传输方式,所以至少要考虑3个重要因素:1.如何发射;2.如何接收;3.如何处理空间的损耗和干扰。接收端接收到传递过来的信号之后,便采用逆向处理。首先是卸货,将信息解调成数字信号。然后是拆封,将数字信号进行纠错处理,最后就是还原,将数字信号处理成人类所能识别的信号,如图像、声音、文字等等。

看吧,一个通信系统如此简单,就如同将一件货物从A搬运到B处而已。

不过,要获取最优的打包、解包和搬运的方法,多少人一生都在为之奋斗啊!

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