無線通信初探 （一）

一 、 通信的模型

信源→發(fā)送設備→信道→接收設備→信宿

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噪聲

上圖是一個系統(tǒng)的通信模型，任何一種通信方式都遵循這上面的模型場景，無論是有線通信，無線通信，還是光通信。信源和信宿很好理解，我們傳遞一個信息，一定是有信號的源頭和目的，通信的整個過程就是把信息從源頭傳遞到目的地。

發(fā)送設備和接受設備就是通信系統(tǒng)中的信息編碼和調(diào)制解調(diào)器，他們負責把信息編碼后，調(diào)制到特定的信道上進行傳輸，比如有線通信場景中，我們用CAN通信來舉例，發(fā)送設備可以認為是我們的單片機或者CAN外設收發(fā)器，而這里的信道就是CAN通信的那兩根線。

切換到無線通信場景上，對于信道的分配就有一些區(qū)別，有線通信中，我們可以使用物理中的線纜來區(qū)分不同的信道，使得它們之間避免干擾。在無線信道中，空間都是大家共享的，因此，我們會根據(jù)載波的頻段來劃分信道，比如我們通常用的遙控器是433MHz，這就是一個信道。而我們使用的藍牙，wifi則是使用的2.4GHz的信道。

那么，為什么藍牙和wifi都使用同樣的2.4GHz 信道，卻都能進行各自的通信呢？類比到有線通信中，就好比我們用兩根線來傳輸信號，即可以連接485通信，也可以用這兩根線來進行CAN通信，也可以使用同樣的兩根線來進行串口通信。

因此，它們是信道相同，編碼不同。在無線通信中，2.4GHz并不是2400MHz，它是指的一個頻率段，比如2400 ~ 2480Mhz，那么我們每2Mhz分為一個通道，還是能分出很多個通道的，所以在不同的信道分配方式下，我們可以在2.4GHz這一段上既能夠做藍牙通信，也能夠做wifi通信，還能做zigbee通信。

二、信號的分類

在無線通信系統(tǒng)中，我們通常傳輸?shù)男盘柗譃閮深悾?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1589317.html">模擬信號和數(shù)字信號。

最早之前，我們的半導體收音器，黑白電視機的通信都是模擬信號調(diào)制然后傳輸?shù)?，直到近年來，?shù)字信號在無線通信中的使用才愈加普遍。自然界中大部分信號是模擬信號，比如聲音，我們?nèi)绻胪ㄟ^無線通信系統(tǒng)更快速和更可靠的傳遞這些信息，就需要將模擬信號數(shù)字化，然后在進行編碼，最終通過無線通信傳輸?shù)叫潘薅?，信宿端通過解碼和解調(diào)制來獲取到傳輸過來的數(shù)字信號，再恢復成模擬信號給到人類大腦。

為什么要傳遞數(shù)字信號呢？

因為這樣的傳輸更可靠，帶寬高，可恢復性高。而其中的編解碼就是為了提高數(shù)字信號在無線信道中傳輸?shù)目煽啃耘c高速率之間的權衡。

三、模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換

數(shù)字世界是一個離散的世界，其原因是我們的數(shù)字系統(tǒng)有一個時鐘，這個時鐘決定了處理任何信號都是滴答一下，處理一下，不可能達到連續(xù)值的狀態(tài)，雖然我們的數(shù)字系統(tǒng)在硅芯片上隨著摩爾定律在不斷的發(fā)展，但也只是不斷地靠近連續(xù)信號，永遠達不到。

由于我們做不到連續(xù)的信號，所以就出現(xiàn)了音視頻領域的采樣頻率的問題，在音頻中，往往體現(xiàn)為采樣的頻率，也就是多長時間對一個音頻電壓信號進行量化；在視頻中，我們將畫面分成一堆小方塊，在每個小方塊上對顏色進行量化。

四、編碼和解碼

編解碼除了是對信息源進行一定的編碼外，我們還會對信道進行一定的編碼。

信源編碼是針對我們要傳輸?shù)男畔ⅲ簿褪切盘柕脑催M行編碼，對于信源的編碼通常是為了壓縮信息進行傳輸，這樣一來，在相同的帶寬里可以達到更高的傳輸速率。當然，編碼也可以對信息做擴張，這種一般是增加冗余信息，比如加密等。信源編碼的常見類型，比如視頻的MPEG-4、H.265，以及音頻中的MP3，AAC等。

信道編碼則更注重于傳遞過程中減少錯誤，也就是相當于保證了信道的通暢性和可靠性。

• 按糾錯檢錯能力：檢錯碼，糾錯碼，糾刪碼按檢驗關系：線性碼和非線性碼按約束關系：分組碼，卷積碼，Turbo編碼

下一篇，我將繼續(xù)學習無線通信的調(diào)制和解調(diào)部分。