通信原理概述
1.通信原理概述
1.1无线通信概述
1.1.1应用场景
传统应用场景
固定信息：烽火边防
文字信息：信鸽
交互方式：旗语（不受干扰）
现代应用场景
1895年马可尼.....
从传播距离看：远距离通信（卫星）、中距离通讯（电话）、近距离通讯（对讲机）
从传播内容看：语音（无线广播方式、移动通信）、文本和图片（互联网）、视频（电视广播、视频电话）
1.1.2通信网络框架
发送端、传输介质、接收端
信源-->发送器（同步）-->信道（存在噪声源）-->接收器（同步）-->信宿
1.1.3通信传输介质信道介绍
有线信道（更快更可靠）
无线信号（长波、短波、微波、红外线）例如在900M的频谱上可以通过GSM,UMTS,LTE技术承载传输
差异和关联：
传输介质：有线一般通过光纤传播、无线通过微波、wifi、蓝牙、无线光纤、无线蜂窝系统
抗干扰性，无线比有线差很多，可能存在波动，有线的抗干扰能力强，比较稳定。
移动性：有线移动性低，无线移动性好
施工难度：各有优缺点，无线的卫星部署难度大，有线需要经常挖路
扩展性：无线一旦发射机与接收机部署完毕就很容易扩展
1.1.4通信流程
电路交换：在通信之前就建立物理通道；面向连接，在通信前先建立一条连接电路，在通信结束后实时拆除电路；独占性，不管电路是否空闲，均不允许其他用户使用；实时性，信号经电路交换几乎没有时延；优点，传输时延小，抖动小；缺点，只能支持单一速率；主要用在通话过程中
分组交换：是一种存储转发方式，先把消息数据按一定长度分组，根据交换网的状态，选择空闲路由；是虚电路，在收发端建立的不是专用的物理电路，只知道收发端，中间如何走的是不确定的；灵活的带宽分配；统一业务内容不同路径传递；资源共享；报头处理，到存储转发的节点上就会解这个头；缓存机制
1.2无线通信原理基础
1.2.1通信系统模型
通信指信息传输，也就是信源和信宿通过信道收发信息的过程
信源发出信息，发信机负责将信息转换成适合在信道上传输的信号，收信机将信号转化成信息发送给信源
对于每一个终端来讲，既是信源又是信宿
信源是信息的发送者，负责将原始的信号转化为电信号，信宿相反。
1.2.2信道
信道：信息的传输通道
发信机：接收信源发送的信息，进行编码和调制，将信息转化成适合在信道上传输的信号，发送到信道上
收信机：负责从信道上接收信号，进行解调和译码，将信息恢复出来发送给信宿
不是所有频率的信号都可以通过信道传输，频率响应决定了哪些可以通过，可以通过的频率范围大小是信道的带宽
香农公式：信道容量，就是信道的最大传输速率，可通过香农公式计算到
C 信道容量，单位bps
B 信号带宽，单位Hz
S 信号平均功率， 单位W
N 噪声平均功率，单位W
S/N 信噪比
提升信道容量可以使用比较大的带宽，降低信噪比；也可以使用比较小的带宽，升高信噪比
dB 分贝 ， 
的单位是db
1.2.3信号变换
发信机进行的信号处理：信源编码、信道编码、交织、脉冲成形、调制
收信机进行的信号处理：解调、采样判决、去交织、信道译码、信源译码
信源编码：模拟信号-->模数转换-->压缩编码（去除冗余信息）-->数字信号
例如GSM(全球移动通信系统，是应用最广泛的移动电话标准)先通过PCM（脉冲编码调制，是数字通信编码方式之一）编码将模拟语音信号转化成二进制数字码流，再利用RPE-LPT(规则脉冲激励-长期预测编码)算法对其进行压缩
信道编码：增加冗余信息以便在接收端进行检错和纠错，解决信道和噪声和干扰导致的误码问题，一般只能纠正零星的错误，对于连续的误码无能为力
交织：为了解决连续误码导致的信道译码出错问题，通过交织将信道编码之后的数据顺序按照一定规律打乱，到了接收端在信道译码之前再通过交织将数据顺序复原，这样连续的误码到了接收端就变成了零星的误码，信道译码就可以正确纠错了
脉冲成形：为了减小带宽需求，需要将发送数据转换成合适的波形，这就是脉冲成形（矩形脉冲要求的信道会很宽，主要原因是矩形脉冲的竖边是垂直的，想要达到这一点要很高的频率，脉冲成形并不要求是垂直的，所以频率要求也降低了）
调制：将信息承载到满足信号要求的高频载波信号的过程
以电话线为例，频率低于3400Hz的信号可以通过，人的声音本身就不超过3400Hz，所以不需要调制；但是对于其他的数据可能会超过该频率，需要MODEM调制解调器，在发送端使用调制功能，接收端使用解调功能。可以用一条电话线的低频部分传送语音，高频部分传送数据。ADSL就是这么做的，利用0-4kHz传输话音，23kHz-138kHz传输上行数据，138kHz-1.1MHz传输下行数据
1.2.4复用和多址技术
在一条信道上只传输一路数据的情况下，只需要经过信源编码、信道编码、交织、脉冲成形、调制之后就可以发送到信道上进行传输了；但如果同事传递多条数据就需要复用和多址技术
复用技术：一条信道上同时传输多路数据的技术（TDM时分复用、FDM频分复用、CDM码分复用）
ADSL使用了FDM的技术，语音的上行和下行占用了不同的带宽
多址技术：在一条线上同时传输多个用户数据的技术，在接收端把多个用户的数据分离（TDMA时分多址、FDMA频分多址、CDMA码分多址）多路复用技术是多址技术的基础，多址技术还会关注到信道资源的分配算法，walsh码的分配算法