一、簡介
以前講的通信，通常是指通過電線和空間電磁波實(shí)現(xiàn)。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，通信的信道頻率越來越高，除長波、中波、短波通信以外，還有移動(dòng)通信、微波通信(其頻率范圍在300mhz～300ghz)、衛(wèi)星通信。通信用的介質(zhì)也由電線、電纜、同軸電纜、到光纖通信。電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)后，又使模擬通信快速地發(fā)展為數(shù)字通信。
下圖是一個(gè)通信系統(tǒng)的典型框圖：
通信方式：
模擬通信方式：構(gòu)成模擬通信系統(tǒng)：設(shè)法保持基帶信號不失真，電路全為模擬電路組成(放大、調(diào)制、解調(diào)等)。
數(shù)字通信方式：構(gòu)成數(shù)字通信系統(tǒng)：數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃?，?yán)格的通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。
二、模擬信號傳輸
其過程一般為：將包含要傳輸信息的基帶電信號進(jìn)行調(diào)制(用高頻信號運(yùn)載要傳輸?shù)男盘枴陡哳l信號也稱載波》)t發(fā)射t接收端接收(解調(diào)即還原出原來的信息)。
模擬信號的調(diào)制分模擬正弦調(diào)制和模擬脈沖調(diào)制。
1． 擬正弦調(diào)制
幅度調(diào)制am：調(diào)幅波-普通的調(diào)幅廣播。
頻率調(diào)制fm：調(diào)頻波-調(diào)頻廣播。
相位調(diào)制pm：調(diào)相波-特殊用場。
2．模擬脈沖調(diào)制
此時(shí)，載波是脈沖波，調(diào)制波可以是正弦或其它波形，根據(jù)載波信號的參量隨調(diào)制波而改變的情況，可分為脈沖波調(diào)制、脈沖幅度調(diào)制pam(信號檢測)、脈沖寬度調(diào)制pwm(各種開關(guān)電源)、脈沖脈位調(diào)制ppm(鎖相)。
在通信系統(tǒng)中要求在同一信道中能傳送多個(gè)基帶(調(diào)制波信號)信號，采用將各個(gè)基帶信號調(diào)制到不同的載波頻率上。例如，廣播電臺中波段，中央人民廣播電臺一套是560khz，浙江人民廣播電臺810khz等，560khz、810khz是指載波頻率。這個(gè)技術(shù)稱為頻分復(fù)用(frequency – division multiplexing<fdm>)。但是，為了分開是那個(gè)電臺的信號，必須讓各載波的頻率間隔足夠大，使各已調(diào)信號的頻譜之間有一定的間隔，這間隔稱為防護(hù)頻帶。其作用是避免已調(diào)信號頻譜間的相互干擾，也有利接收端分離不同的基帶信號。我國規(guī)定：調(diào)頻廣播電臺的各載頻間隔不能小于9khz。
三、數(shù)字信號的傳輸
數(shù)字通信比模擬通信有更多的優(yōu)越性，如數(shù)字信號的抗干擾能力強(qiáng)，能糾正傳輸過程中的錯(cuò)誤，易于加密和用計(jì)算機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行處理等。所以，通常將模擬信號先轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，再進(jìn)行傳輸。而接收端將接收到的數(shù)字信號再變換成模擬信號。目前，由于通信設(shè)備大量的還是模擬系統(tǒng)，為了能利用模擬系統(tǒng)來傳輸數(shù)字信號，因此，必須在模擬系統(tǒng)中加入調(diào)制解調(diào)器(modem)。
為了能在模擬信道上傳輸數(shù)據(jù)，需按下面的原則進(jìn)行信號變換：變換后的信號要適應(yīng)信道特征—即新信號所含的頻率成分要在模擬通道的通頻帶以內(nèi)，新信號也必須包含全部的數(shù)據(jù)信息。采用調(diào)制解調(diào)器可以實(shí)現(xiàn)這種要求。
不同的調(diào)制解調(diào)器，實(shí)現(xiàn)了不同的信號變換方法。在反映正弦波的幅度、頻率和相位調(diào)制中，將產(chǎn)生相應(yīng)的三種調(diào)制信號，如圖所示：
從圖可知：三種調(diào)制信號(調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相信號)都具有二個(gè)共同的特性：⑴ 與數(shù)據(jù)信號相比，三個(gè)波形雖都發(fā)生了變化，但三個(gè)新波形的頻率成分都集中在信道的通頻帶內(nèi)；⑵ 待傳送的數(shù)據(jù)信息分別包含在新信號的幅度、頻率和相位之中。
例如：頻移鍵控調(diào)制法是一種頻率調(diào)制，其基本思路是：把數(shù)字信號的“0”和“1”調(diào)制成易于鑒別的兩種不同的頻率，如圖所示。兩路調(diào)制信號在數(shù)據(jù)開關(guān)的控制下，依次送到反相求和放大器，則在運(yùn)放的輸出，得到調(diào)制后的信號(該信號包含了“0”和“1”信息)。
四、數(shù)據(jù)傳輸方式
1 . 并行傳輸和串行傳輸
構(gòu)成各數(shù)據(jù)代碼的各數(shù)據(jù)位分別在不同的并行信道上同時(shí)傳輸→并行傳輸。
構(gòu)成各數(shù)據(jù)代碼的各數(shù)據(jù)位串行排列成數(shù)據(jù)流，在一條信道上傳輸→串行傳輸。
并行傳輸時(shí)，其設(shè)備成本都較高，且不宜遠(yuǎn)距離傳輸，但速度快；串行傳輸簡單，一條傳輸線，適合遠(yuǎn)距離傳輸，但速度慢。
2 . 異步傳輸和同步傳輸
為了有效地表示一個(gè)信息，常用有限量的比特組合來代表字符，再由多個(gè)字符組成字符串構(gòu)成報(bào)文(如ascii用7位代表一個(gè)字符)。
在傳輸中，由于每個(gè)字符是以比特串型式傳輸?shù)?，所以接收方得到的是隨比特碼型變化的信號電平。為能正確地譯碼和恢復(fù)字符串，必須解決位同步、字符同步和幀同步。解決的方法不同，就出現(xiàn)了同步傳輸和異步傳輸方式。
同步傳輸→發(fā)送端和接收端的時(shí)鐘信號相同；它以固定的時(shí)鐘節(jié)拍來發(fā)送數(shù)據(jù)信號，而在接收端必須建立與發(fā)送方同樣的時(shí)鐘。它具有較高的傳輸效率，實(shí)現(xiàn)起比較復(fù)雜。
異步傳輸→發(fā)送端和接收端的時(shí)鐘信號不相同；異步方法因接收和發(fā)送端的時(shí)鐘不同，實(shí)現(xiàn)起來較簡單，但是每個(gè)字符都要加上起始位和終止位，傳輸效率低。
3 . 通信方式
數(shù)據(jù)傳輸是有方向性的，對于點(diǎn)與點(diǎn)之間的通信，按信息傳送的方向與時(shí)間關(guān)系，通信方式分為：單工通信、半雙工通信和全雙工通信三種。
單工通信→信息單方向傳輸(用在遙控、遙測、無線電尋呼系統(tǒng)等)；
半雙工通信→通信雙方均可收發(fā)信息，但雙方不能同時(shí)發(fā)送信息；
全雙工通信→通信雙方可以同時(shí)發(fā)送信息(如電話系統(tǒng)等)；
4 . 傳輸速率
數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾时硎玖藬?shù)據(jù)傳輸?shù)挠行?。通常用調(diào)制速率(波特率)和數(shù)據(jù)傳輸速率(比特率)描述。
⑴ 調(diào)制速率(波特率)
用波形來代表一個(gè)碼元或幾個(gè)碼元的組合的情況：
在數(shù)據(jù)傳輸過程中，每秒鐘內(nèi)所傳輸?shù)牟ㄐ蝹€(gè)數(shù)就稱為調(diào)制速率。其單位是波特，所以調(diào)制速率也稱為波特率。一個(gè)波形的持續(xù)時(shí)間為ts，測波特率為：rs=1/ts(baud)
⑵ 數(shù)據(jù)傳輸速率(比特率)
數(shù)據(jù)傳送速率是指在單位時(shí)間內(nèi)傳送的比特率(數(shù)據(jù)位數(shù))。因?yàn)樵诙M(jìn)制數(shù)中，二進(jìn)制位位作為最小的信息單位(稱為比特bit)，單位為比特/秒(bit/s)。
如果一個(gè)信號波形有n個(gè)電平，則需要有個(gè)二進(jìn)制碼元。當(dāng)信號波形持續(xù)時(shí)間為ts時(shí)，則單位時(shí)間內(nèi)傳送的比特?cái)?shù)為：
所以，數(shù)據(jù)傳輸速率為： (bit)。