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)中的信息編碼和調制解調器，他們負責把信息編碼后，調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，我們通常傳輸的信號分為兩類，模擬信號和數字信號。

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制然后傳輸的，直到近年來，數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，我們如果想通過無線通信系統(tǒng)更快速和更可靠的傳遞這些信息，就需要將模擬信號數字化，然后在進行編碼，最終通過無線通信傳輸到信宿端，信宿端通過解碼和解調制來獲取到傳輸過來的數字信號，再恢復成模擬信號給到人類大腦。

為什么要傳遞數字信號呢？

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字信號在無線信道中傳輸的可靠性與高速率之間的權衡。

三、模擬信號到數字信號的轉換

數字世界是一個離散的世界，其原因是我們的數字系統(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，所以就出現了音視頻領域的采樣頻率的問題，在音頻中，往往體現為采樣的頻率，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的信息，也就是信號的源進行編碼，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)學習無線通信的調制和解調部分。