通信基础

通信基础

理解载波信号

构成数据的最小单位是比特,发射机采用的某种方式发送0和1,以便在两地之间传输数据。交流或直流信号本身不具备传输数据的能力,不过如果信号发生哪怕是微小的波动或者变化,发送端和接收端就能将信号解析出来,从而成功的收发数据。转化后的信号可以区分0和1,一般将其称为载波信号。调整信号以产生载波信号的过程称为调制。

可以对电波的3种分量进行调制以产生载波信号,分别为振幅、频率和相位。

振幅和波长

射频通信的基本过程:射频发射机产生无线电信号,并被另一端的接收机接收并监听。波主要由波长和振幅两部分构成。

波的波长和振幅

振幅是波的高度、力度或能量。电波越小,越不容易被接收天线识别。电波越大,所产生的电信号越大,约容易被接收天线接收到。接收机根据振幅来区分波的大小

波长是两个相邻波的相似点之间的距离。测量波时,一般将两个波峰的距离作为波长。

频率

频率描述了波的行为。波的传播速度的快慢称为频率,更具体的说,频率是1秒钟内产生的波的数量。

相位

相位是一个相对术语,它描述了两个同频波之间的关系,为了测定相位,将波长划分为360份,每一份称为1°。我们将度作为波传播的起始时间,如果一个波在0°的时候开始传播,另一个波在90°的时候开始传播,就称二者90°异相。

90°异相

理解键控法(keying method)

收发器将数据信号发送出去,必须对其进行调控,以便接收端能正确识别0和1。这种调控信号使其表示不同数据的方式称为键控法(keying methd)。键控法将信号转换为载波信号,数据经过编码以便传输。

下面介绍3种键控法,幅移键控(amplitude-shift keying ,ASK)、频移键控(frequency-shift keying ,FSK)和相移键控(phase-shift keying ,PSK)。键控法又称调制技术。它采用两种方式表示数据:

  1. 当前状态,这种方式采用信号的当前值来区分0和1。
  2. 状态转换,这种方式采用信号的变换来区分0和1

幅移键控(ASK)

幅移键控通过改变信号的幅度或高度来表示二进制数据,它属于当前状态技术,分别使用两种不同幅度代表二进制0和1。

幅移键控实例

幅移键控接收端首先要将接收的信号划分为若干个时间段,这些时间段称为符号周期。在符号周期内对波进行抽样判断波的幅度,并根据幅度值确定接收到的二进制值。

无线信号无法预测,而且容易受到干扰源干扰。噪声和干扰通常会对信号幅度造成影响。如果信号幅度因噪声而改变,将导致接收端误判接收到的数据值,因此采用幅移键控必须谨慎!

频移键控(FSK)

频移键控通过改变信号的频率来表示二进制数据,它属于当前状态技术,即分别采用两种不同的频率代表二进制0和1。

频移键控实例

频移键控根据频率的变化表示所传输的数据,接收端在符号周期内对信号抽样以判定波的频率,并根据频率值确定接收到的二进制值。

相移键控(PSK)

相移键控通过改变信号的相位来表示二进制数据,它是一种状态转换技术,即分别采用两种不同的相位代表二进制0和1。

相移键控实例

相移键控使用相位的变化表示所传输的数据,接收端在符号周期内对信号抽样以判断波的相位,并根据相位值确定接收到的二进制值。

相移键控技术广泛应用于802.11-2007标准定义的无线传输。接收端通常在符号周期内对信号进行抽样,并将当前抽样的相位和前一个抽样的相位进行比较以确定二者的差异,这种相位差称为差分,用于判定位值。