通信的一些基本概念整理
通信的一些基本概念整理
近期做实验室项目的时候发现本科学习《通信原理》的时候，到现在好多概念出现了混乱，有必要整理一下。
带宽”（bandwidth）
有以下两种不同的意义：
1.指信号具有的频带宽度.信号的带宽是指该信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围.
2.在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”.
3dB带宽
指幅值等于最大值的二分之根号二倍时对应的频带宽度。
幅值的平方即为功率，平方后变为1/2倍，在对数坐标中就是-3dB的位置了，也就是半功率点了，对应的带宽就是功率在减少至其一半以前的频带宽度，表示在该带宽内集中了一半的功率。
基带信号
信源（信息源，也称发终端）发出的没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号，其特点是频率较低，信号频谱从零频附近开始，具有低通形式。根据原始电信号的特征，基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号（相应地，信源也分为数字信源和模拟信源。）其由信源决定。说的通俗一点，基带信号就是发出的直接表达了要传输的信息的信号，比如我们说话的声波就是基带信号。（如果一个信号包含了频率达到无穷大的交流成份和可能的直流成份，则这个信号就是基带信号。）
由于在近距离范围内基带信号的衰减不大，从而信号内容不会发生变化。因此在传输距离较近时，计算机网络都采用基带传输方式。如从计算机到监视器、打印机等外设的信号就是基带传输的。大多数的局域网使用基带传输，如以太网、令牌环网。常见的网络设计标准10BaseT使用的就是基带信号。计算机内部并行总线上的信号全部都是基带信号，由于基带信号中交流分量极其丰富，所以不适合长距离传输。
载波信号
载波是指被调制以传输信号的波形。基带信号的频带很宽(理论上是无限宽)，但由于带通原因，几乎不存在无限带宽的传输媒体，所以基带信号无法在普通介质上进行远距离传输，否则码间干扰和衰减无法使信号得到恢复，所以用载波对基带信号进行调制，减小带宽，可以使信号可靠传输，减小衰减，接受端再进行解调还原原来的数字信号。载波频率较为单一，因此调制后的信号的带宽较小。
宽带信号
宽带信号是一个相对概念，它是指它的传输介质具有很宽的带通能力，这样的好处就是能够在一路传输介质上复用很多的信号，节省线路铺设的成本，在宽带介质上传输的信号就叫宽带信号了。目前带宽最宽的介质时单模光纤。
相干带宽
是描述时延扩展的：相干带宽是表征多径信道特性的一个重要参数，它是指某一特定的频率范围，在该频率范围内的任意两个频率分量都具有很强的幅度相关性，即在相干带宽范围内，多径信道具有恒定的增益和线性相位。通常，相干带宽近似等于最大多径时延的倒数。从频域看，如果相干带宽小于发送信道的带宽，则该信道特性会导致接收信号波形产生频率选择性衰落，即某些频率成分信号的幅值可以增强，而另外一些频率成分信号的幅值会被削弱。定义相干带宽一般是用来划分平坦衰落信道和频率选择性衰落信道的量化参数。如果信道的最大多径时延扩展为τm，那么信道的相干带宽Bc=1/τm
相干时间
是描述多谱勒扩展的：相干时间在时域描述信道的频率色散的时变特性。相干时间与多普勒扩展成反比，是信道冲激响应维持不变的时间间隔的统计平均值。如果基带信号的符号周期大于信道的相干时间，则在基带信号的传输过程中信道可能会发生改变，导致接收信号发生失真，产生时间选择性衰落，也称快衰落；如果基带信号的符号周期小于信道的相干时间，则在基带信号的传输过程中信道不会发生改变，也不会产生时间选择性衰落，也称慢衰落。定义相干时间一般是用来划分时间非选择性衰落信道和时间选择性衰落信道，或叫慢衰落信道和快衰落信道的量化参数。如果信道的最大多普勒频移为fm，那么信道的相干时间Tc=0.423/fm。
相干时间和相干带宽都是描述信道特性的参数，当两个发射信号的频率间隔小于信道的相干带宽，那么这两个经过信道后的，受到的信道传输函数是相似的，由于通常的发射信号不是单一频率的，即一路信号也是占有一定带宽的，如果，这路信号的带宽小于相干带宽，那么它整个信号受到信道的传输函数是相似的，即信道对信号而言是平坦特性的，非频率选择性衰落的。同样在相干时间内，两路信号受到的传输函数也是相似的特性，通常发射的一路信号由于多径效应，有多路到达接收机，若这几路信号的时间间隔在相干时间之内，那么他们具有很强的相关性，接收机都可以认为是有用信号，若大于相干时间，则接收机无法识别，只能认为是干扰信号。
星座图（constellation diagram）
有助于定义信号元素的振幅和相位，尤其当我们使用两个载波(一个同相，而另一个正交)时。当处理多电平ASK,PSK或QAM(见下一个节)时，星座图很有用。在星座图中，一个信号元素用一个点表示。它携带的位或者位组合一般写在它的旁边。
星座图有两根轴。水平X轴与同相载波相关，垂直Y轴与正交载波相关。图中每个点，可以包含4条信息。点在X轴的投影定义了同相成分的峰值振幅，点在Y轴的投影定义了正交成分的峰值振幅。点到原点的连线(向量)长度是该信号元素的峰值振幅(X成分和Y成分的组合)，连线和X轴之间的角度是信号元素的相位。所有需要的信息都可以从星座图中轻易得到。
举例，希望起到抛砖引玉的作用！
1、对于ASK，我们只需要同相载波。因此，两个点应该在X轴上。二进制0有0V的振幅，二进制1有比如1V的振幅。这两个点位于原点和单位1处。
2、BPSK也只使用同相载波。但是，我们使用极性NRZ信号用于调制。它产生两种类型的信号元素，一种振幅是1，另一种振幅是-1.换句话说，BPSK创建两个不同的信号元素，一个振幅为1并同相；另一个振幅为1并有180度相移。
3、QPSK使用两种载波：一个同相而另一种正交。表示11的点由两个组合信号元素组成，两个都是1V的振幅，一个元素由同相载波表示，另一个元素由正交载波表示。发送这个2位数据的元素的最后信号元素的振幅都是2，相位都是45度。其它三个点类似。所有信号元素的振幅都有2，但是它们的相位不同（45度，135度，-135度和-45度）。当然，可以选择载波振幅1代替1V振幅。
