老莫

通信系统的最简模型

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 通信系统是一个复杂的电子系统,有关通信系统的模型举不胜举。但就往简单了说,无非就是两点:传输与交换。本文讨论通信的最简模型,也就是点对点的信号传输。

 

通信的目的,是实现信息的传递。信号是信息的载体,要实现信息的传输,首先要实现信号的传输。信号传输,同样需要载体。这就是所谓的物理介质。常用的物理介质有:空气、双绞线、同轴电缆等等。

 

对于从信号与系统的角度分析,任何一个介质都会等效出一个信道模型,也就是等效出一个传递函数。信号在介质上传输,必然会发生畸变。在接收端收到的信号会严重变形。

 

如果信号都变形了,那么信号所承载的信息自然也就变形了。所以通信专业之所以能作为一个专业存在,就是因为前仆后继的研究者咋不断的和传输介质的这种缺陷进行斗争。

 

下面首先来看,如果把传输介质等效出一个传递函数h(t)。

 

设信号为x(t),则信号经过传输介质后的信号为y(t)=x(t)*h(t)。如果要实现信号还原,则需要

 

x(t)=y(t)*h'(t)=x(t)*h(t)*h'(t),因此h(t)*h'(t)=δ(t)。

 

但是非常不幸的是,这样的模型虽然理想,但是很多时候h'(t)在物理上是不可实现的。那么可以退而求其次,做到h(t)*h'(t)=δ(t-t0)。这样,虽然引入了一定的延迟。但物理实现性要靠谱了很多了。但还是有很大的问题。那么通常的办法是这样:

x(t)*h‘’(t)=y‘(t)

y’(t)*h(t)=y(t)

y(t)*h‘(t)=x(t)

 

也就是说在信号在介质上传输之前,先对信号进行处理,让信号先做一些变化。这就包括:编码、调制、基带成型、变频……让已经畸变的信号在介质上传输,经过传输后信号当然会再畸变,但是没有关系,后面还会进行一些逆处理,把这个再变回来。这样就把接收端的工作就分担到了发送端来做,通过接受和发送的协调,实现了信号的正确传输。

 

因此,对传输介质进行正确的建模,是进行通信研究的首要任务。只有这样,才可能求解出上面所提到的h’(t)和h‘’(t)。当然,在很多研究中有很多研究模型是可以选用的。在去年的研究生电子设计大赛上,某老师指导的队伍采用”塑料光纤“作为传输介质,做了很多实验系统,但是却得不到大家的认可。为什么?因为没有信道模型,根本无法说明在这种介质上传输信号需要做哪些处理。所以,即使做得再多,也上不得台面。