无线通信的基本原理_无线通信技术有哪些[通俗易懂]

目录

一、信号传输

二、调制

模拟调制

数字调制

三、解调

四、信道编码

五、多路复用

六、功率控制

无线通信是指利用无线电波或光波等电磁波进行信息传递的通信方式，它与有线通信相比，具有覆盖范围广、移动自由等优势，已经成为现代通信领域的重要技术之一。以下是无线通信的基本原理：

例如，你想给你的朋友发送一段语音信息，但是你们距离比较远，不能面对面交流，这时候就需要：

1. 模拟信号采样：模拟量→数字量，将语音信息转换成电信号（电信号=原始基带信号，低频，通俗来讲，我们可以将原始基带信号看作是一段连续的声波、电信号或者数字信号，比如我们说话的声音、手机中的音乐文件等等，这些信号本身没有被调制成载波信号，也就是没有被编码成可以通过无线电波传输的信号）。 
2. 通过调制技术将低频的原始基带信号转换成适合无线传输的高频信号。（可以用振幅调制的方法，将原始基带信号的振幅大小改变，从而产生调制信号。声音会产生声波，声波就是一个振幅随时间变化的信号。通过将声波信号和载波信号进行振幅调制，就可以产生一个调制信号）
3. 调制信号通过无线网络传输给你的朋友，他可以通过解调技术将调制信号（高频）还原成原始基带信号（低频），再通过扬声器播放出来，你们就可以顺利进行语音交流了。

一、信号传输

无线通信首先要将信息信号转化为无线电波或光波等电磁波，以进行传输。在信号传输时，需要考虑到信号的带宽、频率、功率和调制方式等因素。

二、调制

信号调制是无线通信中的一种技术，它是将原始基带信号（或称为基带信号，低频）通过调制技术转换成适合无线传输的高频信号（也称为载波信号，高频）。无线网络中信号调制可以分为模拟调制和数字调制两种。

模拟调制

模拟调制是将模拟基带信号通过模拟电路转换成调制信号的过程。常见的模拟调制方法有：振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。

• 振幅调制（AM）：通过将原始基带信号改变其振幅大小，使其随着时间发生变化，从而产生调制信号。
• 频率调制（FM）：通过将原始基带信号改变其频率，使其随着时间发生变化，从而产生调制信号。
• 相位调制（PM）：通过将原始基带信号改变其相位，使其随着时间发生变化，从而产生调制信号。数字调制

数字调制

是将数字基带信号通过数字电路转换成调制信号的过程。数字调制主要有两种：振幅移移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。

• 振幅移移键控（ASK）：通过将数字基带信号的“0”和“1”对应不同的振幅大小，从而实现数字调制。
• 频移键控（FSK）：通过将数字基带信号的“0”和“1”对应不同的频率，从而实现数字调制。
• 相移键控（PSK）：通过将数字基带信号的“0”和“1”对应不同的相位角度，从而实现数字调制。

三、解调

在接收端，需要对接收到的调制信号进行解调，将信号转换为原始信息信号。解调需要考虑到信号的噪声、干扰等因素。

1. 直接检波解调（Envelope Detection）：将调制信号经过一个非线性元件（如二极管）后，通过低通滤波器提取出其包络信号，从而实现调制信号的解调。

2. 相干解调（Coherent Detection）：在接收端通过参考信号恢复出调制信号的相位信息，再通过幅度解调器将调制信号解调为原始基带信号。

3. 频率解调（Frequency Discrimination）：通过频率歧差器（Frequency Discriminator）对接收信号进行解调，主要用于频率调制（FM）信号的解调。

4. 相位解调（Phase Demodulation）：通过相位比较器（Phase Comparator）将接收信号和本地振荡器产生的信号进行比较，从而得到调制信号的相位信息，再通过解相位器将调制信号解调为原始基带信号。                                                                               

四、信道编码

为了提高无线通信的可靠性和安全性，常常采用信道编码技术，将信息信号进行编码处理，以增强信道的纠错能力和保密性。

信道编码是一种通过添加冗余信息来提高数据传输可靠性的技术。常用的信道编码方式包括以下几种：

1. 奇偶校验码（Parity Check Code）：是一种最简单的编码方式，只需要在数据中添加一个奇偶位，用于检测数据中的错误。
2. 循环冗余校验码（Cyclic Redundancy Check，CRC）：是一种常见的校验码，可以检测多位比特位的错误，用于检测数据传输中的差错。
3. 海明码（Hamming Code）：是一种可以纠正单位比特位错误的编码方式，具有较高的纠错能力。
4. 卷积码（Convolutional Code）：是一种通过滑动窗口进行编码的方式，具有较高的纠错能力和较好的码率和延迟特性，被广泛应用于移动通信和卫星通信等领域。Turbo码（Turbo Code）：是一种多层迭代的编码方式，具有较高的纠错能力和较好的性能表现，被广泛应用于无线通信、数字电视等领域。

五、多路复用

在无线通信中，每一个用户使用一个无线信道来进行通信，如果每个用户都占据一个独立的信道，无线信道资源就会很快用完，导致通信效率低下。

多路复用技术则可以让多个用户共享同一个信道，以达到更高效的利用信道资源的目的。这种技术将信道分割成若干个子信道，并在每个子信道中分配给不同的用户使用，以实现在同一信道上同时传输多个用户的数据。具体地，多路复用技术可以按照时间、频率或码片等方式将信道划分为多个子信道，不同用户可以在不同的子信道上进行通信，以避免彼此之间的干扰。

常见的多路复用技术有：

1. 时分复用（TDM）：将信道按照时间分割成若干个时隙，不同用户在不同时隙中传输数据，每个用户都占据固定的时隙。
2. 频分复用（FDM）：将信道按照频率分割成若干个子信道，不同用户在不同的子信道中传输数据，每个用户都占据固定的子信道。
3. 码分复用（CDMA）：通过使用不同的扩频码，将信道分割成若干个码片序列，不同用户使用不同的扩频码进行编码和解码，从而实现在同一信道上传输数据。

在实际应用中，不同的多路复用技术经常会结合使用，以达到更好的信道利用效率和数据传输效果。

六、功率控制

为了保证无线通信的可靠性和节约能源，需要对无线电波的发射功率进行控制。功率控制需要考虑到信道的损耗、干扰等因素，以确定最佳的发射功率。

今天的文章无线通信的基本原理_无线通信技术有哪些[通俗易懂]分享到此就结束了，感谢您的阅读。