通信原理是大學(xué)通信專業(yè)的一門必修、重要專業(yè)課。這門課的知識(shí)體系涵蓋了信號(hào)系統(tǒng)、信息論、隨機(jī)過程等多個(gè)學(xué)科，對(duì)于數(shù)學(xué)也有較高要求。所以對(duì)于廣大的大學(xué)生朋友們，這是一個(gè)挑戰(zhàn)!對(duì)于通信工作者來說，它也是解決問題的利器，身邊需常備“通信原理”的教材，隨時(shí)翻閱。

通信是什么?

通信技術(shù)是一種將數(shù)據(jù)從一個(gè)地方傳送到另一個(gè)地方的技術(shù)。在任何類型的通信過程中，至少有三個(gè)要素，發(fā)送者(發(fā)射機(jī))、接收者以及通道。廣義講：無論采用什么方法、使用什么傳輸媒介，只要將信息從一地傳送到另一地，均可稱為通信。

古代的飛鴿傳書、烽火臺(tái)都是通信。飛鴿傳輸?shù)耐ㄐ琶浇槭且恢圾澴?，它能夠把綁在腿上的信息傳遞給對(duì)方。烽火臺(tái)通過光傳播，利用濃煙將前線敵人入侵的消息傳遞給后方。如果狹義的講，通信一般只指現(xiàn)在的“電”通信。如電話、廣播電視、無線通信等，通過有線或者無線電磁波來傳遞信息。

我們?nèi)粘Ｓ龅降耐ㄐ畔到y(tǒng)都比較復(fù)雜，但這些復(fù)雜的通信系統(tǒng)不是一蹴而就的，它們都經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、有線到無線、模擬到數(shù)字的發(fā)展歷程。

信道是什么?

信道是一種物理介質(zhì)，通過它來跟蹤傳輸?shù)男盘?hào)。例如，我們家里使用的WiFi、有線局域網(wǎng)，藍(lán)色的網(wǎng)線是信道，你的電腦可以是發(fā)射機(jī)，女朋友的電腦可以是接收機(jī)。

像手機(jī)這樣的移動(dòng)通信工具呢?

我們的手機(jī)和基站之間是雙向通信的，均可以是發(fā)射機(jī)或者接收器。而在手機(jī)和基站之間的空中，所有其他障礙(例如，山、建筑等)可以是一個(gè)通道。簡(jiǎn)而言之，來自發(fā)射機(jī)的信號(hào)(數(shù)據(jù))總是通過特定的信道到達(dá)接收者。

為什么會(huì)有這樣的差異?從直覺上看，您可能會(huì)想到以下幾個(gè)可能的原因。

1.發(fā)射機(jī)沒有發(fā)送清晰的信號(hào)。(它本應(yīng)發(fā)送與插圖中所示形狀完全相同的形狀，但卻未能發(fā)出如此清晰的信號(hào))。

2.接收者沒有很好地檢測(cè)到信號(hào)。3.信號(hào)通過信道時(shí)發(fā)生變化(失真)。

任何這些問題都可能發(fā)生。實(shí)際上，在大多數(shù)情況下，所有這些問題都是同時(shí)發(fā)生的。研究通信技術(shù)的目的是為了盡可能地減少這些問題。

1.設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)送器，可以發(fā)射完全符合我意愿的信號(hào)?

2.如何減少信道產(chǎn)生的失真(噪聲)的影響?

3.設(shè)計(jì)一個(gè)能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)到我所想要的信號(hào)的接收器?

哈哈。這時(shí)你可能會(huì)從課本中回憶起所有那些數(shù)學(xué)方程和技術(shù)，如傳遞函數(shù)、卷積、反褶積、脈沖響應(yīng)、濾波、衰落等，而不知道為什么我們需要這些東西，以及這些東西是如何給出上述基本問題的答案?

其中較困難的問題是什么?我認(rèn)為這是問題2。我們從教科書中學(xué)到的大部分理論和技術(shù)主要是為了找到問題2的答案。換句話說，如果我們能夠找到這樣的一種媒介(通道)，不扭曲通過它的信號(hào)，大部分的教科書就要變薄很多了。

通信系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

下面是一個(gè)典型的通信系統(tǒng)的例子。更具體地說，它是一種典型的無線通信結(jié)構(gòu)。綠色的部分在無線和有線通信中都會(huì)看到，而紫色的部分可以在無線通信中看到。數(shù)字通信教科書或信號(hào)處理書籍中看到的是與綠色相關(guān)的部分。你在RF教材中看到的是紫色部分。在這里，班長(zhǎng)不會(huì)詳細(xì)地評(píng)論這些組件中的每一個(gè)。把這個(gè)插圖放在這里的目的，只是給你一個(gè)完整的通信系統(tǒng)框架。

通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素

在大多數(shù)通信中，我們將面臨下面的挑戰(zhàn)。班長(zhǎng)在大學(xué)的時(shí)候，學(xué)習(xí)通信技術(shù)，一開始覺得很簡(jiǎn)單，但是慢慢地發(fā)現(xiàn)有很多東西需要學(xué)習(xí)，比一開始想象的要多得多。

但是后來才知道，了解這些細(xì)節(jié)是用來應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的。

1.可靠(5G時(shí)代如何比4G更，更可靠?大帶寬和差錯(cuò)控制)

2.多設(shè)備共享(想想通信系統(tǒng)中的多址技術(shù))

3.更加智能，彈性伸縮

當(dāng)你學(xué)習(xí)某項(xiàng)通信技術(shù)，你可以問問自己，你學(xué)的這個(gè)東西是干嘛的?它可以提高速度?還是為了提高可靠性?還是與媒體共享或可伸縮性有關(guān)?

后續(xù)學(xué)習(xí)方向

不管學(xué)習(xí)工科的哪一門類，較大的問題是‘我需要先學(xué)理論嗎?’還是“我需要跳進(jìn)一個(gè)應(yīng)用程序，先有一些親身體驗(yàn)嗎?”正如你可能猜到的，對(duì)此沒有任何明確的答案。無論你走哪一條路(首先是理論，還是先動(dòng)手)，你都會(huì)因?yàn)槟銢]有經(jīng)歷過的方式而感到缺少一些東西。

如果你以理論為先(比如從大學(xué)開始學(xué)習(xí))，你會(huì)想：“我為什么要學(xué)這些奇怪的東西?","這在實(shí)際意義上意味著什么?”“這真的對(duì)日常工程工作有幫助嗎?”如果沒有明確的答案來回答這些問題，要堅(jiān)持這些理論(教科書)是很有挑戰(zhàn)性的。

如果你先動(dòng)手(經(jīng)驗(yàn))，你可能會(huì)遇到許多情況：“我知道這起作用，但為什么會(huì)起作用呢?我現(xiàn)在看到了這是怎么回事?”為什么書上和技術(shù)規(guī)范中提出了如此奇怪的算法和方程式?為了找到這些問題的答案，你需要對(duì)你所在領(lǐng)域的理論背景進(jìn)行一些研究