模擬傳輸指的是什么意思呢?
嗯,應該說是數字信號。可能跟你想象的不同,數字信號和模擬信號在傳輸的時候都是電信號,也都需要調制,我們區分數字信號還是模擬信號,是根據我們編碼和解碼的方法的:
當我們使用的碼元數量有限的時候,是數字信號當我們使用的碼元數量無限的時候,是其他情況;當使用的碼元就是某個實數區間的時候,就是離散/模擬信號這里用“其他情況”,是因為印象當中好像沒有定義一些特殊的,比如用[-1,1]之間的有理數作為碼元這樣的詭異的系統……另外,離散/模擬信號是什么意思呢?離散信號和模擬信號通過奈奎斯特采樣定理相互聯系,一個離散信號與一個帶限的(即有帶寬限制的)模擬信號是等價的,而能傳輸的信號一般來說一定是頻域有限的,所以我們不需要區分這兩種情況。
在一個理想的傳輸模型中,我們首先將來自信源的信息進行一次變換,將信號映射到一個碼元序列:
X是我們的信源。在信息論當中,X一般用一個隨機變量(或者隨機過程)來描述,可能是離散隨機變量也可能是連續隨機變量。不管怎樣,我們通過某種變換,將這個信源變成了碼元的序列,這個過程一般可以叫做信源編碼。對于數字信號傳輸技術來說,我們總是僅僅使用少數幾個碼元;而對于模擬信號傳輸技術來說,我們使用的碼元是個連續的范圍。比如說,我們可以用0和1兩個碼元來編碼,編碼得到的就是我們最常見的數字信號——比特流。
注意,X這個隨機變量是離散隨機變量還是連續隨機變量,與最后使用的碼元是有限(數字通信)還是無限(模擬通信)并不完全相關,當X是離散隨機變量時我們同樣可以用無限多的碼元來進行編碼(比如熵編碼,這種情況在工程中很少見),反過來,X是連續的隨機變量時我們也同樣可以用有限多的碼元進行編碼,最常見的方法就是AD采樣。
接下來我們要考慮傳輸的問題,一般來說我們在傳輸時能使用的碼元也許跟我們信源編碼得到的結果是不一樣的,比如說我們使用QPSK傳輸的時候,能夠使用四個碼元。另外,信道一般會有一定的誤碼率,我們需要編碼一些冗余進去對抗這個誤碼率。這個在數字通信當中研究得比較多,不過也不能說一定只有數字通信才存在,在調頻通信這種模擬調制方式當中,由于噪聲不均衡,就有預加重這種方法,也相當于一種信道編碼。
最后,我們終于開始考慮傳輸的問題了,這部分一般來說超出了信息論的范圍,進入了工程的領域。一般來說我們會把編碼后的碼元轉換成電信號,這個過程叫做調制;細分起來,又可以分為基帶調制和頻帶調制兩部分,其中基帶調制將符號序列轉變為一個連續的電信號,這個電信號通常有很多低頻分量,適合有線傳輸;而頻帶調制將符號轉變為一個高頻帶通的信號,適合通過無線系統發送。到這一步之后,不管是數字信號還是模擬信號,都變成了連續的電信號,但是這個最多被叫做連續信號,叫模擬信號其實是不正確的。
經過信道傳輸之后,我們的電信號到達了接收方,一般來說這個時候由于噪聲的影響,波形會有一些失真。接受方要做的事情與發送方剛好按順序相反:
解調:將調制后的信號通過某些方法,還原到信道碼元序列信道解碼:將信道碼元序列還原到信源碼元序列,在這個過程中可以進行糾錯或檢錯從信源碼元序列還原原始信號===============================================================
回到問題,怎么區分數字通信(信號)還是模擬通信(信號)呢?我們從上面的過程中已經看出來了,兩種通信方式區別在于信源/信道碼元,是采用有限數量的碼元,還是連續可變的碼元。我們的以太網或者其他網絡的傳輸的時候,信道碼元都是有限數量的,包括使用電話線撥號上網在內。所以我們的信號在物理層傳輸的時候,仍然毫無疑問是數字信號,而不是模擬信號。
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舉以太網的例子來簡單說明前面的過程:
以太網物理層的信源來自于上層協議棧,一般來說是一個1518字節左右的比特流,以太網不做信源編碼,但是進行一次4B/5B(或者8B/10B)的信道編碼,用來在信號中同時傳輸時鐘信號。以太網使用基帶調制,而且是最簡單的ASK(鍵控幅度調制),1就是高電平,0就是低電平。
接收方受到的信號是一個變形了的方波,首先需要通過這個信號進行鎖相還原出時鐘,然后通過最簡單的采樣判別的方法解調,將解調后的符號進行4B/5B(或者8B/10B)的解碼,得到原始的1518字節比特流。
這個過程中的電信號,毫無疑問是數字信號。將中間發送的連續信號描述成模擬信號是很不準確的。