模擬傳輸指的是什麼意思呢?使用者37446236522472019-10-05 01:48:38

嗯,應該說是數字訊號。

可能跟你想象的不同,數字訊號和模擬訊號在傳輸的時候都是電訊號,也都需要調製,我們區分數字訊號還是模擬訊號,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,是數字訊號

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/模擬訊號

這裡用“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/模擬訊號是什麼意思呢?離散訊號和模擬訊號透過奈奎斯特取樣定理相互聯絡,一個離散訊號與一個帶限的(即有頻寬限制的)模擬訊號是等價的,而能傳輸的訊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資訊進行一次變換,將訊號對映到一個碼元序列:

X是我們的信源。在資訊理論當中,X一般用一個隨機變數(或者隨機過程)來描述,可能是離散隨機變數也可能是連續隨機變數。不管怎樣,我們透過某種變換,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。對於數字訊號傳輸技術來說,我們總是僅僅使用少數幾個碼元;而對於模擬訊號傳輸技術來說,我們使用的碼元是個連續的範圍。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訊號——位元流。

注意,X這個隨機變數是離散隨機變數還是連續隨機變數,與最後使用的碼元是有限(數字通訊)還是無限(模擬通訊)並不完全相關,當X是離散隨機變數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是連續的隨機變數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取樣。

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,通道一般會有一定的誤位元速率,我們需要編碼一些冗餘進去對抗這個誤位元速率。這個在數字通訊當中研究得比較多,不過也不能說一定只有數字通訊才存在,在調頻通訊這種模擬調製方式當中,由於噪聲不均衡,就有預加重這種方法,也相當於一種通道編碼。

最後,我們終於開始考慮傳輸的問題了,這部分一般來說超出了資訊理論的範圍,進入了工程的領域。一般來說我們會把編碼後的碼元轉換成電訊號,這個過程叫做調製;細分起來,又可以分為基帶調製和頻帶調製兩部分,其中基帶調製將符號序列轉變為一個連續的電訊號,這個電訊號通常有很多低頻分量,適合有線傳輸;而頻帶調製將符號轉變為一個高頻帶通的訊號,適合透過無線系統傳送。到這一步之後,不管是數字訊號還是模擬訊號,都變成了連續的電訊號,但是這個最多被叫做連續訊號,叫模擬訊號其實是不正確的。

經過通道傳輸之後,我們的電訊號到達了接收方,一般來說這個時候由於噪聲的影響,波形會有一些失真。接受方要做的事情與傳送方剛好按順序相反:

解調:將調製後的訊號透過某些方法,還原到通道碼元序列

通道解碼:將通道碼元序列還原到信原始碼元序列,在這個過程中可以進行糾錯或檢錯

從信原始碼元序列還原原始訊號

===============================================================

回到問題,怎麼區分數字通訊(訊號)還是模擬通訊(訊號)呢?我們從上面的過程中已經看出來了,兩種通訊方式區別在於信源/通道碼元,是採用有限數量的碼元,還是連續可變的碼元。我們的乙太網或者其他網路的傳輸的時候,通道碼元都是有限數量的,包括使用電話線撥號上網在內。所以我們的訊號在物理層傳輸的時候,仍然毫無疑問是數字訊號,而不是模擬訊號。

===============================================================

舉乙太網的例子來簡單說明前面的過程:

乙太網物理層的信源來自於上層協議棧,一般來說是一個1518位元組左右的位元流,乙太網不做信源編碼,但是進行一次4B/5B(或者8B/10B)的通道編碼,用來在訊號中同時傳輸時鐘訊號。乙太網使用基帶調製,而且是最簡單的ASK(鍵控幅度調製),1就是高電平,0就是低電平。

接收方受到的訊號是一個變形了的方波,首先需要透過這個訊號進行鎖相還原出時鐘,然後透過最簡單的取樣判別的方法解調,將解調後的符號進行4B/5B(或者8B/10B)的解碼,得到原始的1518位元組位元流。

這個過程中的電訊號,毫無疑問是數字訊號。將中間傳送的連續訊號描述成模擬訊號是很不準確的。