通信基础理解 · 壹 ：系统模型

一 前文

 写在前面，基础名词的理解：

 信道：信号在通信系统中传输的通道，由信号从发信端传输到收信端所经过的传输媒介构成。从传输媒质上可以狭义分为有线传输与无线传输；从功能上可以广义分为调制信道与编码信道。
 带宽：能够有效通过信道的信号最大频带宽度。对于模拟信号而言，带宽又可以成为频宽，以Hz为单位；对于数字信号而言，带宽是指单位时间内链路能够通过的数据量，常以比特率、波特率来描述。
 波特率：波特率描述的是信号对载波的调制速率。其定义为单位时间内载波调制状态变化的次数，可以理解为单位时间内码元符号的传输个数（一个码元可能有多个比特的信息）。
 比特率：比特率描述的是数字信号的传输速率。其定义为单位时间内传输的二进制代码的有效位。
 信号速率：在数据通信中，信号的基本单位为 bit ，每秒钟发送的 bit 数就是信号速率。信号速率越高，每秒钟发送的 bit 数就越多，脉冲宽度则变窄，信带宽度则会变宽。需要注意的是，信号速率是指发送速率，而非传输速率。
 传输速率：传输速率的计量单位同样是每秒的 bit 数（bps）。描述的是信道的传输能力，即信道的吞吐率。信道的传输能力与信号的处理有关，可以通过增加带宽、减少时延与差错等方法来改进。

二 正文

 在通信教材中，教材编者会将通信系统抽象为如下模型（通信系统一般模型）：

 在通信系统一般模型中，可以将“编码”理解为确定信息将通过怎样的信息格式发送到收信端。从信息论角度来看，可将其分为信源编码与信道编码。对于这个模型的发送侧，在数字通信系统中还可以细化为如下模型（发送侧模型）：

 在发送侧模型中，考虑的是如何将信源的 bit 信息尽可能不受噪声干扰、最大信息量地传送到接收端。

 信源编码：常见的有语音压缩编码、文字压缩编码、图像压缩编码，如 PCM 、Huffman 编码。目的是为了变换信源信号方便传输，去除信源信号中的冗余成分，提高效率。
 信道编码：常见的信道编码有分组码、卷积码、级联码。目的是为了提高系统传输的可靠性，主要通过插入冗余、检测错误、纠正错误等方式。
 交织器：常见的有分组交织、卷积交织。目的是针对由信道和噪声引起的突发错误使纠错码性能下降，引入交织技术使得突发错误均匀散开，通过 FEC 技术来消除随机差错。

 调制器：经典的调制技术有 FSK 、OFDM 、QAM 、QPSK 。目的是实现频谱搬移，有效传输，提高频谱利用率。

 换个角度，再从 OSI 七层模型来看，物理层（PHY，Port Physical Layer ）是 OSI 参考模型的最底层，根据其定义，物理层的功能是：“在链路实体间传送比特流，对物理连接的接通、维持和拆除提供机械、电气、功能和规程方面的方法。”PHY 主要涉及信号传输、传输介质及信道接口等方面的问题。典型的 PHY 包括 PCS （Physical Coding Sublayer，物理编码子层）和PMD（Physical Media Dependent，物理介质相关子层），其中 PCS 对被发送和接收的信息进行加码和解码，PMD子层对整个单元进行扰频后通过物理接口传送。

 数据链路层对传来的数据封装成帧，包含数据段与地址段。简单理解为保证数据传输的可靠性，加入纠错与重发以及物理地址的寻址。

 壹 的系统模型暂时写到这里，有误望指正。