1-7信號調制與PCM基礎（物理層）

1. 調制可分為基帶調制和帶通調制 ，
   基帶調制：只對基帶信號波形進行變換，并不改變其頻率，變換后仍然是基帶信號，
   帶通調制：（頻帶調制）帶通調制通過載波將基帶信號的頻率遷移到較高頻段進行傳輸，解決了很多傳輸介質不能傳輸低頻資訊的問題，并且使用帶通調制可以傳輸的更遠，

【決議：】
1.什么是基帶信號？

來自信源的信號常稱為基帶信號（即：基本頻帶信號），像計算機輸出的代表各種文字或影像檔案的資料信號都屬于基帶信號，基帶信號往往包含較多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量，為了解決這一問題，就必須對基帶信號進行調制（modulation）.
調制可分為兩大類：一類是僅僅對基帶信號的波形進行變換，使它能夠與信道特性相適應，變換后的信號仍然是基帶信號，這類調制稱為基帶調制，由于這種基帶調制是把數字信號轉變為另一種形式的數字信號，因此大家更愿意把這種程序稱之為編碼（coding）.
另一類調制則需要使用載波（carrier）進行調制，把基帶信號的頻率范圍搬移到較高的頻段，并轉換為模擬信號，這樣就能更好的在模擬信道中進行傳輸，經過載波調制后的信號稱為帶通信號（即：僅在一段頻率范圍內能夠通過信道），而使用載波的提調制稱為帶通調制，

——謝希仁《計算機網路 》第七版 p43

1.信源（資訊源，也稱發終端）發出的沒有經過調制（進行頻譜搬移和變換）的原始電信號，其特點是頻率較低，信號頻譜從零頻附近開始，具有低通形式，根據原始電信號的特征，基帶信號可分為數字基帶信號和模擬基帶信號（相應地，信源也分為數字信源和模擬信源，）其由信源決定，說的通俗一點,基帶信號就是發出的直接表達了要傳輸的資訊的信號，比如我們說話的聲波就是基帶信號，（如果一個信號包含了頻率達到無窮大的交流成份和可能的直流成份，則這個信號就是基帶信號，

2.衰減： 由于在近距離范圍內基帶信號的衰減不大，從而信號內容不會發生變化，因此在傳輸距離較近時，計算機網路都采用基帶傳輸方式，如從計算機到監視器、列印機等外設的信號就是基帶傳輸的，大多數的局域網使用基帶傳輸，如以太網、令牌環網，常見的網路設計標準10BaseT使用的就是基帶信號，計算機內部并行總線上的信號全部都是基帶信號，由于基帶信號中交流分量極其豐富，所以不適合長距離傳輸

3.調制信號與基帶信號的區別：
基帶信號（資訊源，也稱發終端）指發出的沒有經過調制（進行頻譜搬移和變換）的原始電信號，其特點是頻率較低，信號頻譜從零頻附近開始，具有低通形式，
調制信號是由原始資訊變換而來的高頻信號，調制本身是一個電信號變換的程序，是按A信號的特征然后去改變B信號的某些特征值（如振幅、頻率、相位等），導致B信號的這個特征值發生有規律的變化，當然
這個規律是由A信號本身的規律所決定的，由此，B信號就攜帶了A信號的相關資訊，在某種場合下，可以把B信號上攜帶的A信號的資訊釋放出來，從而實作A信
號的再生，這就是調制的作用， 可以舉個簡單例子說明一下調制的作用，比方說聲音無法傳很遠，那么用普通的聲音去改變（調制）短波（高頻電磁信
號）信號的振幅，然后把這個短波信號發射向天空，天空中存在電離層，可以把短波信號反射下來，反射到美國，使用短波收音機把附著在短波信號上的聲音信號釋
放（解調）出來，就可以收聽了，
上述A信號就是調制信號，B信號是被調制信號，完成調制的B信號為已調信號，有時候也會把已調信號籠統的說是調制信號（這就是為什么上面說可以有兩種解釋的原因），這里只是為了把它與A信號相區別，A信號通常可以成為基帶信號，當然這是數字信號領域的叫法，模擬信號一般就是指調制信號源，

4.數字基帶傳輸系統各部分的作用： 1）信號形成器：產生適合于信道傳輸的基帶信號波形， 2）信道：允許基帶信號通過的媒介，? 3）接收濾波器：用來接收信號，盡可能濾除信道噪聲和其他干擾，對信道特性進行均衡，使輸出的基帶信號有利于判決，?
4）抽樣判決器：在傳輸特性不理想及噪聲背景下，在規定時刻（由位定時脈沖控制）對將接收濾波器的輸出波形進行抽樣判決，以恢復或再生基帶信號，?
5）定時脈沖和同步提取：用來抽樣的位定時脈沖依靠同步提取電路從接收信號中提取，位定時的準確性將直接影響判決效果
——百度百科：https://baike.baidu.com/item/%E5%9F%BA%E5%B8%A6%E4%BF%A1%E5%8F%B7#ref_[1]_1203104

2.為什么很多傳輸介質不能傳輸低頻資訊？

1、任何資訊傳輸和共享都需要傳輸介質的存在，計算機網路也不例外，按照傳輸介質的不同可以分為有線傳輸和無線傳輸兩類：

有線傳輸介質：雙絞線、同軸電纜、光纖；

2、導線的損耗機理：導體損耗和介質損耗，這兩種損耗對高頻信號的衰減大于低頻信號，沿著相同的傳輸線傳輸時，

高頻的衰減量是比較多的，導致邊沿的上升時間邊長，限制了帶寬的增加，

寬帶與上升時間的關系： BW=0.35/RT,BW——帶寬，單位GHz；

RT——10%~90%上升時間，單位ns

電磁波，是指同相振蕩，且互相垂直的電場與磁場，在空間中以波的形式傳遞能量和動量，其傳播方向垂直于電場與磁場的振蕩方向，

電磁波不需要依靠介質進行傳播，在真空中其傳播速度為光速，電磁波可按照頻率分類，從低頻率到高頻率，主要包括無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線，人眼可接收到的電磁波，波長大約在380至780nm之間，稱為可見光，
那么在電磁波傳播程序中，高頻低頻傳輸的區別是什么呢？

（1）天線

一般而言，天線的長短和波長成正比，和頻率成反比，頻率越高，波長越短，天線也就可以做得越短
，有關天線的知識參考：http://www.rfsister.com/article/23533311.html

（2）衍射

頻率高的無線電波衍射能力弱，就是說越是頻率高的電波越依賴直線傳播，頻率低的無線電波衍射能力強，就是說越是頻率低的電波繞開障礙物傳播的能力越強，頻率高的，能量高，傳透能力強，這是因為能量高而穿過物體，是真正的透射，

理論上頻率低的電波傳播距離長，就好比短波無線電能傳播上百甚至上千，乃至全球傳播，頻率高的電波傳播距離相比較短，就好比調頻廣播基本不會跨省傳播，更具體的就是手機基站之所以很多也是這個原因，（當然還有手機發射功率方面的原因），

（3）傳播途徑

頻率高低不同，傳播的途徑也不同，天波，地波，直線波等等，傳播特性的探索向來都是無線電愛好者嘗試實驗的很大原由，雖有大體定論，但是影響傳播的條件還是很復雜，

（4）電路和元器件

其余電路方面，低頻振蕩電路可以做得功率很大，像廣播電臺的動輒屬千瓦的發射機，高頻無線電設備由于能量大，工藝方面，不能做到像低頻那么大的功率，就好比衛星的超高頻轉發器功率就不是很大，一方面就是元器件方面的原因，當然也有損失較小，電源功率有限等原因，

（5）頻段

頻段方面，低頻較活躍，電臺，廣播，無線電通聯等等，高頻由于技術，設備原因及未探索區域太大（數百GHz甚至上千上萬上兆GHz正在探索應用中），故還沒有利用充分，

那么為什么無線電通信要將低頻信號調制到高頻傳輸呢？ ：基帶信號頻率低，波長長，當天線的長度為無線電信號波長的 1/4
時，天線的發射和接收轉換效率最高，如果不調制到高頻，天線需要做得很長；
空間中的頻譜資源是有限的，每個信道都嚴格劃分給固定用途，通過載波調制可以選擇合適的信道進行傳輸；
高頻要比低頻傳送的成本低效率高，利用高頻的不同的載波，容易實作多路通信，