无线通信初探（二）

五、信号的调制与解调

为什么信号需要调制呢？

我觉得可以简单的这么理解。

假如我们一开始只是想让自己的声音传到远处，由于我们的声音的信号频率比较低，并且分布在 10Hz ～ 20KHz 这个频带内，我们很难找到一个合适的天线把这么一个宽频带的型号发射出去，如果可以，那可能就是一条直通的线缆了，因为频率低的型号辐射不出去。

所以，我们要想频率范围很宽的型号发出去，同时还希望天线固定且小型化，我们最好是通过固定的频率信号进行传输，这样我们的天线设计也固定。

于是，我们选择了一个固定的频率，比如 433MHz 吧。

然后，我们再将我们的声音信号调制到 433MHz 的这个信号上。这里有一个无线通信里面比较常用的部件，叫压控振荡器，他的作用就是根据模拟信号的输入来改变震荡频率，利用这个器件，我们就可以把输入的声音信号的幅值调制成对应的频率变化的高频信号，这个频率变化的范围是在一个以 433M 为中心频率的带宽内。

下图就是一个模拟调频示意图，假设我们传送的音频信号是一个正弦波，可以观察一下时域信号。

20 年前，我们的广播电视也是基于这种模拟调制来进行信号传输的，还记得我们家里用的各种八木天线吗？

它之所以有那么多腿儿，就是因为它能够接受到很多频率上的电视台，我们的电视机再根据频率选择器来进行选台。那么，当数字信号大行其道时，我们如何对数字信号进行调制呢？

上面的图示是一个数字信号调频的示例，可以看到，我们是将数字的 0 和 1 的高低电平波形去和基频相乘，得到的结果就是高电平对应高频率，低电平对应地频率。这里的高频率和地频率其实就是以 433Mhz 为中心的频带的高低两个值。数字调制的方式有很多，这里可以大概预览一下：

简单的了解几个调制方式的波形图，没必要深究太多，应用起来只需要大体分辨他们的优缺点即可。

上面三种是最基本的调制方式，从波形图中可以看到，他们分别使用载波的幅值，频率，以及相位来表示数字信号的0 和 1。如此一来，我们在通信的另一端就可以很清楚的获取到这些 0 和 1 的序列，也就拿到了传递的信息。

六、无线通信的单双工方式

首先，我们还是从优先通信入手，对于串口通信，它存在两根线，一个 Rx，一个 Tx，它可以同一时刻实现两个方向的通信，因此我们称其为全双工通信。既然有全双工通信，那就存在半双工通信，所谓的半双工通信就是指的互相通信的设备都具备收发功能，但是无法做到同一时刻收发。比如我们的串口通信中的 Tx 和 Rx 两条线缩减为一根线。收发双方在约定好的时间内发别进行收发。

在无线通信中，我们也经常遇到这样的场景，比如我们对讲机，在某一个时间内，他们只能执行一种操作，不能同时执行收发，不像手机一样可以贴在脸上煲机一小时。而单工通信就是我们最开始讨论的广播，收音机等，我们拿着的那个半导体盒子只是负责接收信号，电视台的天线则只负责发射信号，所以他们的通信方式是属于单工范畴。

手机的全双工通信是如何时间的呢？

这里得提一下时分复用和频分复用，也就是 TDD 和 FDD。对于 TDD 来说，收发共用一个射频频点，上下行链路使用不同的时隙来进行通信。而对于 FDD 来说，收发使用不同的射频频点来进行通信。