通信原理

写在前面

通信简单来说就是信息间的相互传递。最早的通信方式就是邮寄信件，靠人力来回奔波将信息进行相互传递。随着科技的发展，聪明的人类开始想到利用自然界中普遍存在的资源作为介质进行通信，比如电，光，电磁波等。

在1837年，电力和电磁波被发现之后，科学家发现，电是神奇的，具有超距离的传输速度。美国人摩尔斯将最新的电力资源运用到了信息传送上，发明了摩尔斯电报。摩尔斯电报的运行原理很简单，要根据电来传送消息，需要在传输两地铺设一条电缆，这个电缆的一端放置一个带按键开关的电路装置，可以通过长按和短按产生长长短短的电流，将文字信息根据摩尔斯密码转换成长长短短的电流传递出去，然后在接收方通过记录接收电流的长长短短根据摩尔斯密码再翻译成对应的文字。摩尔斯密码就是一个翻译规则集，将每一个英文字母对应一个序列的电流组合，例如 ·-- 表示 W ，....代表 H。神奇的通信就这样产生了。第一台电报通信就是这样被发明出来了，相比如马车邮递，火车邮递，电报业务广泛普及。

其实细想这个通信的原理很简单，就是将信息根据对应规则转化，通过介质进行传输，然后接收到后再转化回真实的信息即可。最重要是这个通信的介质，通信介质才是真正的高科技，也就是大自然中存在并被发现的资源。

1. 通信系统的基本结构

信源（发信者）：发出需要传输的信息
信宿（接收者）：接收传输的信息
信道：某种能够传递电信号的物理媒质
发送设备：把信息制成对应的信号送入信道的设备
接收设备：从信道接收信号，提取出原信息的设备

2. 电报与电话

电报的工作原理就是有一台发报机，一台收报机，发报人员将对应的文字信息通过发报机传递出去，收报人员通过收报机接收到电流后，还原成对应的文字信息。因此，电报的主要作用是传递文字信息的。

后来因为人们最自然的交流方法是语音，因此电话就被发明了。电话的主要作用是传递语音信息。通过将人说话产生的声波转化成电信号传递出去。具体工作原理是话筒（发送设备）将声波转化为电信号（就是声波引起空气的震动，空气的震动引起里面的金属薄膜的震动，薄膜处于电磁感应中，因此薄膜的震动会产生感应电流），在这里的话筒就是传感器，所谓传感器就是感知某种物理量然后转化为电信号。然后电信号通过电缆送到接收端，接收端再将电信号转化成声波传递到人耳朵里（就是接收到电流后，变化的电流会产生电磁感应，引起里面的金属薄膜震动，薄膜的震动引起空气的震动，形成声波）。

电报和电话虽然很相似，都是通过电信号通信，但二者其实有着本质的不同。这种不同主要在消息上。

电报传送的消息是文字，文字是一个个的，经过摩尔斯编码后，只用到两种电信号，点和划，如今我们用 0/1 表示。通/断（简记为0/1）。这种方式的消息实际上是一组整数值数列（甚至仅二值）。这种方式就被称为了数字通信系统。

电话传送的消息是声波，声波是连绵起伏的，相应的电信号是时间持续的、连绵起伏、取值任意的。这种方式的消息是实值连续函数（无限稠密）。这种方式就被称为了模拟通信系统。

3. 基于传输方向的通信划分

单工通信系统：只能沿一个方向传输信息，如广播电台，电报。
双工通信系统：能够同时沿两个方向传递信息，如电话。
半双工通信系统：有两个传输方向，但同一时刻只能是一个方向。如对讲机。

4. 基于消息的通信划分

模拟通信系统
数字通信系统