通信原理 - 导论
“通信”一词源自拉丁语“commūnicāre”，意为“分享”。通信是信息交换的基本步骤。
例如，摇篮里的婴儿通过哭声来表达她需要母亲。牛在遇到危险时会大声哞叫。一个人借助语言进行交流。沟通是分享的桥梁。
通信可以定义为通过言语、行动、符号等方式在两个人或两个人以上之间交换信息的过程。
通信的必要性
对于任何生物来说，在共同存在的情况下，都会产生交换信息的必要性。无论何时出现交换信息的需要，都应该存在某种通信手段。虽然通信手段可以是任何东西，例如手势、符号、象征或语言，但通信的必要性是不可避免的。
语言和手势在人类交流中发挥着重要作用，而声音和动作对于动物交流则很重要。然而，当需要传达某些信息时，必须建立通信。
通信系统的组成部分
任何提供通信的系统都包含三个重要的基本部分，如下图所示。
发送方是发送信息的人。它可以是发送信号的发射站。
信道是信息信号传输到达目的地的媒介。
接收方是接收信息的人。它可以是接收传输信号的接收站。
什么是信号？
通过手势、声音、动作等方式传递信息，可以称为信号传递。因此，信号可以是传输某些信息的能量源。此信号有助于在发送方和接收方之间建立通信。
在通信系统中，传输一定距离以传递信息的电脉冲或电磁波可以称为信号。
根据其特性，信号主要分为两种类型：模拟信号和数字信号。模拟信号和数字信号进一步分类，如下图所示。
模拟信号
表示时间变化量的连续时间变化信号可以称为模拟信号。此信号会根据表示它的量的瞬时值随时间不断变化。
示例
让我们考虑一个水龙头，它在一个小时内（早上 6 点到 7 点）将一个 100 升容量的水箱装满。水箱的填充部分随时间变化而变化。这意味着，15 分钟后（早上 6:15），水箱的四分之一被填满，而在早上 6:45，水箱的 3/4 被填满。
如果尝试根据变化的时间绘制水箱中水量的变化部分，它将如下图所示。
由于此图像中显示的结果会根据时间变化（增加），因此可以将此随时间变化的量理解为模拟量。图中用倾斜线表示此条件的信号是模拟信号。基于模拟信号和模拟值的通信称为模拟通信。
数字信号
本质上是离散的或形式上不连续的信号可以称为数字信号。此信号具有单独表示的单个值，这些值不基于先前值，就像它们是在特定时间点导出的。
示例
让我们考虑一个有 20 名学生的教室。如果在一周内绘制他们的出勤情况，它将如下图所示。
在此图中，值是分别说明的。例如，星期三的班级出勤率为 20，而星期六为 15。这些值可以单独或离散地考虑，因此称为离散值。
只有 1 和 0 的二进制数字大多称为数字值。因此，表示 1 和 0 的信号也称为数字信号。基于数字信号和数字值的通信称为数字通信。
周期信号
任何在一段时间内重复其模式的模拟或数字信号都称为周期信号。此信号的模式重复延续，并且易于假设或计算。
示例
如果我们考虑工业中的机器，则一个接一个发生的流程是一个连续且重复的过程。例如，采购和分级原材料、分批加工材料、一个接一个地包装一批产品等，会重复遵循一定的程序。
无论考虑模拟还是数字，此类过程都可以用图形表示如下。
非周期信号
任何在一段时间内不重复其模式的模拟或数字信号都称为非周期信号。此信号的模式持续存在，但模式不重复，因此不容易假设或计算。
示例
如果考虑一个人的日常生活，它包括许多类型的需要不同时间间隔来完成的不同工作。时间间隔或工作不会持续重复。例如，一个人不会从早到晚持续刷牙，而且时间间隔也相同。
无论考虑模拟还是数字，此类过程都可以用图形表示如下。
通常，通信系统中使用的信号本质上是模拟信号，根据需要以模拟方式传输或转换为数字信号后传输。
但是，为了使信号能够传输到远处，不受任何外部干扰或噪声叠加的影响，并且不会衰减，它必须经历一个称为调制的过程，这将在下一章中讨论。