数字信号处理技术在1.5无线通信中的应用

随着人们对通信多样性需求的增长，近年来无线通信得到长足发展，尤其是近距离、低成本、高速率的通信技术更是发展迅猛，例如无线局域网、蓝牙技术以及无线传感网络等。无线通信是指信号传输的信道是无线信道，人们通常根据无线电波的频率把无线信道分为长波、中波、短波、超短波、微波等信道，不同波长的无线电波其传输特性不同。信号在无线信道中传输有以下两种基本形式：

1）模拟信号。其信号的波形可以表示为时间的连续函数。这里，“模拟”两字的含义是指用电参量（如电压、电流）的变化来模拟信息源发送的消息。如电话信号就是话音声波的电模拟，它是利用送话器的声/电变换功能，把话音声波压力的强弱变化转变成话音电流的大小变化。以模拟信号为传输对象的传输方式称为模拟传输，而以模拟信号来传送消息的通信方式称为模拟通信。

2）数字信号。数字信号的特征是其幅度不随时间连续变化，只能取有限个离散值。通常以取两个离散值（“0”和“1”）来表示二进制数字信号，由于传统的模拟信号在传输时存在抗干扰性能差、保密性低、不便于存储等缺点，目前的无线通信普遍采用数字通信技术。典型的无线数字通信系统的模型如图1-22所示。

图1-22 典型的无线数字通信系统的模型

图中信源负责把信息变换成原始电信号，例如声音、图像以及其他传感器所提供的信息。

信源编码的任务是把模拟信号变换成数字信号，以完成模拟/数字转换（A/D转换），对于原来已经是数字信号的信源则可省略信源编码。(https://www.xing528.com)

加密器的功能是对数字信号进行加密处理，保证传输信息的安全性。

信道编码通常由纠错编码和线路编码两部分组成。由于无线信道存在噪声，信息在传输过程中会产生差错，为了使接收端能够自动检测出错码或者纠正错码，必须进行纠错编码。通常的做法是增加一些冗余码元，使码元之间形成较强的规律性。线路编码是指把数字信号转变成适合于信道上传输的波形。

为了适应无线信道传输的频带要求，需要在信道编码后将数字信号频谱搬移到无线信道的高频范围内，这一变化称为调制。未经调制的数字信号称为基带信号，调制后的信号称为频带信号。

无线信道是传输无线数字信号的媒介。无线信号通过天线发射出去，采用电磁波的方式在空间传播。在传输过程中不可避免地受到系统内部和外部的干扰，这里把所有的干扰（包括内部噪声）都折合为一个统一的等效噪声源来表示。

接收端的解调、信道解码、解密器、信源解码等功能与发送端的调制、信道编码、加密器和信源编码等功能是一一对应的反交换。

在无线数字通信系统中人们经常用到数字处理技术，常用的数字处理技术包括数字滤波器、数字调制技术、同步控制技术以及差错控制技术等。