物理层
1.数据通信系统模型
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通信
- 单向通信 (单工通信):只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
- 双向交替通信 (半双工通信):通信的双方都可以发送信息,但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。
- 双向同时通信 (全双工通信):通信的双方可以同时发送和接收信息。
调制和编码
![image-20230412151256231](/i/l/?n=23&i=blog/2031065/202304/2031065-20230412151701254-1357114647.png)
信源发出的信号称为基带信号,基带信号可分为:数字基带信号(如CPU与内存之间的信号)和模拟基带信号(如麦克风收到音频后产生的信号)。
信号需要在信道上传输,信道分为数字信道和模拟信道两种:
- 在不改变信号性质的前提下,仅对数字基带信号的波形进行变换,称为编码,编码后产生的信号仍为数字信号,可以在数字信道中传输(如曼彻斯特编码);
- 将数字基带信号的范围搬移到较高频段,并转换为模拟信号,称为调制,调制后产生的信号是模拟信号,模拟信号可以在模拟信道中传输(如WiFi);
- 对模拟基带信号也有编码和调制。
码元:使用时间域的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形。
![image-20230412151523998](/i/l/?n=23&i=blog/2031065/202304/2031065-20230412151703914-346687258.png)
调制方式
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带通调制
使用载波进行调制,把基带信号的频率范围搬移到较高的频段,并转换为模拟信号,这样就能够更好地在模拟信道中传输。
- 二元调制方法
- 多元调制方法
编码方式
曼彻斯特编码:位周期中心的向上跳变代表0,位周期中心的向下跳变代表1。
差分曼彻斯特编码:在每一位的中心处始终跳变。位开始边界有跳变代表0,位开始边界没有跳变代表1。
![Untitled](/i/l/?n=23&i=blog/2031065/202304/2031065-20230412151705168-1961115561.png)
奈奎斯特定理和香农定理
2.传输媒介
导引式媒介
电磁波被导引沿着固体媒体(铜线或光纤)传播。
![Untitled](/i/l/?n=23&i=blog/2031065/202304/2031065-20230412151705685-510442195.png)
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双绞线
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同轴电缆
同轴电缆具有很好的抗干扰特性,广泛用于传输较高速率的数据。
50 Ω 同轴电缆LAN /数字传输常用
75 Ω 同轴电缆有线电视 / 模拟传输常用 -
光缆
当光线从高折射率的媒体射向低折射率的媒体时,其折射角将大于入射角。因此,如果入射角足够大,就会出现全反射,光也就沿着光纤传输下去。
非导引式媒介:
在非导引型传输媒体中,电磁波的传输常称为无线传输。
3.信道复用
![Untitled](/i/l/?n=23&i=blog/2031065/202304/2031065-20230412151708995-552622606.png)
频分复用FDM
所有的用户在同样的时间占用不同的带宽(频率带宽而不是数据的发送速率)资源。
时分复用TDM
将时间划分为一段段等长的时分复用帧,每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。
![image-20230412105213608](/i/l/?n=23&i=blog/2031065/202304/2031065-20230412151709388-1194816429.png)
统计时分复用STDM
不是固定的分配时隙,而是按需动态地分配时隙,STDM可以提高线路的利用率。
![image-20230412105359170](/i/l/?n=23&i=blog/2031065/202304/2031065-20230412151710880-1165708626.png)
波分复用WDM
![image-20230412111822285](/i/l/?n=23&i=blog/2031065/202304/2031065-20230412151712162-637507676.png)