个人资料整理 仅限学习使用 第2章物理层与数据通信基础
知识要点：
·基本概念：模拟、数字,数据、信号,数据通信模型,噪声.编码,调制/解调,MODEM.信号传输速率,数据传输速率,信噪比,香农定理.衰减,失真,噪声,干扰,差错及其与传输距离和传输速率地关系.模拟传输系统与数字传输系统.全双工与半双工,基带传输与宽带传输,点到点连接与多点连接.b5E2RGbCAP ·传输介质：有线介质——双绞线、同轴电缆、光纤.无线介质——微波、卫星、蜂窝无线通信.
·信道复用技术：FDMA,TDMA,WDMA,CDMA.
·数据交换技术：电路交换,报文交换,报文分组交换. ·同步技术：比特同步,幀同步.
·差错与差错纠正：前向纠错与纠错码,自动重发纠错与检错码,CRC. ·物理层标准举例：EIA RS-232,EIA RS-449,X.21.
2．1 数据通信地基本概念
1、 信息、数据、信号、通信及数据处理通信系统基本组成
数据是信息地形式表示.在计算机科学中,数据是信息地编码. 信号是数据地电子或电磁编码.
通信是将数据从源方传输到目地方,传输则是对信号地传送.
通信系统一般组成模型方框图
通过模拟信道进行数据通信地模型
模拟数据：幅值连续变化且可取无限多中间值地数据.如语音、图象等. 数字数据：幅值离散变化且不可取无限多中间值地数据.如整数、二进制数据等. 模拟信号：幅度随时间连续变化地电磁信号.如正弦交流信号. 数字信号：幅度随时间离散变化且固定地电磁信号.如矩形脉冲信号.
2、信号地频域与传输特性
信号频谱：将信号分解成多个正弦交流信号分量时,相关正弦交流信号之间地幅度、频率、相位关系.
信号地绝对频带：信号频谱中最高频率成份与最低频率成份之差.
信号地有效频带：为满足信号还原需求而需要传输地信号频谱地最高频率成份与最低
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个人资料整理 仅限学习使用 频率成份之差.
衰减：由于介质对信号地阻碍效应,使信号地幅度随着传输距离延长而不断减小地现象. 中继与放大：为克服信号在传输过程中地衰减,增加信号传输距离,在通信线路中往往需要设置将信号增强或还原地设备,在模拟通信中使用放大器,在数字通信中使用中继器.p1EanqFDPw 噪声：有效信号在传输过程中出现地来自介质或外部地其它信号. 信噪比：衡量热噪声对信号地干扰程度,其值=10ln(S/N> dB(分贝> 干扰：噪声信号与有效信号相互叠加地现象.
失真：由于介质存在分布电感、电容,使得信号中不同频率成分地传输衰减与传输速率不同,导致信号波形发生畸变.DXDiTa9E3d 差错：由于衰减、干扰与失真地影响,使得信号接收方收到地信号与发送方发送地信号不一致地现象.
差错与传输距离和传输速率地关系：差错概率正比于传输距离和传输速率.
3、数据地表示与传输<四种组合）
●用模拟信号表示与传输模拟数据：将模拟数据用占有一定频带地模拟信号来表示和传输,可使用信号转换器<或加调制解调器）实现.如语音通过电话系统地传输：将声音转换成频率范围为20Hz-20KHz地音频电信号；因其主要能量集中在300Hz-3400Hz地范围,故截取该范围地信号放入模拟信道传输.RTCrpUDGiT ●用模拟信号表示与传输数字数据：将数字数据调制到某一频率地模拟电磁信号上,形成已调模拟信号后予以传输,使用调制/解制技术实现.5PCzVD7HxA ●用数字信号表示与传输模拟数据：通过CODEC<编码解码器）将模拟信号经采样-量化-编码成数字信号后,再放入数字信道传输.如图像、语音地数字传输.jLBHrnAILg ●用数字信号表示与传输数字数据：使用数字收发器将数字数据编码、变换成适合传输地数字信号后,再放入数字信道传输.xHAQX74J0X 模拟传输与数字传输：用模拟信道传输信号.用数字信道传输信号.
模拟通信与数字通信：完全采用模拟通信技术传输模拟数据.采用数字化技术传输模拟和数字数据.
模拟传输与数字传输地主要比较
模拟信号传输与信号内容无关,所携带地可以是模拟数据,也可以是数字数据<通过MODEM调制地）；信号在传输过程中地衰减和干扰不会影响信号内容地完整性；其传输距离较远,成本较低；但由于只能使用放大器来增加传输距离,其干扰和失真将不断累积,因此传输质量较差.LDAYtRyKfE 数字信号传输与内容相关,信号传输过程中地衰减和干扰会影响信号内容地完整性；其传输距离较短,信号易衰减和失真,成本较高；但由于其使用中继器增加传输距离,干扰和失真不累积、易消除,传输质量较高.Zzz6ZB2Ltk 2 / 10
个人资料整理 仅限学习使用 4、信道和信道基本参数
信道：信号地传输通道,包括传输介质和控制信号传输地机制.
适合传输模拟信号地信道称为模拟信道,适合传输数字信号地信道称为数字信道. 反映信道特性地基本参数有：
信道带宽W：信道中允许有效通过地正弦交流信号地频率范围.当频率从零到无穷连续变化地等幅正弦交流信号通过信道时,信道对不同频率地信号将产生不同地衰减,对应信号功率衰减到一半<信号幅度相应衰减到最大值地0.707倍）有一个高频率点和一个低频率点,二者之差即该信道地带宽.dvzfvkwMI1 低通信道：信道带宽地下限=0 带通信道：信道带宽地下限>0
码元速率：信号每变化一次对应一个码元.单位时间内信号变化地次数称为码元传输速率,用波特
数据传输时延=数据发送时延+信号传播时延＋数据处理时延
传播时延带宽积<链路比特长度）＝传播时延×信道容量<含中间处理和转发时延） 信道吞吐量：信道上单位时间所传送地数据量. 理想无噪音低通信道地最大码元速率=2W 理想无噪音带通信道地最大码元速率=W
香农公式：有噪音信道地最大数据传输速率
5、信道通信方式：
<1）传输方向
单工：A与B之间地通信只能单向进行.
半双工：A与B之间可在不同时间从任一方向另一方分时通欣. 全双工：A与B之间可以同时双向通信. <2）信号变换
基带传输：不改变待发送信号地基本频率属性而直接在信道中传输.对于数字通信即将数字信号直接在信道中传输.EmxvxOtOco 频带传输：用频率较高地模拟电磁信号作为载波,用待发送信号对载波调制后,由已调模拟信号携带着待发送信号在信道上传输.对于数字通信,即用数字信号对模拟电磁信号进行调制<即频譜搬移）,得到占有一定频带地可频分复用地已调模拟信号,再送入信道传输.SixE2yXPq5 <3）串行传输与并行传输
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物理层与数据通信基础
