物理层

物理层作为五层结构的最下层,负责接收和发送在信道中传播的电磁波信号

物理层

物理层为上层(数据链路层)屏蔽了具体传输媒体和通信手段,对于数据链路层而言,只需要使用数据比特流即可实现通信

物理层模型

物理层模型

信道

信道是某个方向传输信息的媒体,按交互方式可分为单工、半双工和双工三种

交互方式 描述
单工 数据传输是单向的,一方固定为发送方,一方固定为接收方
半双工 数据传输双向但不能同时双向
可为发送方也可为接收方,但一方为发送方时另一方只能作为接收方
双工 数据传输可同时双向,双方可同时为发送方和接收方

信道的极限容量

奈氏准则告诉我们信道是存在极限容量的

奈氏准则——码元(信号元)传输速率超出上限会导致码间串扰问题

使用香农公式可以得到信道的极限容量

=log2(1+/)极限速率 = 带宽 * log2(1 + 信号平均功率/噪音平均功率)

调制

调制解调器将数据比特流转化为传输在信道的电磁波的过程叫做调制,反之为解调

调制——数据比特流—>电磁波

解调——电磁波—>数据比特流

  • 编码/基带调制

    数字信号->另一种数字信号(多为电信号),对数据比特流进行基带调制,其作用是

    • 抑制信号的噪音(通过编码调制,将原信号转化为波形更加陡峭的抗噪波形)
    • 信道复用(复用器使用基带调制将多处传来的信号进行总和)
    编码调制法 调制方法
    不归零制 正1负0
    归零制 正脉冲(间隔电流)1负脉冲0
    曼切斯特编码 中心跳变下1上0
    差分曼切斯特编码 边缘跳变无1有0
  • 带通调制

    使用载波,将数字信号转化为模拟信号(电磁波信号)

    带通调制法 调制方法
    调幅 用波的幅度表示数字信号(如最大幅表示1,最小幅表示-1)
    调频 用波的频率表示数字信号(如最高频表示1,最低频表示-1)
    调相 用波的相表示数字信号(如初相为最高表示1,初相为0表示0)

传输媒体

类型 传输媒体
导引型(电磁波沿固体媒体传播) 双绞线
同轴电缆
光缆
非导引型(电磁波在自由空间传播) 自由控件

信道复用技术

多信号共享信道

信道复用技术

信道复用技术 原理
频分复用 每一帧中固定用户使用固定频段
时分复用 每一时间间隔固定用户使用固定时间段
波分复用 光的频分复用
码分复用 不同用户使用不同码型
每个用户持有自己的码片(m bit),要发送1时发送码片,发送0时发送码片反码
各站码片规格化内积为0(正交),复用器发送各站序列之和


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