机械特性 : 定义物理连接特性 , 包括 采用的规格 , 接口形状 , 引线数目 , 排列情况 , 引脚数量 ;
电气特性 : 传输二进制时 , 传输信号的 电压范围 , 阻抗匹配 , 传输速率 , 距离限制 ;
功能特性 : 描述 电平 的意义 , 接口部件 信号线用途 ;
规程特性 : 又称为 过程特性 , 规定 各个 物理线路 工作 规程 , 时序关系 ;
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 基本概念 ( 概述 | 概念 | 机械特性 | 电气特性 | 功能特性 | 规程特性 )
1 . 码元传输速率 :
秒传输多少个码元
"波特" 是速度单位 ,
波特 就是
码元 / 秒 ;
"波特" 简介 :
波特 , 表示 数字通信系统
秒中 传输
个码元 ;
波特下 , 二进制码元每秒传输 1 比特数据 ,
进制码元 每秒 传输 2 比特数据 ;
"码元传输速率" 与 “数据传输速率” 无关 ;
2 . 信息传输速率 :
秒传输多少个比特
比特 ;
"码元传输速率" 与 “信息传输速率” 关系 :
码元 携带
比特 信息量 ;
波特 的 “码元传输速率” 对应
比特/秒 的 “信息传输速率” ;
3 . 码元传输速率 信息传输速率 计算 :
数字通信系统
:
进制码元 :
个码元 有
比特 信息量 ;
秒传输
个码元
数字通信系统
:
进制码元 :
个码元有
比特 信息量 ;
秒传输
个码元
对比上述两个 数字通信系统 的 系统传输速率 : 对比 “信息传输速率” , 第
个数字通信系统 信息传输速率更快一些 ;
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 相关参数 ( 码元 | 码元进制 | 速率 | 码元传输速率 | 波特 | 信息传输速率 | 带宽 | 码元速率计算示例 )★
1 . 通信方式分类 : 依据 通信双方 信息交互方式 , 将 通信方式 分类三类 :
单工通信 : 只有一个方向的通信 , 只有一条信道 , 不能反方向通信 ;
半双工通信 : 通信双方都可以 发送 和 接收 信息 , 但是不能同时 发送 和 接收 信息 , 有 发送 和 接收 两条信道 ;
全双工通信 : 通信双方都可以 同时 发送 和 接收 信息 , 有 发送 和 接收 两条信道 ;
2 . 数据传输方式 :
① 串行传输 :
② 并行传输 :
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 数据通信 ( 数据通信模型 | 信源 | 信宿 | 信道 | 通信方式 | 单工 | 半双工 | 全双工 | 数据传输方式 | 串行 | 并行 )
1 . 基带信号 ( 基带传输 ) : 将 数字信号
和
使用不同的电压表示 , 然后再送到 数字信道 上去传输 ;
"基带信号" 来源 : 基带信号 是 来自 信源 的 信号 , 计算机输出的 文字 , 图像 等数据信号都是基带信号 ;
基带信号 直接表达要传输的信息的信号 ;
基带信号 在 数字信道上传输 , 称为 基带传输 ;
2 . 宽带信号 ( 宽带传输 ) : 将 基带信号 进行 调制 后 , 形成 频分复用 模拟信号 , 再送到 模拟信道 上传输 ;
载波调制 : 基带信号 经过 载波调制 后 , 将 信号 频率范围 移动到 较高频段 , 以便于在 信道 中传输 ;
宽带信号 在 模拟信道上传输 , 称为 宽带传输 ;
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 编码与调制 ( 基带信号 | 宽带信号 | 编码 | 调制 )
1 . 编码 与 调制
编码 : 将 数据 转为 数字信号 , 称为 “编码” ;
调制 : 将 数据 转为 模拟信号 , 称为 “调制” ;
数字数据 编码 : 使用 数字发送器 编码为 数字信号 ;
数字数据 调制 : 使用 调制器 调制为 模拟信号 ;
模拟数据 编码 : 是哦用 PCM 编码器 编码为 数字信号 ;
模拟数据 调制 : 使用 放大器调制器 调制为 模拟信号 ; ( 将低频信号调制成高频信号 )
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 编码与调制 ( 基带信号 | 宽带信号 | 编码 | 调制 )
2 . 数字数据编码为数字信号 :
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 编码 ( 数字数据 编码 数字信号 | 非归零编码 | 归零编码 | 反向不归零编码 | 曼彻斯特编码 | 差分曼彻斯特编码 | 4B/5B 编码 )
3 . 模拟数据编码为数字信号 :
PCM 编码过程主要有三个步骤 :
① 抽象
② 量化
③ 编码
采样定理 : 为了使所有的离散信号 , 能够 不失真地代表 被抽样的模拟数据 , 需要使用 采样定理 :
采样定理 规定了 采样频率 必须 大于等于 信号最高频率的
倍 ;
一个采样周期内有两个值 , 就可以还原正弦波 ;
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 编码 ( 模拟信号 编码为 数字信号 | 音频信号 PCM 编码 | 抽样 | 量化 | 编码 | 采样定理 )
4 . 数字信号编码为模拟信号
数字数据调制 技术 :
① 调制 : 发送端 将 数字信号 转为 模拟信号 ;
② 解调 : 接收端 将 模拟信号 转为 数字信号 ;
调制 技术 :
5 . 数字信号编码为模拟信号 计算示例
调幅 + 调相 结合在一起使用的调制方法 是 QAM 调制 ;
QAM 调制示例 :
Baud ;
个
种
计算过程
先计算每个码元携带的信息量 : 调相 + 调幅 结合使用 ; 有以下两种理解方式 ;
个相位 , 每个相位可以有
种振幅 , 那么每个码元有
种不同的取值 ;
个振幅 , 每个振幅可以有
种相位 , 那么每个码元有
种不同的取值 ;
使用奈氏准则计算信息传输速率 :
是码元速率 ,
是带宽 , 其中码元速率已经给出 , 是 1200 波特 , 直接使用即可 , 这里计算下每个源码携带的信息量 , 是
比特 ;
信息传输速率是
;
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 调制 ( 数字数据 调制 模拟信号 | 调幅 | 调频 | 调相 | 调幅 + 调相 QAM | 计算示例 | 模拟信号 调制为 模拟信号 )
1 . 奈氏准则 用于 限制 码元传输速率 上限 , 单位是 波特 ;
公式如下 :
信息传输速率 上限计算 , 单位是 比特/秒 ;
公式如下 :
指的是 码元的离散值个数 ;
指的是 信道带宽 , 单位 赫兹 (
) ;
2 . “奈氏准则” 计算示例
无噪声情况下 , 信道带宽为
, 采用
个相位 , 每个相位有
种振幅 QAM 调制技术 , 计算 最大数据传输率
该调制技术是 调相 和 调幅 结合在一起 , 每个码元信号有
种变化 ; 也就是每个码元有
比特的数据量
计算过程如下 :
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 奈氏准则 ( 失真 | “失真“ 影响因素 | 码间串扰 | 奈奎斯特定理 | 码元极限传输速率 | 信息极限传输速率 | 奈氏准则计算示例 )★
1 . 香农定理公式 :
单位是 比特/秒 ( b/s )
带宽 , 单位 是 赫兹 ( Hz ) ;
是信噪比
是信道内信号的平均功率
是信道内的高斯噪声功率 ;
信噪比计算 :
;
公式 , 计算出
的值 ;
2 . 香农定理计算示例
信道带宽
, 信噪比
, 根据香农定理 计算 数据极限传输速率
计算
:
先根据
公式计算出
值 ;
信道 极限传输速率 计算 :
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 香农定理 ( 噪声 | 信噪比 | 香农定理 | “香农定理“公式 | “香农定理“ 计算示例 | “奈氏准则“ 与 “香农定理“ 对比 与 计算示例)★
1 . “奈氏准则” 核心是针对 内部问题 :
① 使用环境 : 带宽受限 , 没有外部的噪声干扰 ;
② 针对问题 : 为了避免 码间串扰 , 将 码元的传输速率 上限设置成 2W 波特 ( Baud ) ;
理想状态下信道的极限传输速率 =
比特 / 秒
提高数据传输速率 :
"香农定理" 核心是针对 外部问题 :
① 使用环境 : 带宽受限 , 外部有噪声干扰 ;
② 针对问题 : 在外部干扰下 , 为 信息传输速率 设置上限 ;
非理想状态下信道的极限传输速率 =
比特 / 秒 ;
提高数据传输速率 :
2 . 计算示例
计算 信息极限传输速率 :
二进制信号 , 在信噪比
的
的信道上传输 , 求 最大数据率
上述给出了 码元信息量 , 二进制码元 , 因此可以使用 奈氏准则 求 数据极限传输速率 :
上述还给出了 信噪比
, 这是一个数值 , 没有单位 , 因此该值是
, 可以直接在香农定理中使用 ; 计算过程如下 :
上述计算的两个 极限传输速率 取最小值 , 即
;
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 香农定理 ( 噪声 | 信噪比 | 香农定理 | “香农定理“公式 | “香农定理“ 计算示例 | “奈氏准则“ 与 “香农定理“ 对比 与 计算示例)★
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 传输介质 ( 导向性传输介质 | 双绞线 | 同轴电缆 | 光纤 | 非导向性传输介质 | 无线电波 | 微波 | 红外线 、激光 )
中继器 , 集线器
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 物理层设备 ( 中继器 | 中继器两端 | 中继器使用规则 5-4-3 规则 | 集线器 )