物理层——数据通信

Posted 2021-02-21 yolo-in-the-sun

载波是指被调制以传输信号的波形，一般为正弦波。一般要求正弦载波的频率远远高于调制信号的带宽，否则会发生混叠，使传输信号失真。 可以这样理解，我们一般需要发送的数据的频率是低频的，如果按照本身的数据的频率来传输，不利于接收和同步。使用载波传输，我们可以将数据的信号加载到载波的信号上，接收方按照载波的频率来接收数据信号，有意义的信号波的波幅与无意义的信号的波幅是不同的，将这些信号提取出来就是我们需要的数据信号。

信道能够通过的频率范围   基带信号通过信道时，频率过低通不过信道【用调制来解决，分为基带调制（即四种编码：不归零制、归零制、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码）和带通调制（用载波来进行调频、调幅、调相）】，频率过高在传输时会收到衰减，接收端每一个码元所占的时间界限不是很清晰（码间串扰），所以任何信道中，码元传送速率有上限【奈奎斯特(Nyquist)准则：无噪声(理论状态)情况下码元速率H与信道带宽B的关系：H=2×B，与数据传输率的关系：C（最大数据率bps）=2×B×log2V(一个码元可以取的值)；香农（Shannon）定理：实际有噪声时的最大传输速率与信道带宽B和信号噪声功率比S/N之间的关系：最大比特率=B×log2 (1＋S/N)；噪声的描述：分贝数dB=10×log10(S/N)】

实际噪声干扰的产生传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。

香农（Shannon）定理

? 信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输

速率就越高。

? 只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一

定可以找到某种办法来实现无差错的传输。

? 若信道带宽或信噪比没有上限,则信道的极限信息传输速

率也就没有上限。

? 实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传

输速率低不少。

 

条件有限时提高信息传送速率的方法   对于频带宽度已确定的信道，如果信噪比不能再提高了，并且码元传输速率也达到了上限值，那么还有办法提高信息的传输速率。这就是用编码(2.3)的方法让每一个码元携带更多比特的信息量