物理层

一、基本概念

考虑如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流
尽可能屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异
确定与传输媒体的接口的一些特性

二、数据通信的基础知识

数据通信系统的模型：

源系统、传输系统、目的系统（自行了解）
信道的基本概念：

基带信号：来自信源的信号，往往包含许多低频、甚至直流成分，需要对基带信号进行调制

调制分为两大类：基带调制、带通调制

调制的目的：使01信号能在信道中传输并被识别
基带调制：又称为编码，仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应，变换后仍是基带信号。
常见的编码方式：
- 不归零制、归零制度：正电平代表1、负电平代表0
- 曼切斯特编码：由正编负为1、由负变正为0（可反过来定义）
- 差分曼切斯特编码：位开始边界由跳变为0，否则为1
带通调制：
- 调幅（AM）
- 调频（FM）
- 调相（PM）
- 正交振幅调制（QAM，自行了解）
信道的极限容量
信道传输遇到的问题：失真

失真加重因素：
- 码元传输速率越高
- 信号传输距离越远
- 传输媒体质量越差
限制码元在信道上的传输速率的因素：
- 信道能通过的频率范围：
  信道的频带越宽，能通过的信号高频分量越多，则可以用更高的速率传送码元而不会出现码间串扰
- 信噪比：
  
  信号的平均功率/噪声的平均功率：S/N
香农公式：
C = W log~2~ (1 + S/N)
其中：
- C：信道的极限信息传输速率
- W：信道的带宽（以 Hz 为单位）
- S：信道内所传信号的平均功率
- N：为信道内部的高斯噪声功率
香农公式意义：
1. 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。
2. 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。
3. 若信道带宽 W 或信噪比 S/N 没有上限（当然实际信道不可能是这样的），则信道的极限信息传输速率 C 也就没有上限。
4. 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。

三、信道复用技术

频分复用 FDM
- 将整个带宽分为多份，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带
- 频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的频率带宽资源
时分复用 TDM
- 时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 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
- 每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是 TDM 帧的长度）
- TDM 信号也称为等时(isochronous)信号
- 时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度
- 如果分到C时，C无数据发送，则浪费，降低了利用率
- 统计时分复用STDM：按需动态分配时隙
波分复用 WDM
- 等同于光的频分复用
码分复用 CDM（重要）
1. 码片序列：将每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片
2. 每个站被分配一个唯一的 m bit码片序列
  - 发送比特1，则发送 m bit码片序列
  - 发送比特0，则发送 m bit码片序列的二进制反码
3. 举例：S站8bit码片序列：（–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1）
  - 发送比特1时，发送 00011011
  - 发送比特0时，发送 11100100
4. 每个站分配的码片序列**==唯一且必须互相正交==**
5. 例题：
  
  解答：