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第2章物理层——2.数据通信基础知识-创新互联
一.数据通信系统模型
本文标题：第2章物理层——2.数据通信基础知识-创新互联
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一个通信系统可以划分为三大部分: 源系统（发送端），传输系统（传输网络），目的系统（接收端）
①源点： 该设备主要产生传输的数据（数字比特流），
②发送器： 将源点产生的数据进行编码，发送
①接收器： 接收传输系统发送的信号，将其解压为可以被目的机读取的数字比特流
②终点： 接收接收器转换好的比特流，输出
消息: 客观物质运动+主观意志活动
数据: 运输消息的实体
信号: 数据的电气或电磁表现
信源: 产生发送数据的源头
信宿: 接收数据的终点
信道: 信号传输的通道,既传输媒体
模拟信号（连续信号）: 代表信息的参数取值连续
数字信号（离散信号）: 代表信息的参数取值离散
依照信息交换方式可划分：
- 单向信道(单工通信): 只能有一个方向的通信
- 双向交替信号（双半工通信）: 通信双方可以发送信息，不能同时发送/接收信息
- 双向同时信号（全半工通信）: 通信双方可以同时发送/接收信息
基带信号: 发送端直接发送的数据
调制原因: 由于基带信号包含较多的低频成分，甚至有直流成分，不能在大多数信道中传播。
①基带调制（编码）： 对基带信号的波形进行变换，就是将数字信号转换为另一种数字信号
②带通调制： 把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号
①不归零制： 正电平代表1，负电平代表0
②归零制： 正脉冲代表1，负脉冲代表0
③曼彻斯特编码： 位于周期中心的向上跳为1，向下跳为0
④差分曼彻斯特编码： 位于开始边界没有跳动为1，挑动为0
①调幅（AM）: 0无载波输出，1有载波输出
②调频（FM）: 0为低频，1为高频
③调相（PM）: 1的始端，终端改变180°,0不变动
受频率范围的限制,高频分量在传输时衰减,许多高频分量无法通过信道。
码间串扰: 信号在过长距离的传播后信号失真严重，从而无法识别
奈式准则（信道上限）定义：
- 理想状态下: 带宽为W(Hz)的底通道信道中,码元最高传输速率2W(码元/秒)。若传输率超过2W,会出现严重的码间串扰
信噪比定义： 噪音会相对干扰接收端对码元的判断，信号平均功率高于噪音则噪音影响小，反之大
信
噪
比
=
l
o
g
10
S
(
信
号
平
均
功
率
)
N
(
噪
音
平
均
功
率
)
信噪比=log_{10}\frac{ S(信号平均功率) }{N(噪音平均功率)}
信噪比=log10N(噪音平均功率)S(信号平均功率)
香农公式： 信道中的信噪比越大,信息的极限传输速率就越大。
- 意义: 信道传输速率低于信道极限传输速率就有办法达到无差错传输
C （ 极 限 信 息 传 输 速 率 ） = W ( 信 道 带 宽 ) l o g 2 ( 1 + S ( 信 号 平 均 功 率 ) N ( 噪 音 平 均 功 率 ) ) C（极限信息传输速率）=W(信道带宽)log_2(1+\frac{S(信号平均功率)}{N(噪音平均功率)}) C（极限信息传输速率）=W(信道带宽)log2(1+N(噪音平均功率)S(信号平均功率))
针对香农公式中，C无法改变的情况：让一码元含有多个信息（码元加密与解码）
示例:
100
/
010
/
011
/
101
=
φ
4
φ
2
φ
3
φ
5
100/010/011/101=φ~4~φ~2~φ~3~φ~5~
100/010/011/101=φ 4 φ 2 φ 3 φ 5
加
密
信
息
含
量
=
3
∗
直
接
传
送
信
息
含
量
加密信息含量=3*直接传送信息含量
加密信息含量=3∗直接传送信息含量
优点: 码元可以传输多个信息
缺点: 在有噪声干扰的信号中,信号的损失比重高于无加密方式
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