计算机网络物理层全解析:从线缆到信号的奥秘!!!

一、通信基础的基本概念

每一个信号就是一个“码元”,可以把“信号周期”称为“码元宽度”

如果一个“周期”内可以能出现K中信号,则1码元=log2K bit

二、信道的极限容量

信号:是数据的载体,在信道上传输

噪声:对信道产生干扰,影响信道的数据传输效率

奈奎斯特定理:对于一个理想低通信道(没有声、带宽有限的信道)

极限波特率 = 2W(单位:波特,即码元/秒)

W 是信道的频率带宽(单位:Hz):表示某信道允许通过的信号频带范围。

一个码元可以携带多少比特数据?

如果一个“信号周期”内可能出现 K种信号,则:1码元=log2K bit

极限比特率 = 2Wlog2K b/s

奈奎斯特定理说明:

  • 如果波特率太高,会导致“码间串扰”,即接收方无法识别码元
  • 带宽越大,信道传输码元的能力越强

奈奎斯特定理并未对一个码元最多可以携带多少比特做出解释

香农定理:对于一个有噪声、带宽有限的信道

极限比特率= W log2(1+S/N) 单位:bps

W:是信道的频率带宽(单位:Hz)

信噪比 = S/N = 信号的功率/噪声的功率 无单位

信噪比越高,噪声对数据传输的影响越小

以“aB(分贝)”为单位表示信噪比:

信噪比=10 lg S/N 单位:dB(分贝)

香农走理说明:

  • 提升信道带宽、加强信号功率、降低噪声功率,都可以提高信道的极限比特率
  • 结合奈奎斯特定理,可知,在带宽、信噪比确定的信道上,一个码元可以携带的比特数是有上限的

三、编码与调制

归零和非归零低为0,高为1看中间,有变化归零,无变化是非归零

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