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