第二章 物理层

2.1 物理层基本概念

• 串行传输
• 物理连接方式 点对点 多点连接 广播连接

2.2 数据通信的基础知识

2.2.1 数据通信系统模型

• 三部分：源系统、传输系统、目的系统
• 源点：产生要传输数据
• 发送器：比如调制器 将数据比特流编码
• 接收器：解调器 转换成能处理的信息
• 终点：输出
• 码元：时间域的波形表示信号
• 模拟信号：参数取值连续
• 数字信号：离散的

2.2.2 信道基本概念

信道

按照信息交互方式划分

• 单向信道：单工信道 一个方向通信 广播
• 双向交替信道：半双工信道 双方发送信息 不能同时发送和接收信息
• 双向同时信道：全双工信道，通信的双方可以同时发送和接收消息
• 单向信道需要一条信道 ，其他两条，一个方向一条。
• 来自信源的信号称为基带信号，包含低频成分，直流成分，为了解决这一问题，调制。调制两大类：1、波形变换，基带信号变换后仍是基带信号。基带调制。把数字信号转换为另一种形式的数字信号，称为编码。2、使用载波进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，转换为模拟信号。载波调制后的信号称为带通信号（仅在一定频率范围内能通过信道）。带通调制。
  （1） 常用编码方式
  
  （2）基本的带通调制方法

2.2.3 信道的极限容量

• 数字信道的优点是：信号在信道传输时产生失真，在接收端可以通过失真的波形识别原来信号。码元传输的速率越高，信号传输距离越远，噪声干扰越大，传输媒体质量越差，在接受段的波形失真越严重。
  
  限制码元在信道的传输速率因素
  （1）信道所能通过的频率范围是有限的。很多高频分量不能通过。每一个码元所占的时间界限也是不明确的。码间串扰。任何信道，码元传输速率有上限，超过，会出现严重的码间串扰，接收端无法识别。
  （2）信噪比。信号的平均功率和噪声的平均功率之比。S/N db分贝作为计量单位。
  信噪比（db）= 10㏒（S/N） 底数为10
  香农公式 C信道的极限信息传输速率
  C = W㏒₂（1+s/n）（bit/s）
  w为信道带宽 Hz为单位 s为信道传输信号平均功率 n为信道内高斯噪声功率
  带宽或信噪比越大 仅限传输速率越高
  意义：信息传输速率低于极限，就一定存在无差错运输。
  信噪比不能提高了，码元传输速率到上限了，如何提高传输速率，让每一个码元携带更多信息比特量。通过调制信号实现。

2.4 信道复用技术

（1）最基本的频分复用FDM和时分复用TDM。频分复用：用户分配到一定频带，通信过程中始终占用频带，所有用户同样时间占用不同带宽资源。（这里的带宽指频率宽带）时分复用是将等长的时间划分为一段段时分复用帧，每一个用户在每一个帧周期性出现。tdm信号也叫等时信号。不同时间占用同样频带宽度。技术比较成熟，不够灵活，时分复用更有利于数字信号传输。
频分复用，若每一个用户带宽不变，用户增加，信道总带宽跟着变宽。但时分复用，帧长度是不变的。复用器和分用器成对使用。时分复用，由于数据突发性质，分配到的子信道利用率一般是不高的。
统计时分复用 STDM ：提供信道利用率 集中器常使用stdm
每一个stdm帧的时隙数小于集中器的用户数，动态分配，输出线路并不是周期性。异步时分复用。不是固定分配给某个用户，所以要有用户地址信息，不可避免的开销。智能复用器，存储转发。

2.42 波分复用

WDM 光的频分复用。一根光纤同时传输多个频率接近的光载波信号。DWDM密集波分复用。

2.4.3 码分复用

CDM 码分多址 CDMA 每一个用户在同样时间使用同样频带进行通信。由于各用户不同码型不会干扰。很强的抗干扰能力。
CDMA中每一个比特时间再划分m个时间间隔，称为码片。m为64或128。

待补充