OSI的物理层 数据通信 数据通信系统的模型 信道的基本概念 编码方式 调制方法 香农公式 信噪比 硬核解析 图解刨析 宫廷解释

 物理层的基本概念

    物理层的协议 也为:物理层规程( procedure)

      物理层的特性:

            机械特性、电气特性、功能特性、过程特性

        计算机内部传输方式:并行传输,如:皇上用膳,公公齐来送饭,不并齐就斩

        通信线路传输方式:串行传输,如:皇上用膳,公公排队送饭,不挺直就斩

数据通信系统的模型

     数据通信系统三部分:源系统( 发送端、发送方 )、 传输系统( 传输网络 )、目的系统( 接收端、接收方 )

      源系统:

               源点(源站、信源、source): 源点设备产生要传输的数据,如 键盘输入字符,如:皇上写的妃子招聘

              发送器:将源点的数据通过 发送器编码后,在到传输系统中进行传输,如 调制器,如:妃子招聘就被公公打包发出去

    目的系统:

            接收器:接收传输系统传送过来的信号 并 转换为 被目的设备处理的信息,如 解调器,如:拿到包的士兵,把包打开

           终点( 目的站、信宿、destination):终点设备从接收器获取传送来的数据, 并把信息输出,如:把妃子招聘贴在城墙上,然后美女们就都知道了

         通信的目的:传送消息( message)

        信号:

          模拟信号:连续信号,消息的参数的取值是连续,调制解调器到调制解调器,如:这途中 让骑马的人拿着包一直跑,没有停下

          数字信号:离散信号,消息的参数的取值是离散,计算机到调制解调器,如:这途中 人人传递包,有停顿

                     码元:不同离散数值的基本波形

 信道的基本概念

      信道:表示向某一个方向传送信息的媒体

    通信的基本方式:

          单向通信( 单工通信 ):一个方向的通信而没有反方向的交互,如:皇上打公公,公公不能打皇上

          双向交替通信( 半双工通信 ):双方都可以发送信息, 但不能双方同时发送,如:皇上打妃子一下,妃子打皇上一下

          双向同时通信( 全双工通信 ):通信的双方可以同时发送和接收信息,传输效率最高,如:皇上和皇后互相打,更激烈

        基带信号( 基本频带信号 ):信源的信号

      为解决不能传输这种低频分量或直流分量,基带信号进行调制( modulation ),如:皇上发现招聘妃子的次数少了就要公公写

      基带调制( 编码、coding ):把数字信号转换为另一种形式的数字信号

       带通调制:模拟信号转换为 模拟信号

   数字信号常用的编码方式:

             不归零制:正电平:1, 负电平:0

             归零制:正脉冲:1, 负脉冲:0

            曼彻斯特( Manchester )编码:高到低:1,低到高:0

            差分曼彻斯特编码:开始边界不跳变:1,开始边界跳变:0

          信号波形看:曼彻斯特编码的信号频率比 不归零制 高

          同步能力看:曼彻斯特编码有自同步能力

最基本的三种调制方法:

           调幅( AM):振幅随基带数字信号而变化,0:无载波,1:有载波输出

           调频( FM):频率随基带数字信号而变化,0:频率 f1,1:频率 f2

           调相( PM):初始相位随基带数字信号而变化,0:0度,1:180度

         如:公公看皇上的招聘妃子,他就一下按这个方法写,一下按那个方法写

信道的极限容量

      信道能够通过的频率范围

           码间串扰:接收端收到的信号波形就失去了码元之间的清晰界限

           奈氏准则:避免码间串扰, 码元的传输速率的上限值

    信噪比

          信噪比:信号的平均功率和噪声的平均功率之比,单位:分贝( dB )

                                                      dB = 10 log_{10}(S/N)(dB)

    香农公式:信道的极限信息传输速率C:

                                                  C = Wlog_{2}(1 + S/N)(bit/s)

             W:信道的带宽(单位:Hz)

            S:信道内传输信号的平均功率

             N:信道内的高斯噪声功率

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