内容体系
- 信道特性：掌握香农定理、奈奎斯特定理
- 数字编码与编码效率：两种计算
- 脉冲编码调制：掌握脉冲编码调制以及奈奎斯特采样
- 复用技术：掌握常见的复用技术及标准
- 差错控制：重点中的重点！奇偶校验、海明校验、CRC校验
1.数据通信系统的基本模型
1.通信术语
2.通信系统模型
命题考察点：
发送器 --信号调制
传输系统 --码元速率等的计算
目的系统（信宿）--差错控制，是否能判断出信号传输过程中出错
- 有失真，（目的系统）可识别：能判断出是高电平还是低电平
- 失真大，无法识别：主要由于噪声和码间串扰导致。不能判断电平情况，不适合远距离传输。
2.奈奎斯特定理
注意：题目往往喜欢给数据速率R（bps）而不是直接给出码元速度B（波特）Baud，所以要先进行单位的转化。
码元种类数N：看有几种波形（电平），N为几。
- 奈奎斯特用于理想型信道。
- 如何判断N？
根据数据速率/码元速率（R/B），N=2的(R/B)方幂。
例如：18个码元，若每一个码元携带1bps信息量，则N=2种 =2的一次方
若每一个码元携带3bps的信息量，则N=8种 =2的3次方
3.香农定理
- 若有噪声干扰，直接用香农定理求C
因为实际情况下信噪比（S/N）很大，所以单位常用分贝dB表示。
所以运算时要先进行转化，求出信噪比。然后结合香农定理来求出（极限)数据传输速率。
4.调制技术--模拟信道传送数字数据
波形如下：
ASK：有振幅表示1，无振幅的表示0
FSK：频率高的表示1，频率低的表示0
PSK：以初始相位偏移表示1，0--初始相位向上的表示为1，初始相位向下的表示为0
5.编码技术--数字信道传送模拟数据
步骤：采样→量化→编码
注意：采样应大于模拟信号的最高频率的两倍，否则会导致频谱混叠。
步骤：采样→量化→编码
注意：采样应大于模拟信号的最高频率的两倍，否则会导致频谱混叠。
6.数字编码与编码效率--基本编码
编码方案：基本考点如下
- 极性编码方案
- 归零型编码方案
- 应用型编码方案
- 极性码
单极性码：高电平表示0，低电平表示1
极性码：高电平表示0，低电平表示1
双极性码：0电平表示0，高电平具有翻转特性：+1 ，-1交替进行
此类信号共同特点：都会引入一个时钟信号（接收方接受的是一条直径线，无法判断电平高低）
- 归零型
归零码RZ：每一位中间的信号，都回归零电平
不归零码NRZ：具有翻转特性，且0-0电平保持不变，0-1电平会立刻翻转
双向码：也是曼彻斯特编码的基础
- 应用型
曼彻斯特编码：常用于10M以内的以太网。电平规则定义：由低→高：0 ，由高→低：1。所以曼彻斯特编码
不需要额外引入时钟信号，具有自同步能力（系统可通过电平识别出01）
差分曼彻斯特编码：常用于局域网中的令牌环网。
电平定义规则：根据每一位和位之间的电平信号有无翻转进行定义。若翻转后电平不变，表示后面那位为1 ；反之，翻转后若电平发生变化，表示紧接着的后面那位为0。
口诀：遇翻变0，遇平为1.
共有特征：它们的编码效率只有50%，编码效率不高。（因为1位电平对应了两个码元）
所以到了100M网以后就不再用曼彻斯特编码，而是改用光纤等为代表的的4B/5B，1000M的8B/10B标准。
7.常用复用技术
多路复用技术目的：最大化利用信道，节约成本。（共享信道）
（1）常用类型
- 空分复用SDM：把同一频段的资源在不同空间内进行重复利用。（卫星通信、光缆空中分离等）
- 频分复用FDM：给每一个用户分配一个对应的频段资源（通信过程中始终占用频段资源：有线电视、也是移动通信的基础）
- 时分复用TDM：把信道的占用时间，划分为很多时间片概念，每一个用户占据时间片来传递信息。
- 同步时分复用：指的是即使每个用户没有信息传递，也给你分配时间片
- 异步时分复用：指的是当用户没有信息传递时，将原来分配的时间片分配给其他用户。提高了时间片的利用效率。
- 波分复用WDM：是频分复用的一种，应用于光纤通信当中。因为波长和频率相对应，采用波分复用技术可以让不同波长的资源共用同一根光纤资源。
- 码分复用CDMA：用户在相同的频率，用相同的时间来传递信息，相互之间不会产生干扰。原理 ：用户在相互传递信息的过程中，用特殊的码进行数据传输，另一个用户再用特定的码去接收数据。
（2）生活举例：
- 频分复用：在教室，男男同学讲话的频率比较低，女女同学间讲话的频率比较高
- 时分复用：在教室，A和B同学讲话（这一分钟全班安静）；下一分钟，C和D讲话（全班安静）
- 空分复用：在教室，A和B用中文讲话，同时C和D用英文讲话，它们的讲话互不干扰（存在的听不懂即噪声干扰）
（3）复用技术-常见复用标准
须记住！！！E1载波和T1载波的原理组成，以及E2的速率 （横线部分内容）
缺点：各个标准的速率不统一
用于用户需求发生了变化，不再是以云业务为主，而是以数据业务为主。
所以演变:PDh → SDH →DTN（数据业务）
8.通信方式
- 通信方式划分：
- 单工：只允许单向单个发送
- 半双工：允许双向发送，但必须分开（一次只能由一个人发，另一个人收）
- 全双工：允许两个人同时发、同时收 （移动通信）
半双工和全双工都使用的两条信道。
- 传输方式划分：
- 异步传输：一帧只包含一个bit 效率低
- 同步传输：一zhen包含多个bit，所以效率会比异步传输高很多。
9.差错控制（难点/重点）
概念：差错控制指接收方在接收到一个信号后，判断这个信号是否在传输过程中有误。
组成：分为检错和纠错
5.编码技术--数字信道传送模拟数据
步骤：采样→量化→编码
注意：采样应大于模拟信号的最高频率的两倍，否则会导致频谱混叠。
步骤：采样→量化→编码
注意：采样应大于模拟信号的最高频率的两倍，否则会导致频谱混叠。
6.数字编码与编码效率--基本编码
编码方案：基本考点如下
- 极性编码方案
- 归零型编码方案
- 应用型编码方案
- 极性码
单极性码：高电平表示0，低电平表示1
极性码：高电平表示0，低电平表示1
双极性码：0电平表示0，高电平具有翻转特性：+1 ，-1交替进行
此类信号共同特点：都会引入一个时钟信号（接收方接受的是一条直径线，无法判断电平高低）
- 归零型
归零码RZ：每一位中间的信号，都回归零电平
不归零码NRZ：具有翻转特性，且0-0电平保持不变，0-1电平会立刻翻转
双向码：也是曼彻斯特编码的基础
- 应用型
曼彻斯特编码：常用于10M以内的以太网。电平规则定义：由低→高：0 ，由高→低：1。所以曼彻斯特编码
不需要额外引入时钟信号，具有自同步能力（系统可通过电平识别出01）
差分曼彻斯特编码：常用于局域网中的令牌环网。
电平定义规则：根据每一位和位之间的电平信号有无翻转进行定义。若翻转后电平不变，表示后面那位为1 ；反之，翻转后若电平发生变化，表示紧接着的后面那位为0。
口诀：遇翻变0，遇平为1.
共有特征：它们的编码效率只有50%，编码效率不高。（因为1位电平对应了两个码元）
所以到了100M网以后就不再用曼彻斯特编码，而是改用光纤等为代表的的4B/5B，1000M的8B/10B标准。
7.常用复用技术
多路复用技术目的：最大化利用信道，节约成本。（共享信道）
（1）常用类型
- 空分复用SDM：把同一频段的资源在不同空间内进行重复利用。（卫星通信、光缆空中分离等）
- 频分复用FDM：给每一个用户分配一个对应的频段资源（通信过程中始终占用频段资源：有线电视、也是移动通信的基础）
- 时分复用TDM：把信道的占用时间，划分为很多时间片概念，每一个用户占据时间片来传递信息。
- 同步时分复用：指的是即使每个用户没有信息传递，也给你分配时间片
- 异步时分复用：指的是当用户没有信息传递时，将原来分配的时间片分配给其他用户。提高了时间片的利用效率。
- 波分复用WDM：是频分复用的一种，应用于光纤通信当中。因为波长和频率相对应，采用波分复用技术可以让不同波长的资源共用同一根光纤资源。
- 码分复用CDMA：用户在相同的频率，用相同的时间来传递信息，相互之间不会产生干扰。原理 ：用户在相互传递信息的过程中，用特殊的码进行数据传输，另一个用户再用特定的码去接收数据。
（2）生活举例：
- 频分复用：在教室，男男同学讲话的频率比较低，女女同学间讲话的频率比较高
- 时分复用：在教室，A和B同学讲话（这一分钟全班安静）；下一分钟，C和D讲话（全班安静）
- 空分复用：在教室，A和B用中文讲话，同时C和D用英文讲话，它们的讲话互不干扰（存在的听不懂即噪声干扰）
（3）复用技术-常见复用标准
须记住！！！E1载波和T1载波的原理组成，以及E2的速率 （横线部分内容）
缺点：各个标准的速率不统一
用于用户需求发生了变化，不再是以云业务为主，而是以数据业务为主。
所以演变:PDh → SDH →DTN（数据业务）
8.通信方式
- 通信方式划分：
- 单工：只允许单向单个发送
- 半双工：允许双向发送，但必须分开（一次只能由一个人发，另一个人收）
- 全双工：允许两个人同时发、同时收 （移动通信）
半双工和全双工都使用的两条信道。
- 传输方式划分：
- 异步传输：一帧只包含一个bit 效率低
- 同步传输：一zhen包含多个bit，所以效率会比异步传输高很多。
9.差错控制（难点/重点）
概念：差错控制指接收方在接收到一个信号后，判断这个信号是否在传输过程中有误。
组成：分为检错和纠错
- 检错：只能检查出错误，不能进行纠错
- 纠错：能检查出错误，并对检出的出错位进行修正
考点1：什么是码距？怎么求？
两码字间--编码过程中，一码字从一个码字转化为另一码字需要变化的二进制位数（1的个数）
怎么求？看1的位数；若同一组中有多个码距，以最小的那组码距为准
考点2：码距与检错、纠错的关系？
d >=e+1 (e为检错位数) 码距d为2时，只可检错有1位，而无法确定是哪一位出错，自然无法进行纠错
d>=2t+1 (t为可检错位数) 码距为3时，可检错有2位，但要满足纠错位只有一位，必然只有一种情况。
因此，要想纠错。方法就是拉大编码之间的“码距”。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
拉大码距的方式：
- 奇偶校验：分为奇校验和偶校验
- 奇校验：检错码=信息字段+检验字段（补0或1） ，检错码中的1个数为奇数
- 偶校验：检错码=信息字段+检验字段（补0或1） ，检错码中的1个数为偶数。
信号先经模2加运算（奇偶校验）处理的码再通过信道进行传输，若接收方收到信号后，依然按照偶校验的模2加方式进行运算。若检错码经模2加运算为0，说明没有出错；若接收方经模2加运算后发现为1，则说明信号在传输过程中出错。但偶校验只有检错能力，而没有纠错能力（因为任何一位出错都可能导致模2加为1，所以奇偶校验码无法定位纠错）
- 海明校验：考试中最常考！！！
概念：加入k位的检验码，产生2的K次方-1个校验信息。（能够指出m+k位中的任一位码元出错的情况）
海明校验特点：m+k
注意：校验位越少越好，能满足校验的需求就好。
监督关系式的构建：↓
B1：2^0，包含于后面的B3、B5、B7、B9等，因此B1参与后面的监督， 可作为后面数的监督式。
接收方：按照校验式的校验规则进行判断。
比如：下图 原来正确C1 C2 C3 C4 正确应该为：0000，结果呈现：1101.说明有校验位出错，但C3是对的。如何确定哪个校验位出错？如何矫正呢？
step：1.C3正确，那么对应的C3后面的码元都是正确的，对比C1 C2 C4,排除掉正确的码元，然后它们3个共有的往往就是出错的校验位，然后对其进行校正即可。 比如：图中的B11。
纠正原则：0矫正变1,1矫正后变0。
- 差错控制-CRC校验
操作编码：用户信息+检验信息（与前面2者同）
关键点：用生成多项式（类似短除法）计算出校验位的值。其中，生成多项式的最高幂次 决定了CRC校验码的位数。
怎么算？
根据生成多项式，用短除法进行运算。要求被除数要根据生成式进行变形；
变形的依据：根据生成式的对应位置的位数有无幂次。有幂次为1，无幂次为0. 比如：图中
注意：
1.被除数的编码位数是最高幂次+1位
2.常数的幂为0，所以编码为1。
用模2除 ，来计算出真正的校验位。
模2除：不进位，也不退位，逐一进行比较。规定：同为0，异为1（异或运算）
校验码的计算：
发送方：将经过模2除得到的4位校验位：0011放在原码的最后面
接送方：同样是经过模2除运算。若经模2除运算，结果余数为0，接受的码没有出错；反之出错。
CRC校验出错后的处理？
CRC只能检错，不能纠错。所以CRC一般只用来检错，当接收方使用CRC校验发现接受的数据出错（余数不为0），一般会要求发送方重发一次，而不是自己进行纠错。
此外， CRC在以太网中应用很多，802.3令牌环网等（后续章节会说）
说明：以上材料均为本人在哔哩哔哩网站上学习整理所成，文章仅为自己学习记录复习使用。参考视频资料视频资源系希赛团队老师讲解，若笔记表述或内容有误，诚盼指正！
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