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  • 《计算机网络》第二章 物理层笔记

    1.数据通信系统的模型

    2.关于信道的几个基本概念
    * 单向通信——单工通信
    * 双向交替通信——半双工通信
    * 双向同时通信——全双工通信

    3.基带信号往往含有很多低频和直流成分,不能传输,因此需要进行调制
    * 基带调制,也叫编码coding。将数字信号转化成符合传输规定的基带信号
    * 带通调制,也叫载波carrier。将数字信号转化为模拟信号

    4.常见的编码方式

    5.基本的带通调制方法

    信道极限的容量

    6.数字通信的优点:虽然信号在信道上的传输会不可避免的失真,但在接受到的信号之中,只要能识别出原本的信号,那么这种失真,对通信质量来说,就没有太大影响。

    7.从概念上来说,影响码元在信道上传输的因素有两个
    * 信道能通过的频率范围
    码间串扰:波形的界限不是那么明显。
    在任何通信中,码元的传输速率是有限的,传输速率超出上限,就会出现严重的码间串扰问题,使接受到的码元的判决成为不可能。但是,如果信道的带宽越大,能通过的信号高频分量越多,那么就可以用更高的的速率传输码元,不会出现码间串扰。
    * 信噪比:信号的平均功率和噪音的平均功率之比。记作S/N
    信噪比=10log10(S/N)
    * 香农公式=Wlog2(1+S/N)
    W为信道带宽。
    信道的带宽或信道的信噪比越大,信息的极限传输速率就越高。但是,S达到一定速率后,N的增长速率会极高,因此S不能无线增大。

    8.传输介质
    * 双绞线。6类

    * 同轴电缆
    * 光纤
    * 多模光纤。多条不同角度的光线入射在一条光纤中传输。用于近距离传输。
    * 单模光纤。在100Gbit/s的高速率下可以传输100公里而不使用中继器

    信道复用技术

    1.复用:允许用户使用一个共享信道进行通信,降低成本,提高利用率。
    频分复用。所有的用户在同样的时间,占用不同的频率资源。(带宽指的是频率带宽,而不是数据的发送速率)

    • 时分复用:大家的频带是一样的,在不同的时间上占用频道宽度
    • 使用时分复用系统传送计算机数据时,由于计算机数据的突发性质,用户对分配到的子信道的利用率是不高的
    • 统计时分复用:按需动态分配时隙。因此统计时分复用可以提高线路的利用率。

    2.波分复用:光的频分复用。使用一根光纤同时传输多个光载波信号。

    3.码分复用:码分多址(CDMA)。每一个用户在相同的时间使用相同的频率进行通信

     * 各用户使用经过特殊挑选的不同码型,因此彼此不会造成干扰。
     * 这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力,其频谱类似于白噪声,不易于被别人发现。
    
      码片:每一个比特时间再划分为m个间隔;
      一个站,如果要发送比特1,则发送他自己的码片序列。如果要发送比特0,则发送自己码片的反码。
      例如,s站的码片序列为10011001,那么发送比特0的序列则是01100110.
      为了方便,我们将码片中的1写作+1,0写作-1。
      **各个站之间的码片序列相互正交。S*T=0**
      * CDMA给每一个站分配的码片序列不仅必须各不相同,并且还必须互相正交,用数学公式表示为,令向量S表示站S的码片向量,再令T表示其他任何站的码片向量,两个不同站的码片序列正交,就是向量S和T的规格化内积为0
      ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1730093/202102/1730093-20210203110919990-458223128.png)
      **任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1**
    
      **任何一个码片向量和该码片的反码的向量的规格化内积都是-1。**`
    

    例题:
    共有四个站进行码分多址CDMA通信。四个站的码片分别为
    A:(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1) B:(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1)
    C:(-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1) D:(-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1 )
    现收到这样的码片序列:(-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1)问哪个站发送数据了?发送数据的站发送的1还是0?

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