物理层

1.通信的基本概念

1.数据、信号与码元

1. 数据：通信的目的是传送信息，数据则为传送信息的实体；
2. 信号：信号则为数据的存在形式，是其电气或电磁表现；
3. 码元：数字通信中的计量单位，通俗理解就是一个固定时长的信号波形所能表示的k进制数字。譬如说使用二进制编码时，码元就是1或0.

2.信源、信道与信宿

下图为通信模型系统：

1. 信源：产生和发射数据的源头；
2. 信道：信号传输的媒介；
3. 信宿：接收数据的终点。

3.速率、波特与带宽

1. 波特率：又称码元传输速率，表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数，单位是波特；
2. 信息传输速率：又称信息速率、比特率，表示单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数，其与波特率之间的转换关系如下：
3. 带宽：单位时间从一点到另一点所能通过的“最高数据率”，单位为b/s。

2.奈奎斯特定理与香农定理

1.奈奎斯特定理

1. 码间串扰：具体的信道所能通过的频率范围是有限的。信号中的许多高频分量往往不能通过信道，否则在传输中会衰减，导致接收端收到的信号波形失去码元之间的信息界限，这种现象即为码间串扰。
2. 奈奎斯特定理（奈氏准则）：
   W为带宽，V为码元种类数。
   对于乃是准则有以下结论：
   1. 在任何信道中，码元数据传输速率是有上限的；
   2. 信道频带越宽，就可以使用更高的速率进行码元的有效传输；
   3. 奈氏准则对码元传输速率进行限制，但是并没有对一个码元可以携带的比特数进行限制。

2.香农定理

1. 香农定理给出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限数据传输速率。
   W为带宽，S/N为信噪比 = ，对于香农定理可以得出如下结论：
   1. 信道的带宽或信噪比越大，信息的极限传输速率越高；
   2. 对一定的传输带宽和信噪比，信息传输速率上限是确定的；
   3. 只要信息传输速率低于信道的极限传输速率，就能找到某种方法来实现无差错的传输；
   4. 实际信道能达到的传输速率是要低于极限传输速率的。

编码与调制

• 将数据变换为模拟信号的过程为调制，将数据变换为数字信号的过程称为编码。

1. 编码

1. 归零编码（RZ）：高电平代表1,，低电平代表0（或者相反），每个时钟周期均跳变到低电平，接收方根据跳变同步时钟；
2. 非归零编码（NRZ）：在归零编码的基础上不跳变归零，一个周期全部用来传输数据，不传输时钟信号，需要带有时钟线；
3. 反向非归零编码（NRZI）：信号反转代表0，信号保持不变代表1，可同步时钟信号；
4. 曼彻斯特编码：将一个码元分成两个想等的间隔，前一个间隔为高电平而后一个间隔为低电平表示码元1；反之则表示码元0。可同步时钟信号，且其所占的频带宽度为原始基带宽度的两倍。以太网使用的就是本编码。
5. 差分曼彻斯特编码：常用于局域网传输，若码元为1，则前半个码元电平与上一个码元的后半个码元的电平相同，若为0则相反，可进行时钟同步。

   待续