第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)
一谓谦、數(shù)據(jù)通信基本概念
1. 消息：人類能夠感知的描述稱為消息。
2. 信息：信息是對(duì)事物狀態(tài)或存在方式的不確定性表述贪婉，反粥。
3. 通信：本質(zhì)就是在一點(diǎn)精確或近似地再生出另一點(diǎn)的信息。
4. 通信系統(tǒng)：能夠?qū)崿F(xiàn)通信功能的各種技術(shù)疲迂、設(shè)備和方法的總體才顿。
5. 信號(hào)：通信系統(tǒng)中，在傳輸通道中傳播的尤蒿。
6. 數(shù)據(jù)：對(duì)客觀事物的性質(zhì)以及相互關(guān)系等進(jìn)行記載的及其組合郑气。
7. 信道：信道是以傳輸介質(zhì)為基礎(chǔ)的信號(hào)通道。
（數(shù)據(jù)是以符號(hào)進(jìn)行記載腰池，在輸過程要把符號(hào)轉(zhuǎn)為信號(hào)進(jìn)行傳輸）
二尾组、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型
1. 通信系統(tǒng)的構(gòu)成
????信源、發(fā)送設(shè)備示弓、信道讳侨、接收設(shè)備、信宿和噪聲源等部分奏属。
? ??信源：產(chǎn)生數(shù)據(jù)
? ??信宿：接收數(shù)據(jù)
? ??發(fā)送設(shè)備：將數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼跨跨、調(diào)制轉(zhuǎn)換成特定形式的信號(hào)。
? ??接收設(shè)備：將接收的信號(hào)解調(diào)拍皮、解碼還原成原來的數(shù)據(jù)歹叮，再發(fā)送給信宿跑杭。
2. 模擬通信
????模擬信號(hào)：信號(hào)的因變量是的。
3. 數(shù)字通信
????數(shù)字信號(hào)：因變量是的咆耿。
4. 數(shù)據(jù)通信方式
? ? 1）單向通信（單工）德谅、雙向交替通信（半雙工）和雙向同時(shí)通信（全雙工）；
? ? 2）并行通信和串行通信萨螺；
????3）異步通信和同步通信窄做。
5. 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的功能
? ? 1）信道利用；
? ? 2）接口及信號(hào)產(chǎn)生慰技；
????3）同步椭盏；（對(duì)發(fā)送方和接收方來說）
? ? 4）差錯(cuò)檢測與糾正；
? ? 5）尋址與路由吻商；（主要在數(shù)據(jù)鏈路上）
? ? 6）網(wǎng)絡(luò)管理掏颊；
? ? 7）安全保證。
第二節(jié) 物理介質(zhì)
一艾帐、導(dǎo)引型傳輸介質(zhì)（
）
1. 架空明線
????架空明線是指平行且相互分離或絕緣的乌叶，通常采用銅線或鋁線等金屬導(dǎo)線。
2. 雙絞線
????兩根相互絕緣的銅線并排絞合在一起柒爸，減小對(duì)相鄰導(dǎo)線的電磁干擾准浴。
? ??屏蔽雙絞線STP：屏蔽層可以防止外界的電磁干擾
? ??非屏蔽雙絞線UTP：成本低，所以以太網(wǎng)用得比較多
????【問題】為什么雙絞線會(huì)減少電磁的干擾捎稚？
????由物理學(xué)的電磁感應(yīng)原理：電流的變化會(huì)導(dǎo)致磁場的變化乐横，磁場的變化會(huì)產(chǎn)生電流導(dǎo)致電流的變化。雙絞線是兩根銅線絞合在一起今野，一根導(dǎo)線上的電流變化會(huì)產(chǎn)生磁場葡公，而磁場可能會(huì)發(fā)生變化，磁場的變化會(huì)引起另一根導(dǎo)線產(chǎn)生感應(yīng)電流条霜，從而影響另一根導(dǎo)線的電流傳輸匾南。所以兩個(gè)導(dǎo)線纏繞在一起，雖然會(huì)還有電磁感應(yīng)蛔外，但電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流有正有反可以互相抵消。
? ??優(yōu)點(diǎn)：傳輸率較高
? ??缺點(diǎn)：抗電磁干擾能力差
3. 同軸電纜
????抗電磁干擾性好溯乒。
????現(xiàn)主要用于頻帶傳輸夹厌，如有線電視。
4. 光纖
????基本原理是利用裆悄。
? ? 優(yōu)點(diǎn)：通信容量大矛纹、距離遠(yuǎn)、抗電磁干擾性能好光稼、保密性好或南。
????缺點(diǎn)：因?yàn)橛玫氖遣ＡЮw維孩等，所以比較脆，使用過程容易斷裂采够；使用的接頭和安裝需要專門的設(shè)備和技術(shù)
????多模光纖和單模光纖肄方。
? ? 多模光纖性能差，因?yàn)槿肷浣嵌鹊牟煌瓷涞穆穭趴赡懿煌虐缘竭_(dá)接收端的光是發(fā)散的权她，有多種模式，所以性能差逝薪；當(dāng)光纖的直徑細(xì)到一定程度時(shí)隅要，就不再全反射前進(jìn)，而是沿著直線傳輸董济，接收端收到的信號(hào)就比較集中步清，所以單模光纖性能較好。
二虏肾、非導(dǎo)引型傳輸介質(zhì)（
）
1. 地波傳播
? ? 低頻信號(hào)廓啊，沿地球表面?zhèn)鞑ァＨ鐝V播询微。
2. 天波傳播
????較高頻信號(hào)崖瞭，利用電離層的反射傳播。
3. 視線傳播
????高頻信號(hào)撑毛，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直線傳播书聚，中繼傳輸。
第三節(jié) 信道與信道容量
一藻雌、信道分類與模型
狹義信道：信道傳輸介質(zhì)
廣義信道：信號(hào)傳輸介質(zhì)和通信系統(tǒng)的一些變換裝置雌续。
1. 調(diào)制信道：信號(hào)從調(diào)制器的輸出端傳輸?shù)浇庹{(diào)器的輸入端經(jīng)過的部分。
2. 編碼信道：數(shù)字信號(hào)由編碼器輸出端傳輸?shù)阶g碼器輸入端經(jīng)過的部分胯杭。
二驯杜、信道傳輸特性
1. 恒參信道：各種有線信道和部分無線信道，傳輸特性變化小做个、緩慢鸽心，如微波視線傳播鏈路和衛(wèi)星鏈路等。
? ? 1）對(duì)信號(hào)幅值產(chǎn)生固定的衰減居暖；
? ? 2）對(duì)信號(hào)輸出產(chǎn)生固定的時(shí)延顽频。
2. 隨參信道：傳輸特性隨時(shí)間隨機(jī)快速變化。
? ? 1）信號(hào)的傳輸衰減隨時(shí)間隨機(jī)變化太闺；
? ? 2）信號(hào)的傳輸時(shí)延隨時(shí)間隨機(jī)變化糯景；
? ? 3）存在多徑傳播現(xiàn)象。
三、信道容量
信道容量是指信道無差錯(cuò)傳輸信息的最大平均信息速率蟀淮。
1. 連續(xù)信道容量
????理想無噪聲信道的信道容量最住，奈奎斯特公式：
? ??????????????????
? ? ：帶寬
? ? ：信號(hào)碼源的狀態(tài)數(shù)
? ? 有噪聲連續(xù)信道的信道容量，:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ：信號(hào)的功率
? ? ：噪聲的功率
? ??：信噪比
? ? 【例題】已知某信道帶寬為8kHz怠惶，信噪比為30dB涨缚，試求該信道的信道容量C。
? ? 【答案】約80kbps甚疟。
? ? 【解析】用分貝（dB）作為度量單位時(shí)：
? ? ? ?
? ? ? ? 本題中也就是：
? ? ? ? 則仗岖，代入香農(nóng)公式得：
? ??????
2. 離散信道容量
第四節(jié) 基帶傳輸
一、基帶傳輸基本概念
模擬基帶信號(hào)：模擬信源發(fā)出的原始電信號(hào)览妖。
數(shù)字基帶信號(hào)：數(shù)字信源發(fā)出的基帶信號(hào)轧拄。
模擬基帶信號(hào)可以通過信源編碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號(hào)。
基帶傳輸：直接在信道中傳送基帶信號(hào)讽膏。
數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)：
二檩电、數(shù)字基帶傳輸編碼
信號(hào)碼型：
????1. 單機(jī)不歸零碼
????2. 雙擊不歸零碼
????3. 單機(jī)歸零碼
????4. 雙擊歸零碼
????5. 差分碼（1. 如果信號(hào)是1的話，前一個(gè)是0電平府树，那么1就是正電平俐末；若前一個(gè)是1的話就產(chǎn)生跳變，前一個(gè)1為正電平奄侠，后一個(gè)1就0電平卓箫；2. 如果信號(hào)是0的話就和前面保持一致）
基帶傳輸碼型：
????1. AMI碼——信號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼
????????零電平編碼二進(jìn)制信息0，二進(jìn)制信息1（傳號(hào)）則交替用正電平和負(fù)電平表示垄潮。
? ? ? ? （1信號(hào)交替烹卒，如第一個(gè)1是正電平，即使中間是0弯洗，第二個(gè)1就為負(fù)電平）
????2. 雙相碼——曼徹斯特碼
????????正（高）電平跳到負(fù)（低）電平表示1旅急，負(fù)電平跳到正電平表示0.
????3. 米勒碼
????4. CMI碼
????5. nBmB碼
????6. nBmT碼
? ? 【例題】用雙相碼和差分雙相碼對(duì)進(jìn)行編碼。
? ? 【答案】雙相碼：1（正到負(fù)）牡整，0（負(fù)到正）
? ? 差分雙相碼：1（起始跳變）藐吮，0（起始無跳變）
第五節(jié) 頻帶傳輸
一、頻帶傳輸基本概念
1. 數(shù)字調(diào)制
????利用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波信號(hào)的某些特征參量逃贝，使載波信號(hào)的這些參量的變化反映數(shù)字基帶信號(hào)的信息谣辞，進(jìn)而將數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字通帶信號(hào)的過程。
2. 鍵控法
利用兩種不同的幅值沐扳、頻率或相位來分別表示0或1潦闲。
二、頻帶傳輸中的三種調(diào)制方式
1. 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制
? ? 1）二進(jìn)制鍵控
? ? 2）二進(jìn)制鍵控
? ? 3）二進(jìn)制鍵控
? ? 4）二進(jìn)制鍵控
2. 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制
3. 正交幅值調(diào)制QAM
二進(jìn)制鍵控：載波信號(hào)幅值隨基帶信號(hào)變化
二進(jìn)制鍵控：隨基帶信號(hào)變化而選擇不同頻率載波信號(hào)迫皱，1：選取高頻率的載波? ?0：選取低頻率的載波
二進(jìn)制鍵控：載波信號(hào)相位隨基帶信號(hào)變化，1：相位變化? ?0：相位不變
二進(jìn)制鍵控：基帶信號(hào)控制相鄰碼元載波相對(duì)相位是否變化，1：相對(duì)相位改變? ? 0：相對(duì)相位不變（相位是相對(duì)于前一組信號(hào)）
第六節(jié) 物理層接口規(guī)程
一卓起、物理層接口概述
物理層接口的四大特性和敬，分別為機(jī)械特性、電氣特性戏阅、功能特性以及規(guī)程特性昼弟。
物理層接口規(guī)范定義DTE和DCE之間的接口特性。
：數(shù)據(jù)終端設(shè)備
：數(shù)據(jù)電路端設(shè)備
二奕筐、物理層接口特性
1. 機(jī)械特性
????通信實(shí)體間硬件連接接口的機(jī)械特點(diǎn)舱痘。
2.?電氣特性
????在物理連接上，導(dǎo)線的電氣連接及有關(guān)電路的特性离赫。
3. 功能特性
????物理接口各條信號(hào)線的用途
4. 規(guī)程特性
????通信協(xié)議芭逝，指明利用接口傳輸比特流的全過程，以及各項(xiàng)用于傳輸?shù)氖录l(fā)生的合法順序渊胸。
小結(jié)
本文主要介紹了物理層功能旬盯、數(shù)據(jù)通信概念及系統(tǒng)模型、物理介質(zhì)翎猛、信道與信道容量胖翰、基帶傳輸、頻帶傳輸切厘、物理接口規(guī)程等內(nèi)容萨咳。
回顧：
1. 信道容量；
2. 基帶傳輸編碼疫稿；
3. 頻帶傳輸與調(diào)制技術(shù)培他。
