物理层(三)

TCP/IP 系列文章

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物理层(三)
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TCP与UDP(七)

数据通信系统模型

数据通信的模型,是信息从信源(源点、发送器)通过传输系统传达到信宿(接收器,终点)。具体模型如下图所示:


数据通信系统模型

关于信号

信号分为模拟信号和数字信号,模拟信号是连续的,数字信号是离散的,远距离传递时由于衰减的作用数字信号保真性要强于模拟信号。

关于信道

信道是用来表示向某一个方向传送信息的媒体,一般有三种形式:单工通信(单向通信信道)、半双工通信(双向交替通信,可以实现双向通信,但是不能同时进行)和全双工通信。

信道复用技术可以分为频分复用,时分复用和统计时分复用,频分复用是不用的用户通信占用信道的不同带宽(频率),时分复用则是不同的用户占用信道的不用时间,统计时分复用则是针对时分复用的低效率的改进。

频分复用(a)和时分复用(b)
统计时分复用原理图

关于传输介质

传输介质可以分为导向和非导向,无线即为非导向。

解调器

模型中之所以有调制解调器,是因为信源发出的基带信号往往包含有较多的低频成分,甚至有直流成分,而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量,为了解决这一问题,需要调制去调频、调幅和调相。

码元传输速率

对于数字信号的波形形式来说,每个波形称为一个码元。一般来说,码元的传输速率越高,信号传输的距离越远,噪声干扰越大,传输媒体质量越差,则接收端的波形的失真就越严重。为了避免码间串扰,Nyquist 在1924年推导出了著名的奈式准则,其最重要的结论:在任何信道中,码元传输的速率是有上限的,传输速率超过此上限,就会出现严重的码间串扰问题,使接收端对码元的识别成为不可能。

信道极限传输速率

信道的极限传输速率 C = W log2(1 + S/N),其中 W 是信道的带宽,S 为信道内所传信号的平均功率,N 为信道内部的搞死噪声功率 。该公式表明,信噪比越大,信息的极限传输速率越高。当 W 和信噪比达到一定值时,如果想再给提高信息传输率,就只有设计编码,比如分别表示1010的不同组合,从而实现信息传输速率的增加。

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