计算机网络考研辅导讲座(2、物理层) 50页PPT文档
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计算机网络考研辅导讲座(2、物理层)
0 数据
( a) AS K
( b) FS K π
( c) PS K( 绝对) +0
( d) PS K( 相对)
ω2
1 ω
ω1 0 +π
0
π
ω2
+0
0
π
ω1
+0
1 ω ω2 0 +π
0
π
ω1
+0
调频，频移键控FSK（Frequency Shift Keying）: 用载波频 率附近的两个不同频率来表示两个二进制值。
发送端
数 据
串行通信信道 (a)
接收端
传
发送端
接收端
输
b0
方
b1
式
b2 b3
b4
b5
b6
并 行 通 信 信 道
b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6
b7
b7
(b)
知识点归纳
发送
单向通道
接收
(a)
数
据
发送
接收
通
接收
双向通道
发送
信
模
(b)
式
发送
接收
双向通道
接收
发送
(c)
知识点归纳
SYN SYN
......
(b)FSK π
(c)PSK(绝对)
+0 (d)PSK(相对)
1 ω
ω1 0 +π
0
ω2 π +0
0
ω1 π +0
1 ω ω2 0 +π
0
ω1 π +0
知识点归纳
■ 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码
计算机网络培训ppt课件
大数据技术
大数据定义
大数据是指数据量巨大、复杂度高、处理速度快 的数据集合。
大数据处理流程
大数据处理流程包括数据采集、数据存储、数据 处理、数据分析和数据可视化等环节。
大数据应用场景
大数据应用场景包括商业智能、预测分析、社交 媒体分析、金融风控等。
物联网技术
物联网定义
物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，对任何物品进行普遍感知和连接，并进行信息交换，实现智能化识 别、定位、跟踪、监控和管理的一个网络。
07
计算机网络发展趋势 与新技术
云计算技术
云计算定义
云计算是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需 提供给计算机和其他设备。
云计算服务模式
云计算的服务模式包括基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（ SaaS）。
云计算优势
云计算具有弹性可扩展、高可用性、高可靠性、资源池化等优势。
无线局域网的适用场景
无线局域网适用于需要移动接入和灵活组网的场景，如企 业、学校和家庭等。
虚拟专用网络（VPN）
VPN概述
VPN的分类
VPN的安全性
VPN的应用场景
虚拟专用网络（VPN）是一种远 程访问技术，通过公共网络（如 Internet）建立加密通道，实现 远程用户对内部网络的访问。 VPN可以提供安全的远程接入、 数据传输和资源共享等服务。
网络设备配置与调试
配置IP地址
为网络设备分配唯一的IP地址，以便 在网络中进行通信。
配置网络掩码
确定网络设备的子网范围，以便在同 一网络内的设备能够相互通信。
配置默认网关
为网络设备指定默认的路由器，以便 将数据包转发到其他网络。
计算机网络知识精讲 第二章 物理层
第二章物理层(一) 通信基础1. 信道、信号、带宽、码元、波特、速率、信源与信宿等基本概念2. 奈奎斯特定理与香农定理3. 编码与调制4. 电路交换、报文交换与分组交换5. 数据报与虚电路(二) 传输介质1. 双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质2. 物理层接口的特性(三) 物理层设备1. 中继器2. 集线器2.1 通信基础2.1.1 信道、信号、带宽、码元、波特、速率、信源与信宿等基本概念（1）信道：向某一个方向传送信息的媒体。
（2）信号：数据的电磁或电气表现。
（3）带宽：媒介中信号可使用的最高频率和最低频率之差，或者说是频带的宽度，Hz；另一定义是信道中数据的传送速率，bps。
（4）码元：在使用时间域（简称时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。
（5）波特：单位时间内传输的码元数。
（6）比特率：单位时间内传输的比特数。
（7）信源（8）信宿计算机网络的性能计算1. 速率比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。
一个比特就是二进制数字中的一个1 或0。
速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。
速率的单位是b/s（bps），kb/s, Mb/s, Gb/s 等“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。
现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或b/s (bit/s)，bps。
更常用的带宽单位是千比每秒，即kb/s （103 b/s）兆比每秒，即Mb/s（106 b/s）吉比每秒，即Gb/s（109 b/s）太比每秒，即Tb/s（1012 b/s）请注意：在计算机界，K = 210 = 1024M = 220, G = 230, T = 240。
3. 时延(delay 或latency)传输时延（发送时延）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。
计算机网络ppt课件CH2物理层
13
计 算
2. 信道的最大数据传输率
第二章 物理层
机
奈魁斯特推导出无噪声有限带宽信道的最大数
网 据传输率公式：
络 与
最大数据传输率 = 2Hlog2V (bps)
应 任意信号通过一个带宽为Ｈ的低通滤波器，则每 用 秒采样2H次就能完整地重现该信号，信号电平分
为V级。
结论：依据奈奎斯特原理，超过带宽2倍的信号 采样频率并不能更好的表现原始信号
欧洲、中国使用E1线路
21
计
第二章 物理层
算
多个T1或E1线路的复用
机
网 • 一次群：T1 = 1.544M b/s
络
E1 = 2.048M b/s
与 • 二次群：T2 = T1 x 4 + … = 6.312M b/s
应
E2 = E1 x 4 + … = 8.848M b/s
用 • 三次群：T3 = T2 x 7 + … = 44.736M b/s
此公式表示的是理论上限，难以达到。
16
计
第二章 物理层
算 机 有关概念
网 波特率（baud）和比特率（bit/s）的关系： 络 波特率：信号每秒钟变化的次数，也称调制速率 与 比特率：每秒钟传送的二进制位数。
应 波特率与比特率的关系取决于信号值与比特位的关系
用
例：每个信号值可表示３位，则比特率是波特率的３倍 每个信号值可表示１位，则比特率和波特率相同 对于比特率为Ｂbps的信道，发送８位所需的时间为 8/B秒，若８位为一个周期Ｔ，则一次谐波的频率是： f1 = B/8 Hz
• 三个阶段
络
– 建立电路
与 应
– 传输数据 – 拆除电路 • 特点
计 算
2. 信道的最大数据传输率
第二章 物理层
机
奈魁斯特推导出无噪声有限带宽信道的最大数
网 据传输率公式：
络 与
最大数据传输率 = 2Hlog2V (bps)
应 任意信号通过一个带宽为Ｈ的低通滤波器，则每 用 秒采样2H次就能完整地重现该信号，信号电平分
为V级。
结论：依据奈奎斯特原理，超过带宽2倍的信号 采样频率并不能更好的表现原始信号
欧洲、中国使用E1线路
21
计
第二章 物理层
算
多个T1或E1线路的复用
机
网 • 一次群：T1 = 1.544M b/s
络
E1 = 2.048M b/s
与 • 二次群：T2 = T1 x 4 + … = 6.312M b/s
应
E2 = E1 x 4 + … = 8.848M b/s
用 • 三次群：T3 = T2 x 7 + … = 44.736M b/s
此公式表示的是理论上限，难以达到。
16
计
第二章 物理层
算 机 有关概念
网 波特率（baud）和比特率（bit/s）的关系： 络 波特率：信号每秒钟变化的次数，也称调制速率 与 比特率：每秒钟传送的二进制位数。
应 波特率与比特率的关系取决于信号值与比特位的关系
用
例：每个信号值可表示３位，则比特率是波特率的３倍 每个信号值可表示１位，则比特率和波特率相同 对于比特率为Ｂbps的信道，发送８位所需的时间为 8/B秒，若８位为一个周期Ｔ，则一次谐波的频率是： f1 = B/8 Hz
• 三个阶段
络
– 建立电路
与 应
– 传输数据 – 拆除电路 • 特点
计算机网络教程课件第2章 物理层
幅度调制（幅移键控ASK）
频率调制（频移键控FSK）
相位调制 （绝对相移键控和相对相移键控）
4．模拟数据的数字信号编码
• 常把模拟数据转换为数字信号来传输
➢因为数字信号传输具有失真小、误码率低、价 格低和传输速率高等特点
• 将模拟数据转换为数字信号最常见的方法：
➢脉 冲 编 码 调 制 PCM （ Pulse Code Modulation）技术
它包括3个步骤：采样、量化和编码
• PCM的理论基础是奈奎斯特（Nyquist）采样定 理：
➢若对连续变化的模拟信号进行周期性采样，只 要采样频率大于等于有效信号最高频率或其带 宽的两倍，则采样值便可包含原始信号的全部 信息，可以从这些采样中重新构造出原始信号。
➢基 带 同 轴 电 缆 （ 用 于 局 域 网 传 输 数 字 信 号 的 50Ω的粗缆和50Ω的细缆）
➢宽带同轴电缆（用于宽带传输模拟信号的75Ω 电缆）。
• 普通双绞线可以传输低频与中频信号，同轴电缆 可以传输低频到特高频信号，光纤可以传输可见 光信号
• 特点
2.2.3 光纤
1．光纤的通信原理
不归零码NRZ（non-return to zero）
• 可分为单极性不归零码和双极性不归零码
• 编码规则、判决门限、同步方式 • 计算机串口与调制解调器之间采用的是不归零码
0 10 1 00 1 1 0 1
(a) 0.5
判决门限
0
tБайду номын сангаас
0 10 1 00 1 1 0
(b)
0
t
归零码
• 可分为单极性归零码和双极性归零码 • 编码规则、同步方式、比较
雨天等气候的影响，信号将严重衰减
2计算机物理层
示例
2.2.4 信道的极限信息传输速率
n 香农(Shannon)用信息论的理论推导出了 带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的 极限、无差错的信息传输速率。
n 信道的极限信息传输速率 C 可表达为
n
C = W log2(1+S/N) b/s
n W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）； n S 为信道内所传信号的平均功率； n N 为信道内部的高斯噪声功率。
n 若 1 个码元只携带 1 bit 的信息量，则 “比特/秒”和“波特”在数值上相等。
n 若 1 个码元携带 n bit 的信息量，则 M Baud 的码元传输速率所对应的信息传 输速率为 M n b/s。
示例
n 如果有一个带宽为3KHz的理想低通信道 理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud 3KHz理想低通信道的最高码元传输速率 = 2(3K) bps = 6K bps = 6K b/s
输出信号波形 (失真不严重)
输入信号波形
输出信号波形 (失真严重)
传输速率
示例
奈氏(Nyquist)准则
理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud W 是理想低通信道的带宽，单位为赫(Hz)
能通过
0
W (Hz)
不能通过
频率(Hz)
n 每赫带宽的理想低通信道的最高码元传 输速率是每秒 2 个码元。
目的系统
输 源点 输 发送器
发送
传输 系统
入
入
的信号
信
数
息
据
接收器
终点
接收
输
输
的信号
出
出
数
信
据
息
几个术语
n 数据(data)——运送信息的实体。 n 信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。 n “模拟的”(analogous)——连续变化的。 n “数字的”(digital)——取值是离散数值。 n 调制——把数字信号转换为模拟信号的过程。 n 解调——把模拟信号转换为数字信号的过程。
计算机网络课件-2物理层
计算机网络（铁道出版社）第2章 物理层 第2页
2.1物理层概述
物理层需要做到： （1）为数据终端设备提供传送数据的通道
不管使用什么介质
（2）在数据通道上传输数据
数据的传输可有多种不同的需求，如串或并、同步或异步、单 向或双向、点到点还是点到多点等
物理层关心的是比特流在物理传输介质上的传输 环链电动葫芦【】
计算机网络（铁道出版社）第2章 物理层
第14页
2.2数据通信基础
（1）奈奎斯特定理
1924年，奈奎斯特给出了理想低通信道中（不考虑 噪声干扰）为了避免码间串扰，码元速率的极限 值（B）与信道带宽（H）的关系：
B=2H
由此可知，码元传输的速率是受限的，不能任意提高，实 际信道中，最高码元速率要比理想低通信道条件下得出 的数值小。 在码元传输速率最大时，可求出信道容量C
（1）基本的数字信 号编码方法
基本的数字信号编码方法 用不同的电压电平来表示两个二进制数字 （2）曼彻斯特编码 和差分曼彻斯特编码 单极性：电压或电流的有无分别表示1和0 （3）4B/5B编码 双极性：电压或电流的正负分别表示1和0 归零码：在码元周期内需要回到0电流 不归零码：在码元周期内不需要回到0电流
计算机网络（铁道出版社）第2章 物理层
第13页
2.2数据通信基础
信道容量代表信道传输数据的能力，即信道 的最大数据传输速率，单位为b/s。模拟信 道的最大数据传输速率是受模拟信道带宽 制约的，对于这个问题，奈奎斯特(H. Nyquist)和香农(C. Shanon)先后展开了研究， 并给出了两个著名的定理：奈奎斯特定理 和香农定理。
计算机网络（铁道出版社）第2章 物理层 第25页
计算机网络（铁道出版社）第2章 物理层
2.1物理层概述
物理层需要做到： （1）为数据终端设备提供传送数据的通道
不管使用什么介质
（2）在数据通道上传输数据
数据的传输可有多种不同的需求，如串或并、同步或异步、单 向或双向、点到点还是点到多点等
物理层关心的是比特流在物理传输介质上的传输 环链电动葫芦【】
计算机网络（铁道出版社）第2章 物理层
第14页
2.2数据通信基础
（1）奈奎斯特定理
1924年，奈奎斯特给出了理想低通信道中（不考虑 噪声干扰）为了避免码间串扰，码元速率的极限 值（B）与信道带宽（H）的关系：
B=2H
由此可知，码元传输的速率是受限的，不能任意提高，实 际信道中，最高码元速率要比理想低通信道条件下得出 的数值小。 在码元传输速率最大时，可求出信道容量C
（1）基本的数字信 号编码方法
基本的数字信号编码方法 用不同的电压电平来表示两个二进制数字 （2）曼彻斯特编码 和差分曼彻斯特编码 单极性：电压或电流的有无分别表示1和0 （3）4B/5B编码 双极性：电压或电流的正负分别表示1和0 归零码：在码元周期内需要回到0电流 不归零码：在码元周期内不需要回到0电流
计算机网络（铁道出版社）第2章 物理层
第13页
2.2数据通信基础
信道容量代表信道传输数据的能力，即信道 的最大数据传输速率，单位为b/s。模拟信 道的最大数据传输速率是受模拟信道带宽 制约的，对于这个问题，奈奎斯特(H. Nyquist)和香农(C. Shanon)先后展开了研究， 并给出了两个著名的定理：奈奎斯特定理 和香农定理。
计算机网络（铁道出版社）第2章 物理层 第25页
计算机网络（铁道出版社）第2章 物理层
计算机网络精讲教程—计算机考研专业课程PPT模板
第1章概 述
01 1-7互联网的核心 02 1-8计算机网络的
部分
类别
03 1-9计算机网络性 04 1-10计算机网络性
能指标（1）
能指标（2）
05 1-11计算机网络体 06 1-12开放系统的几
系结构
个概念
第1章概述
1-13实战— wireshark的安
装与使用
1-14五层模型 简介
1-15分层模型 的意义
1-16五层数据 封装
1-17习题操 练—选择题
1-18习题操 练—综合题
A
B
C
D
EHale Waihona Puke F02第2章物理层
第2章物理层
2-1物理层基础特性 2-2通信模型以及码元分析
2
0
2
0
感谢聆听
计算机网络精讲教程——计算机考研专
业
课
程
演讲人
202x-11-11
目录
01. 第1章概述 02. 第2章物理层
01
第1章概述
第1章概述
1-1课程介绍 1-2计算机网络的功能 1-3互联网概述 1-4实战—packettracer的安装 以及使用 1-5实战—网络搭建的模拟 1-6互联网的边缘部分 1-2计算机网络的功能 1-3互联网概述 1-4实战—PacketTracer的安装 以及使用
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(b)FSK π
(c)PSK(绝对)
+0 (d)PSK(相对)
1 ω
ω1 0 +π
0
ω2 π +0
0
ω1 π +0
1 ω ω2 0 +π
0
ω1 π +0
知识点归纳
■ 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码
曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码，都可以被用来从中间电平跳变中提取同步时钟 信号，这两种编码方式常用于局域网中，曼彻斯特编码用于以太网，差分曼彻斯特编码 用于令牌环网中。
1 ω
ω1 0 +π
0
ω2 π +0
0
ω1 π +0
1 ω ω2 0 +π
0
ω1 π +0
知识点归纳
调相，相移键控PSK（Phase Shift Keying）: 用载波的相位 移动来表示数据。信号相位与前面信号串同相的信号表示“0”， 信号相位与前面信号串反相的信号表示“1”。
0 数据
(a)ASK ω2
一个或多控 个制字符 数据字符控制字符
通
SYN字符
信
方
字节5 字节4 字节3 字节2
字节1
式 t
终止位 (逻辑 “0”)
b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
起始位 (逻辑 “1”)
知识点归纳
6)数据传输的几种方式——编码与调制：
模拟数据
放大器 调制器
模拟数据 数字数据
PCM 编码器
调制器
模拟信号 数字信号 模拟信号
3）编码——对每个舍入后的样本进行编码
2019/8/21
11
PCM-脉冲编码调制
采样之前要先 确定量化级别
0V 1V 001 010
2V 3V 4V 5V 011 100 101 110
6V 7V 111 000
原始信号
PAM脉冲
3.2
3.9 2.8
3.4
4.2
1.2
PCM 脉冲
3
4
3
（有量化误差）
一个信噪比为30db、带宽为3KHZ的信道若用于传送数据， 则不管使用多少级的信号电平，其最大数据传输速率 绝不可能高于3000log2(1+1000) bps.
知识点归纳
9) 多路复用技术及其分类（FDM、TDM、WDM、CDMA）： 多路复用技术就是把许多路信号在一个信道上同时传输的技术。频分多路复用
FDM和时分多路复用TDM是两种最常用的多路复用技术。
知识点归纳
1. 频分多路复用（ FDM）技术
•在一条通信线路设计多路通信信道; •每路信道的信号以不同的载波频率进行调制; •各个载波频率是不重叠的,那么一条通信线路就可以同时独立地传输多路信号
∴每路PCM信号的速率 = 64000bps
2019/8/21
13Βιβλιοθήκη 知识点归纳7) 信道极限传输速率——无噪信道容量
1.尼奎斯特（H.Nyquist)定理 无噪声理想低通信道下的最大传输速率
最大传R 输 max速 2H 率 Ba/usd
（H为理想低通信道的带宽，Baud/s 成为波特率或者码率）
信道的最大数据速率
信噪比:S信号功率，N噪声功率
最大数据 Rm 传 a xH 输 lo2速 (g1N S 率 )b/s
※香农定理说明了在热噪声的信道上的极限信息传输速率, 当用此速率进行传输时,可以做到不产生差错. ※在实际信道中,不仅受到热噪声的影响,而且还要受到各 种脉冲干扰和在传输中产生的失真等.
例： 分贝( db)： 10lo1g0(S/N)
脉冲编码调制方法
采样定理： 如果连续变化的模拟信号最高频率为F，若以 2F的采样频率对其采样，则采样得到的离散信 号序列就能完整地恢复出原始信号。
语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转换 成数字信号。这需要经过三个步骤：
1）采样——按一定间隔对语音信号进行采样
2）量化——对每个样本舍入到量化级别上
发送端
数 据
串行通信信道 (a)
接收端
传
发送端
接收端
输
b0
方
b1
式
b2 b3
b4
b5
b6
并 行 通 信 信 道
b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6
b7
b7
(b)
知识点归纳
发送
单向通道
接收
(a)
数
据
发送
接收
通
接收
双向通道
发送
信
模
(b)
式
发送
接收
双向通道
接收
发送
(c)
知识点归纳
SYN SYN
......
由于信号的传输速率受尼奎斯特定理的约束,所以要提高信 息的传输速率,就必须设法使每一个电压信号能携带更多个 比特的信息量.这就需要采用多元制的调制方法.
1 001 011 二进制数据波形
判别电平 +3 00 1011 +1 0 -1
四进-3制数据波形
00 01
判别电平
信道的最大数据速率
2.香农定理(1948)
调相，相移键控PSK（Phase Shift Keying）: 用载波的相位
知识点归纳
调频，频移键控FSK（Frequency Shift Keying）: 用载波频 率附近的两个不同频率来表示两个二进制值。
0 数据
(a)ASK
(b)FSK π
( c) PS K( 绝对)
ω2
+0 ( d) PS K( 相对)
3
4
1
011 100 011 011 001 100
2019/8/21 PCM 输出 011100011011001100 12
PCM-脉冲编码调制
采样时钟 PAM 信号
PCM 信号
模拟话音
采样电路
量化和编码
声数音字化
--话音信道带宽<4KHz
--采样时钟频率：8KHz (> 2倍话音最大频率) --量化级数：256级 (8位二进制码表示) --数据率：8000次/s*8bit = 64Kb/s
数字数据
数字 发送器
数字信号
■ PCM（脉冲编码调制）、采样、量化、编码（采样定理及其计算 ） ■ AM(ASK), FM(FSK)，PM(PSK) ■ 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码 , NRZ
知识点归纳
调幅，幅移键控ASK（Amplitude Shift Keying）: 用载波的 不同振幅来表示不同的二进制值，如用载波的有无分别表示“1” 和“0”。
0 数据
( a) AS K
( b) FS K π
( c) PS K( 绝对) +0
( d) PS K( 相对)
ω2
1 ω
ω1 0 +π
0
π
ω2
+0
0
π
ω1
+0
1 ω ω2 0 +π
0
π
ω1
+0
调频，频移键控FSK（Frequency Shift Keying）: 用载波频 率附近的两个不同频率来表示两个二进制值。
第二讲：物理层
知识点归纳
（一）通信基础
1) 数据传输方式：串行传输、并行传输 2) 通信模式：单工通信、半双工通信、全双工通信 3) 通信方式：同步通信、异步通信 4) 信道：表示想某一个方向传送信息的媒体。可分为
数字信道、模拟信道 5) 信息、数据、信号
知识点归纳
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
(c)PSK(绝对)
+0 (d)PSK(相对)
1 ω
ω1 0 +π
0
ω2 π +0
0
ω1 π +0
1 ω ω2 0 +π
0
ω1 π +0
知识点归纳
■ 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码
曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码，都可以被用来从中间电平跳变中提取同步时钟 信号，这两种编码方式常用于局域网中，曼彻斯特编码用于以太网，差分曼彻斯特编码 用于令牌环网中。
1 ω
ω1 0 +π
0
ω2 π +0
0
ω1 π +0
1 ω ω2 0 +π
0
ω1 π +0
知识点归纳
调相，相移键控PSK（Phase Shift Keying）: 用载波的相位 移动来表示数据。信号相位与前面信号串同相的信号表示“0”， 信号相位与前面信号串反相的信号表示“1”。
0 数据
(a)ASK ω2
一个或多控 个制字符 数据字符控制字符
通
SYN字符
信
方
字节5 字节4 字节3 字节2
字节1
式 t
终止位 (逻辑 “0”)
b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
起始位 (逻辑 “1”)
知识点归纳
6)数据传输的几种方式——编码与调制：
模拟数据
放大器 调制器
模拟数据 数字数据
PCM 编码器
调制器
模拟信号 数字信号 模拟信号
3）编码——对每个舍入后的样本进行编码
2019/8/21
11
PCM-脉冲编码调制
采样之前要先 确定量化级别
0V 1V 001 010
2V 3V 4V 5V 011 100 101 110
6V 7V 111 000
原始信号
PAM脉冲
3.2
3.9 2.8
3.4
4.2
1.2
PCM 脉冲
3
4
3
（有量化误差）
一个信噪比为30db、带宽为3KHZ的信道若用于传送数据， 则不管使用多少级的信号电平，其最大数据传输速率 绝不可能高于3000log2(1+1000) bps.
知识点归纳
9) 多路复用技术及其分类（FDM、TDM、WDM、CDMA）： 多路复用技术就是把许多路信号在一个信道上同时传输的技术。频分多路复用
FDM和时分多路复用TDM是两种最常用的多路复用技术。
知识点归纳
1. 频分多路复用（ FDM）技术
•在一条通信线路设计多路通信信道; •每路信道的信号以不同的载波频率进行调制; •各个载波频率是不重叠的,那么一条通信线路就可以同时独立地传输多路信号
∴每路PCM信号的速率 = 64000bps
2019/8/21
13Βιβλιοθήκη 知识点归纳7) 信道极限传输速率——无噪信道容量
1.尼奎斯特（H.Nyquist)定理 无噪声理想低通信道下的最大传输速率
最大传R 输 max速 2H 率 Ba/usd
（H为理想低通信道的带宽，Baud/s 成为波特率或者码率）
信道的最大数据速率
信噪比:S信号功率，N噪声功率
最大数据 Rm 传 a xH 输 lo2速 (g1N S 率 )b/s
※香农定理说明了在热噪声的信道上的极限信息传输速率, 当用此速率进行传输时,可以做到不产生差错. ※在实际信道中,不仅受到热噪声的影响,而且还要受到各 种脉冲干扰和在传输中产生的失真等.
例： 分贝( db)： 10lo1g0(S/N)
脉冲编码调制方法
采样定理： 如果连续变化的模拟信号最高频率为F，若以 2F的采样频率对其采样，则采样得到的离散信 号序列就能完整地恢复出原始信号。
语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转换 成数字信号。这需要经过三个步骤：
1）采样——按一定间隔对语音信号进行采样
2）量化——对每个样本舍入到量化级别上
发送端
数 据
串行通信信道 (a)
接收端
传
发送端
接收端
输
b0
方
b1
式
b2 b3
b4
b5
b6
并 行 通 信 信 道
b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6
b7
b7
(b)
知识点归纳
发送
单向通道
接收
(a)
数
据
发送
接收
通
接收
双向通道
发送
信
模
(b)
式
发送
接收
双向通道
接收
发送
(c)
知识点归纳
SYN SYN
......
由于信号的传输速率受尼奎斯特定理的约束,所以要提高信 息的传输速率,就必须设法使每一个电压信号能携带更多个 比特的信息量.这就需要采用多元制的调制方法.
1 001 011 二进制数据波形
判别电平 +3 00 1011 +1 0 -1
四进-3制数据波形
00 01
判别电平
信道的最大数据速率
2.香农定理(1948)
调相，相移键控PSK（Phase Shift Keying）: 用载波的相位
知识点归纳
调频，频移键控FSK（Frequency Shift Keying）: 用载波频 率附近的两个不同频率来表示两个二进制值。
0 数据
(a)ASK
(b)FSK π
( c) PS K( 绝对)
ω2
+0 ( d) PS K( 相对)
3
4
1
011 100 011 011 001 100
2019/8/21 PCM 输出 011100011011001100 12
PCM-脉冲编码调制
采样时钟 PAM 信号
PCM 信号
模拟话音
采样电路
量化和编码
声数音字化
--话音信道带宽<4KHz
--采样时钟频率：8KHz (> 2倍话音最大频率) --量化级数：256级 (8位二进制码表示) --数据率：8000次/s*8bit = 64Kb/s
数字数据
数字 发送器
数字信号
■ PCM（脉冲编码调制）、采样、量化、编码（采样定理及其计算 ） ■ AM(ASK), FM(FSK)，PM(PSK) ■ 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码 , NRZ
知识点归纳
调幅，幅移键控ASK（Amplitude Shift Keying）: 用载波的 不同振幅来表示不同的二进制值，如用载波的有无分别表示“1” 和“0”。
0 数据
( a) AS K
( b) FS K π
( c) PS K( 绝对) +0
( d) PS K( 相对)
ω2
1 ω
ω1 0 +π
0
π
ω2
+0
0
π
ω1
+0
1 ω ω2 0 +π
0
π
ω1
+0
调频，频移键控FSK（Frequency Shift Keying）: 用载波频 率附近的两个不同频率来表示两个二进制值。
第二讲：物理层
知识点归纳
（一）通信基础
1) 数据传输方式：串行传输、并行传输 2) 通信模式：单工通信、半双工通信、全双工通信 3) 通信方式：同步通信、异步通信 4) 信道：表示想某一个方向传送信息的媒体。可分为
数字信道、模拟信道 5) 信息、数据、信号
知识点归纳
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0