四、信号类型
1 . 基带信号 ( 基带传输 ) : 将 数字信号 0 00 和 1 11 使用不同的电压表示 , 然后再送到 数字信道 上去传输 ;
"基带信号" 来源 : 基带信号 是 来自 信源 的 信号 , 计算机输出的 文字 , 图像 等数据信号都是基带信号 ;
基带信号 直接表达要传输的信息的信号 ;
基带信号 在 数字信道上传输 , 称为 基带传输 ;
2 . 宽带信号 ( 宽带传输 ) : 将 基带信号 进行 调制 后 , 形成 频分复用 模拟信号 , 再送到 模拟信道 上传输 ;
载波调制 : 基带信号 经过 载波调制 后 , 将 信号 频率范围 移动到 较高频段 , 以便于在 信道 中传输 ;
宽带信号 在 模拟信道上传输 , 称为 宽带传输 ;
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 编码与调制 ( 基带信号 | 宽带信号 | 编码 | 调制 )
五、编码 与 调制
1 . 编码 与 调制
编码 : 将 数据 转为 数字信号 , 称为 “编码” ;
调制 : 将 数据 转为 模拟信号 , 称为 “调制” ;
数字数据 编码 : 使用 数字发送器 编码为 数字信号 ;
数字数据 调制 : 使用 调制器 调制为 模拟信号 ;
模拟数据 编码 : 是哦用 PCM 编码器 编码为 数字信号 ;
模拟数据 调制 : 使用 放大器调制器 调制为 模拟信号 ; ( 将低频信号调制成高频信号 )
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 编码与调制 ( 基带信号 | 宽带信号 | 编码 | 调制 )
2 . 数字数据编码为数字信号 :
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 编码 ( 数字数据 编码 数字信号 | 非归零编码 | 归零编码 | 反向不归零编码 | 曼彻斯特编码 | 差分曼彻斯特编码 | 4B/5B 编码 )
3 . 模拟数据编码为数字信号 :
PCM 编码过程主要有三个步骤 :
① 抽象
② 量化
③ 编码
采样定理 : 为了使所有的离散信号 , 能够 不失真地代表 被抽样的模拟数据 , 需要使用 采样定理 :
f 采 样 频 率 ≥ 2 f 信 号 最 高 频 率 f_{采样频率} \geq 2f_{信号最高频率}
f
采样频率
≥2f
信号最高频率
采样定理 规定了 采样频率 必须 大于等于 信号最高频率的 2 22 倍 ;
一个采样周期内有两个值 , 就可以还原正弦波 ;
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 编码 ( 模拟信号 编码为 数字信号 | 音频信号 PCM 编码 | 抽样 | 量化 | 编码 | 采样定理 )
4 . 数字信号编码为模拟信号
数字数据调制 技术 :
① 调制 : 发送端 将 数字信号 转为 模拟信号 ;
② 解调 : 接收端 将 模拟信号 转为 数字信号 ;
调制 技术 :
调幅
调频
调相
5 . 数字信号编码为模拟信号 计算示例
调幅 + 调相 结合在一起使用的调制方法 是 QAM 调制 ;
QAM 调制示例 :
信道波特率 : 1200 12001200 Baud ;
相位个数 : 4 44 个
振幅个数 : 4 44 种
计算信息传输速率 ? ??
计算过程
先计算每个码元携带的信息量 : 调相 + 调幅 结合使用 ; 有以下两种理解方式 ;
每个码元有 4 44 个相位 , 每个相位可以有 4 44 种振幅 , 那么每个码元有 4 × 4 = 16 4 \times 4 = 164×4=16 种不同的取值 ;
每个码元有 4 44 个振幅 , 每个振幅可以有 4 44 种相位 , 那么每个码元有 4 × 4 = 16 4 \times 4 = 164×4=16 种不同的取值 ;
使用奈氏准则计算信息传输速率 :
奈氏准则计算公式为 : 理 想 低 通 信 道 信 息 极 限 传 输 速 率 = 2 W l o g 2 V 比 特 / 秒 理想低通信道信息极限传输速率 = 2 W log_2V \ 比特/秒理想低通信道信息极限传输速率=2Wlog
2
V 比特/秒
2 W 2W2W 是码元速率 , W WW 是带宽 , 其中码元速率已经给出 , 是 1200 波特 , 直接使用即可 , 这里计算下每个源码携带的信息量 , 是 l o g 2 16 = 4 log_216 = 4log
2
16=4 比特 ;
计算过程 : 2 W l o g 2 V = 1200 × l o g 2 16 = 4800 b / s 2W log_2V = 1200 \times log_216 = 4800 b/s2Wlog
2
V=1200×log
2
16=4800b/s
信息传输速率是 4800 b / s 4800 b/s4800b/s ;
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 调制 ( 数字数据 调制 模拟信号 | 调幅 | 调频 | 调相 | 调幅 + 调相 QAM | 计算示例 | 模拟信号 调制为 模拟信号 )
六、奈氏准则 ★★
1 . 奈氏准则 用于 限制 码元传输速率 上限 , 单位是 波特 ;
公式如下 :
理 想 低 通 信 道 码 元 极 限 传 输 速 率 = 2 W 波 特 理想低通信道码元极限传输速率 = 2 W \ 波特
理想低通信道码元极限传输速率=2W 波特
信息传输速率 上限计算 , 单位是 比特/秒 ;
公式如下 :
理 想 低 通 信 道 信 息 极 限 传 输 速 率 = 2 W l o g 2 V 比 特 / 秒 理想低通信道信息极限传输速率 = 2 W log_2V \ 比特/秒
理想低通信道信息极限传输速率=2Wlog
2
V 比特/秒
V VV 指的是 码元的离散值个数 ;
W WW 指的是 信道带宽 , 单位 赫兹 ( H z HzHz ) ;
2 . “奈氏准则” 计算示例
无噪声情况下 , 信道带宽为 3000 H z 3000 \ Hz3000 Hz , 采用 4 44 个相位 , 每个相位有 4 44 种振幅 QAM 调制技术 , 计算 最大数据传输率 ? ??
该调制技术是 调相 和 调幅 结合在一起 , 每个码元信号有 4 × 4 = 16 4 \times 4 = 164×4=16 种变化 ; 也就是每个码元有 l o g 2 16 = 4 log_2{16} = 4log
2
16=4 比特的数据量
计算过程如下 :
理 想 低 通 信 道 信 息 极 限 传 输 速 率 = 2 W l o g 2 V 比 特 / 秒 理想低通信道信息极限传输速率 = 2 W log_2V \ 比特/秒
理想低通信道信息极限传输速率=2Wlog
2
V 比特/秒
= 2 × 3000 × l o g 2 16 = 2 \times 3000 \times log_216
=2×3000×log
2
16
= 2 × 3000 × 4 = 24000 比 特 / 秒 = 2 \times 3000 \times 4 = 24000 \ 比特/秒
=2×3000×4=24000 比特/秒
参考博客 : 【计算机网络】物理层 : 奈氏准则 ( 失真 | “失真“ 影响因素 | 码间串扰 | 奈奎斯特定理 | 码元极限传输速率 | 信息极限传输速率 | 奈氏准则计算示例 )★
