【计算机网络】物理层 : 总结 ( 物理层特性 | 码元速率 | 通信方式 | 数据传输方式 | 信号类型 | 编码与调制 | 奈氏准则 | 香农定理 | 传输介质 | 物理层设备 ) ★★★(二)

本文涉及的产品
数据传输服务 DTS,数据迁移 small 3个月
推荐场景:
MySQL数据库上云
数据传输服务 DTS,数据同步 1个月
简介: 【计算机网络】物理层 : 总结 ( 物理层特性 | 码元速率 | 通信方式 | 数据传输方式 | 信号类型 | 编码与调制 | 奈氏准则 | 香农定理 | 传输介质 | 物理层设备 ) ★★★(二)

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 )★




相关实践学习
RocketMQ一站式入门使用
从源码编译、部署broker、部署namesrv,使用java客户端首发消息等一站式入门RocketMQ。
Sqoop 企业级大数据迁移方案实战
Sqoop是一个用于在Hadoop和关系数据库服务器之间传输数据的工具。它用于从关系数据库(如MySQL,Oracle)导入数据到Hadoop HDFS,并从Hadoop文件系统导出到关系数据库。 本课程主要讲解了Sqoop的设计思想及原理、部署安装及配置、详细具体的使用方法技巧与实操案例、企业级任务管理等。结合日常工作实践,培养解决实际问题的能力。本课程由黑马程序员提供。
目录
相关文章
|
16天前
|
网络协议 C语言 网络架构
计算机网络——数据链路层-点对点协议(组成部分、PPP帧格式、透明传输、差错检测、工作状态)
计算机网络——数据链路层-点对点协议(组成部分、PPP帧格式、透明传输、差错检测、工作状态)
41 7
|
16天前
|
缓存
计算机网络——数据链路层-可靠传输的实现机制:回退N帧协议GBN(无差错情况、累积确认、有差错情况、发送窗口尺寸)
计算机网络——数据链路层-可靠传输的实现机制:回退N帧协议GBN(无差错情况、累积确认、有差错情况、发送窗口尺寸)
14 0
计算机网络——数据链路层-可靠传输的实现机制:回退N帧协议GBN(无差错情况、累积确认、有差错情况、发送窗口尺寸)
|
16天前
|
缓存
计算机网络——数据链路层-可靠传输的实现机制:选择重传协议SR(介绍、工作原理、窗口尺寸、题目练习)
计算机网络——数据链路层-可靠传输的实现机制:选择重传协议SR(介绍、工作原理、窗口尺寸、题目练习)
18 0
|
16天前
|
缓存 网络架构
计算机网络——数据链路层-可靠传输的实现机制:停止-等待协议SW(确认与否认、超时重传等,信道利用率及相关练习题)
计算机网络——数据链路层-可靠传输的实现机制:停止-等待协议SW(确认与否认、超时重传等,信道利用率及相关练习题)
35 0
|
16天前
|
网络协议 网络架构
计算机网络——数据链路层-可靠传输的基本概念(可靠传输服务、不可靠传输服务,分组丢失、分组失序、分组重复)
计算机网络——数据链路层-可靠传输的基本概念(可靠传输服务、不可靠传输服务,分组丢失、分组失序、分组重复)
38 0
|
16天前
计算机网络——数据链路层-封装成帧(帧定界、透明传输-字节填充,比特填充、MTU)
计算机网络——数据链路层-封装成帧(帧定界、透明传输-字节填充,比特填充、MTU)
31 0
|
16天前
计算机网络——物理层相关习题(计算机专业考研全国统考历年真题)
计算机网络——物理层相关习题(计算机专业考研全国统考历年真题)
12 0
|
16天前
计算机网络——物理层-信道的极限容量(奈奎斯特公式、香农公式)
计算机网络——物理层-信道的极限容量(奈奎斯特公式、香农公式)
15 0
|
1月前
|
消息中间件 Java Linux
2024年最全BATJ真题突击:Java基础+JVM+分布式高并发+网络编程+Linux(1),2024年最新意外的惊喜
2024年最全BATJ真题突击:Java基础+JVM+分布式高并发+网络编程+Linux(1),2024年最新意外的惊喜
|
15天前
|
网络协议 算法 Linux
【嵌入式软件工程师面经】Linux网络编程Socket
【嵌入式软件工程师面经】Linux网络编程Socket
31 1

热门文章

最新文章