第二章 物理层

物理层功能

物理层主要关心的点

  • 机械特性：接口所用集线器尺寸、引脚等
  • 电器特性：电压范围
  • 功能特性：指明某个电压所代表的含义
  • 过程特性：指明对于不同功能的可能的各种可能事件的出现顺序

物理层的三种通信方式

  • 单向通信（单工）
  • 双向交替通信（半双工）
  • 双向同时通信（全双工）

常用的编码方式

  • 不归零制
  • 归零制
  • 曼彻斯特编码
  • 差分曼彻斯特编码

信道的极限容量

信道所能通过的频率范围

奈氏准则：

在带宽为W（hz）的低通信道中，若不考虑噪声影响，则码元传输的最高速率是2W（码元）每秒。

如果传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰问题。

信噪比

信号相对噪声更强，噪声的影响就更小。

信噪比是 信号的平均功率和噪声的平均功率之比。 S/N

通常使用分贝（dB）作为度量单位

信噪比（dB） = 10 log10(S/N)

香农公式

信道的极限信息传输速率

C = W log2( 1 + S/N )

香农公式表明，信道的信噪比越大，信息的极限传输速率也越大。

导向传输媒体

  • 双绞线（无屏蔽/屏蔽双绞线）
  • 同轴电缆
  • 光缆
  • 无线信道

信道复用技术

为什么要复用

多个发送方和接收方共用一个信道，节省资源提高效率。

三种复用方式

  • 频分复用 FDM
  • 时分复用 TDM
  • 统计时分复用
  • 波分复用
  • 码分复用（涉及计算题）

码分复用 CDM( code division multiplexing ) 与 码分多址 ( code division multiple access )

当码分复用CDM信道为多个不同地址的用户所共享时，就称为码分多址 CDMA

每一个用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此相互不会造成干扰。

算法：

每一个码元分割成八个码片，每个码片可以是高电平（0）和低电平（1）。每个使用信道的对象自己独占一个特殊的码片序列。

保证每个不同的使用对象的码片序列之间两两正交。

正交：双方的对应位置码片相乘，再求和，最后除以码片的个数。所得的值如果是0，那双方的码片序列就是正交的。

这个计算的过程就是规格化内积。规格化内积为0——正交。

S*T = 1/m (每个S×T)求和。