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通信基础
2024-07-23

概念#

  • 数据、信号、码元、噪声
  • 信源、信道、信宿、噪声源
  • 通信方式:双工、半双工、单工
  • 波特率、比特率

[!NOTE] 波特率 指的是有效数据讯号调制载波的速率,即单位时间内载波调制状态变化的次数,一个波特能传输一个或多个比特。也能多个波特一起表示一个比特。 如归零编码如曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码有一半的波特用来编码时钟信号,故比特率为波特率的一半

  • 带宽
  • 异步与同步传输

[!NOTE] 异步传输 以字节为独立的传输单位,字节间的时间间隔不是固定的,接收端仅在 每个字节的起始处对字节内的比特实现同步,为此通常传送前要在每个 字节前后加上起始位和结束位(校验位)

信道的极限容量#

  • 奈奎斯特定理:无噪声的低通信道的极限数据传播速率=2Wlog2V无噪声的低通信道的极限数据传播速率=2W\log_2{V}
  • 香农定理:考虑噪声的极限传播速率=Wlog2(1+S/N),S/N为信噪比考虑噪声的极限传播速率=Wlog_2{(1+S/N)}, S/N为信噪比
  • 一个有噪声的信道两个方面都要考虑,取两者最小值
  • 信噪比 242f567a-d276-4f11-b65d-309e1ce48f86

编码与调制#

数字数据编码成数字信号#

常见编码方式

  • RZ编码,
  • NRZ编码 不携带同步信号,需要额外一根同步时钟线
  • NRZI编码(Non-Return-to-Zero Inverted),USB2.0
  • 曼彻斯特编码 标准以太网
  • 差分曼彻斯特编码 高速宽带网

模拟数据编码成数字信号#

采样、量化、编码 PCM编码 根据奈奎斯特准则,采样的频率不低于原始信号的两倍才能保证信息不丢失

数字/模拟数据调制成模拟信号#

f=Asin(ωx+ϕ)f=A sin(\omega x + \phi) 调整AAω\omega或者ϕ\phi就能分别得到不同的码字,分别对应调幅ASK/AM,调频FSK/FM,调相PSK/PM 相位和振幅可以结合起来其一调制,称为正交振幅调制QAM

  • QAM-16 12 种相位 每种相位有1或2种振幅可选 可以调制出16种码元(波形),即16个形状可以用4个二进制位排列组合表示,所以一个码元可以对应4比特 码元与4个比特的对应关系要采用格雷码 Rectangular_constellation_for_QAM.svg 模拟信号调制成模拟型号常常和频分复用技术结合,充分利用带宽