數據通信基礎（物理層）學習筆記
傳輸數據系統
系統組成
收發器：
? 連接發送端的收發器實現將數據轉換成信號的過程
? 連接接收端的收發器實現將信號還原成數據的過程
信道：信號傳播通道
? 傳播光信號信道、傳播電信號信道
? 有線信道、無線信道
? 單段物理鏈路信道、多段物理鏈路組合信道
傳輸數據系統又主要分為數字信號和模擬信號傳輸系統。
系統功能
信道連接結點的方式
數據通信方式
單工通信
半雙工通信
全雙工通信
信號
正弦波信號
用於描寫敘述周期性的數字信號和模擬信號
數字信號
僅僅有0和1這兩種轉換的數字信號為基帶信號
模擬信號
信號的失真和還原
物理鏈路存在阻抗。阻抗與物理鏈路長度成正比。阻抗還具有頻率相關性
失真是由於同樣物理鏈路上。不同頻率的正弦波信號的衰減不同
數字信號還原方便，例如以下圖
模擬信號還原復雜，由於其是連續的，為了保證信號的可靠性甚至須要在不同的鏈路設置不同的放大指數，這顯然不顯示。
信號總結：
數字信號和模擬信號都是由多次諧波組成的
數字信號和模擬信號通過物理鏈路傳輸都會引發失真
數字信號失真easy還原，模擬信號不easy還原
編碼和調制
編碼過程
編碼針對於數字信號。數字信號的4個離散值分別相應兩位二進制數的4個值：00 01 10 11
碼元的定義
碼元長度：數字信號中某個離散值維持不變的最小時間單位
碼元：將信號以碼元長度為單位分隔。每一段碼元長度內的信號.碼元是信號的基本單位。
傳輸速率和波特率的關系
數字信號的幅度有n個離散值，每個碼元可以表示㏒2n位二進制數
數字信號的波特率為B時，傳輸速率 S=㏒2n×B
編碼須要考慮的因素
調制技術
調制針對於模擬信號。調制是將正弦波信號（或余弦波信號）轉換成表示二進制位流的模擬信號的過程
解調是從調制後的模擬信號中還原出二進制位流的過程
振幅鍵控調制技術（Amplitude Shift Keying，ASK）：用兩種不同幅度的載波信號來表示兩個不同的二進制數值，通常一種幅度為0，還有一種幅度採用正常值。
移頻鍵控調制技術（Frequency Shift Keying，FSK）用兩種不同頻率的信號來表示兩個不同的二進制數值。
移相鍵控調制技術（Phase Shift Keying。PSK）：通過改變載波的相位來表示不同的二進制數值：相對移相和絕對移相 。
碼元的定義
碼元長度：指維持正弦波信號（或余弦波信號）幅度、頻率和相位不變的最短時間長度
碼 元：假設將信號以碼元長度為單位分隔。每一段碼元長度內的信號
奈奎斯特準則（理想信道）:
? 最大波特率 RP=2×BW（BW為信道帶寬）
? 最大傳輸速率 RS=2×BW×㏒2n（n為信號的狀態數）
? 最大傳輸速率也稱為信道容量
信道容量取決於信道帶寬和經過信道傳播的信號狀態數香農定理（隨機熱噪聲的信道):
最大傳輸速率 RS=BW×㏒2（1+S/N）（BW為信道帶寬、
S/N為信號信噪比）
香農定理表明。存在隨機熱噪聲的信道中，信道最大傳輸速率取決於信道帶寬和經過信道傳播的信號的信噪比，與信號的編碼或調制技術無關。
奈奎斯特準則和香農定理給出了在指定信道的情況下獲得較高傳輸數據速率的途徑。
差錯控制
出錯
發送端發送的二進制位流與接收端接收到的二進制位流不一致
二進制位流從發送端到接收端經歷的每個步驟都有可能出錯。
提高傳輸數據速率添加出錯概率
檢錯碼
為了使得接收端可以檢測出傳輸數據過程中發生的錯誤而加入的附加信息。假設數據是D，檢錯碼是C ：C=f（D）
傳輸數據和確認過程
發送端發送的數據幀由數據和檢錯碼組成
接收端用檢錯碼判別數據是否傳輸出錯
在傳輸數據正確的情況下。接收端向發送端發送確認應答（ACK）幀。
發送端僅僅有接收到接收端發送的確認應答幀，才幹確認數據幀正確傳輸。
差錯控制機制：
檢錯碼：接收端判別數據是否正確
確認應答：發送端判別數據是否被正確接收
重傳：出錯數據必須又一次發送
序號：避免接收端反復接收數據
傳輸媒體
簡單結構圖，了解就可以。
同軸電纜
雙絞線
光纖
該博客屬於學習記錄，用於補充在移動開發中的網路知識，內容上大都以了解為主，不做深入分析。
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