物理层数据通信理论基础

物理层主要功能

提供透明的比特流运输

• 封装好的数据以"0""1"比特流的形式进行传递，从一个地方搬到另一个地方
• 物理层上的传输，从不关心比特流里面携带的信息，只关心比特流的正确搬运

物理层四大特性

• 机械特性：接口所有接线器的形状、尺寸、引脚数和排列等，如RJ45
• 电气特性：接口电缆的各条线上出现的电压的范围
• 功能特性：某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义
• 规程特性：对于不同功能的各种可能事件的出现顺序，概念类似于协议

信号的传输

信号包括模拟信号和数字信号两种

信号在传输的过程中，可以看成由很多不同频率的分量的传输，因为高频分量的不等量衰减，接收方收到的信号是衰减和变形（ 失真）的，一般来说，从0~fc(Hz)这一频段，振幅在传输过程不会明显衰减，fc称为截止频率

物理带宽(Hz)：传输过程中振幅不会明显衰减的频率范围，通常取决于介质材料的构成、厚度、 长度等，属于物理特性

数字带宽：单位时间内流经的信息总量

理想信道的最大传输速率（乃奎斯特定理）

在无噪声信道中，当物理带宽为B Hz，信号离散等级为V级，那么有

任意一个信号通过了一个物理带宽为B的低通滤波器，那么只要进行每秒2B次的采样，就可以完全重构出被滤掉的信号

任何高于2B次的采样都毫无意义

香农定理

设信噪比为S/N， 则噪声(db)与信噪比的关系如下：

在有噪声信道中，如果物理带宽为B Hz，信噪比为S/N，那么有

在信道一定的时候，物理带宽确定了，要想提高最大数据传输率（数字带宽），只能够增加信噪比

最后

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