物理层
物理层的基本概念
- 物理层要考虑的是怎么再连接各种计算机的传输媒体上 传输数据比特流，而不是指具体的 传输媒体
- 物理层的作用是尽可能地屏蔽不同传输媒体和通讯手段地差异，可以理解为让传输到物理层的信号统一，好辨识。
- 物理层协议称为 规程
物理层的主要任务
- 机械特性
- 电气特性
- 功能特性
- 过程特性
数据通信的基础知识
数据通信系统的模拟
- 源系统（发送方）
- 传输系统（传输网络）
- 目的系统（接收方）
有关信道的几个基本概念
信道 一般表示某一方向的传送信息的媒体
从信道的双方信息叫虎的方式来看可分为三种：
- 单向通信
- 双向交替通信（半双工通信，单工） 即双方都可以发送信息当不能同时发送。
- 双向同时通信（全双工通信） 即双方可以同时通信
来自信号源的信号称为 基带信号，因为其一般包含较多低频成分，甚至直流成分，而很多信道不能传输这种低频信号和直流信号，所有才要对其进行 调制。
调制分类
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基带调制
方式：就是对基带信号的波形进行调制，使它能够适应信道特性变换后的信号仍为基带信号，是把数字信号转化为另一种数字信号，也叫 编码。
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带通调制
方式：需要 载波进行调制，把基带信号的频率范围移到较高的频段，并转化为模拟信号在模拟信号的信道传输，变成 带通信号
常用的编码方式
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不归零制
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归零制
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曼彻斯特编码
这样子代表0
（1）
这样子代表1
（2）
（3）
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差分曼彻斯特编码
很简单，边界有变化的是0，每变化的是1
基本的带通调制方法
- 调幅
- 调频
- 调相
信道的极限容量
信道上传输数字信号如果速度过快会导致信号失真，所有不能一味的要求速度，必须保证传输信号的能识别度。
在信道中码元的速度会有上限，如果突破这个上限一般会出现严重的 码元串扰 现象导致严重的失真。
信道能够通过的频率范围
码间串扰
高频的信号在信道传输，信号会被衰减，导致接收端接收到的信号波形失去了码元之间的清晰界限。
信噪比
就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比，记为： S/N,并用 **分贝（dB)**作为单位：
香农公式
C = W / log 2 ( 1 + S / N ) \log_2(1+S/N) log2(1+S/N) (bit/s)
(C为信道的传输速率，W是信道的带宽；S为信道内所传输信号的平均功率；N为信道的高斯噪声）
信道比越大，信息的极限传输速率越高，但会导致信号失真。
提高传输速率的办法为： 让每个码元携带更多的比特信息量
导引型传输媒体
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双绞线
双绞线的绞合会减少相邻导线的电磁干扰，一般用于电话系统
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屏蔽双绞线
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同桌电缆
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光缆（光纤） 是通过光线的入射角不同来区分信号的
- 多模光缆
- 单模光缆 传输距离远
非导引型传输媒体
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短波通信
一般靠电离层的反射来来进行通讯，距离传输远，当失真严重。
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无线微波通信
微波直线传播，一般分为两种 地面微波通信 和 卫星通信，可以穿透电离层进入宇宙，所有一般配合卫星使用。
信道复用技术
频分复用、时分复用和统计时分复用
如图，从通俗意义上来讲复用技术就是把信道合并。
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频分复用
频分复用是所有用在同样的时间占不同的带宽资源，就相当于我在天上飞，你在地上走。
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时分复用
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时分复用是用户在不同的时间点用相同的频带宽度。
统计时分复用（异步时分复用）是改进版的时分复用能大大提高信道利用率
（在信道通信中 复用器和 分用器是成对使用的，认同我们寄快递需要合在一块寄过去，到达目的地有专门的人根据地址的不同进行分类）
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波分复用
就是光的频分复用
码分复用CDMA（码分多址）（重点）
优点：因为 各个用户使用经过特殊挑选的不同的码型，因此个用户不会相互干扰；有很强的抗干扰性，其频谱类似于白噪音，不易被敌人发现。
CDMA每一个比特划分为m个短的时间间隔，称为 码片，每个站有自己 唯一 m比特 码片序列，如果一个站要发送1，则发送自己m比特的码片序列，发送0则为1的反码。
扩频：就是发送信息数据率为b bit/s，由于每一个比特要转化为m个比特的码片，一个站所发送所有数据率提高到mb bit/s。
- 直接序列扩频（就是上面说的）
- 伪随机码片序列
规格化内积（重点）
两个不同站的码片序列正交，就是向量 S和 T的规格化 内积都是 0；
相同的站的码片向量和自己的码片向量规格化内积是 1；
而一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积为 -1。