计算机网络-物理层（编码、调制）

1. 编码与调制

基带信号：将数字信号1和0直接用两种不同的电压表示，再送到数字信道上去传输（基带传输)

宽带信号：将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号，再传送到模拟信道上去传输（宽带传输)

传输距离比较近，通常使用基带传输，距离比较远，通常使用宽带传输。

• 数字数据 -> 数据发送器 -> 数字信号 （编码）
• 数字数据 -> 调制器 -> 模拟信号（调制）

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• 模拟数据 -> PCM编码器 -> 数字信号（编码）
• 模拟数据 -> 放大器调制器 ->模拟信号（调制）

编码

数字数据编码为数字信号：

1. 非归零编码（NRZ）：高1低0
   编码容易，但是没有数据开始结束，双方难以保持同步

2. 归零编码：信号电平在一个码元之内都要恢复到零的这种编码成编码方式。
   

3. 反向不归零编码：信号电平翻转表示0，信号电平不变表示1。
   
   开始是1，从1到0，电位发生变化，所以变为0.
   之后电位从0到0，没有发生变化，所以变为1，以此类推得到上图的结果

4. 曼切斯特编码：将一个码元分为两个相同的部分，高电平在一个码元为先1后0，低电平在一个码元为先0后1（或者相反过来都可以）
   
   这个编码的特点是：同一个码元之间发生跳变，这个跳变可以用来实现发送方和接受方同步。

每个码元被拆分成两个部分，数据传输速度为调制速度的一半。一个比特的时间间隔内，变化了两次，码元传播速度是数据传输速度的二倍。

5. 差分曼切斯特编码：比特在变化时，相同为1，不同为0
   

每个码元之间都有跳转，可以实现发送方和接受方同步，抗干扰能力强。

6. 4B/5B编码：比特流中插入额外的比特以打破一连串的0或1，就是用5个比特来编码4个比特的数据，之后再传给接收方，因此称为4B/5B。编码效率为80%。

调制

数字数据调制为模型信号

数字数据调制技术在发送端将数字信号转换为模拟信号，而在接收端将模拟信号还原为数字信号，分别对应于调制解调器的调制和解调过程。

1. 调幅：0没有幅度，1有幅度

2. 调频：0低频，1高频
   

3. 调相：0对应一种波形（正弦波）1对应一种波形（余弦波）（自己定义波形）
   

4. 调幅+调相（QAM）：调幅和调相结合起来，这里通常会考计算题
   eg：某通信链路的波特率是1200Baud，采用4个相位，每个相位有4种振幅的QAM调制技术，则该链路的信息传输速率是多小?

   信号变化的情况可能有4×4=16种波形，16种不同的码元

   所以每个码元可以传输4bit信息
   传输速度为1200×4=4800bit/s

模拟数据转化为数字数据（编码 PCM脉码调制）

计算机内部处理的是二进制数据，处理的都是数字音频，所以需要将模拟音频通过采样、量化转换成有限个数字表示的离散序列(即实现音频数字化)。

其主要包括三部分：

1. 抽样：对模拟信号周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。
   其中要求：f（采样频率）>= 2f（信号最高频率）

2. 量化：把抽样取得的电平幅值按照一定的分级标度转化为对应的数字值，并取整数，这就把连续的电平幅值转换为离散的数字量。

3. 编码：把量化的接过转化为对应的二进制编码。

模拟数据转化为模型信号（调制）

为了实现传输的有效性，可能需要较高的频率。这种调制方式还可以使用频分复用技术，充分利用带宽资源。

eg：在电话机和本地交换机所传输的信号是采用模拟信号传输模拟数据的方式;模拟的声音数据是加载到模拟的载波信号中传输的。

（低频模拟信号加载到高频信号上进行传输，防止在传输过程中大量损耗）

最后再通过解调将原来的基带信号恢复出来。