计算机网络-编制与调制（基带信号 基带传输 宽度信号 宽度传输 编码 调制 ）

基带信号与宽带信号

信道上传输的信号除了可以分为数字信号和模拟信号，也可以分为基带信号和宽带信号，只是分类标准不同而已

基带信号：指未经过调制的原始电信号，或者说来自信源，其可以为数字信号也可以为模拟信号

基带传输：通过数字信道上传输就是基带传输（传输的一般是数字信号）

宽带信号：基带信号调制后信号频率变高即宽带信号（调制后以放到复杂危险的信道上传输，如声音通过话筒调制发出，声音的频率提高，从而能够应对各种信号的干扰，使得最后接收端能够过滤出开始的基带信号）

宽带传输：通过模拟信道上传输就是宽带传输

衰减就是信号干扰导致的，一般基带信号频率较低，从零频附近开始。所以如果衰减过大可能直接消失没有了。所以近距离

编码与调制

数据是表示消息的符号序列
信号是数据在信道上的传输形式

数字数据编码为数字信号

无法判断一个码元的开始和结束，因为不知道码元长度，所以没有信号变化不能区分是一个码元还是多个码元。
所以还需要建立一条信道来告诉对方开始接收，并接收多久作为一个码元。以此来建立同步。（即时钟信号）
建立同步比较麻烦，所以用的比较少
归零编码：每个码元都要最后是归零的信号
信道中零信号的比较多，相当于信道用的比较少（零信号此时信道没有传输的），所以也不推荐使用

反向不归零编码
全零一直翻转，此时接收信号是一直变化的，能区分不同码元所以很好接收，全一一直不变，接收端接收的信号是不变的，不知道接收了多少个码元。此时还是需要建立一条信道传输确定接收（即时钟信号）

曼彻斯特编码

跳变作为时钟信号即此时每发送一个码元都会跳变一次，接收方即可知道此时发送了一个码元，然后根据跳变前后信号得出其对应的信号

每个原始码元被分为两个部分，低电平和高电平两个码元，此时频率增加为原来两倍，对应的频率范围也变为原来两倍，所以说频带宽度为原始的基带宽度的两倍
码元宽度是指传输一个码元所需的时间长度，而频带宽度和基带宽度是指信号所占用的频率范围

基带宽度和频带宽度是通信系统中的两个重要概念，它们代表了不同类型的信号传输方式和系统设计参数。具体如下：

• 基带宽度：通常是指在数字通信中，数字信号所占用的频率范围。基带信号是指信息信号本身的频谱，例如计算机产生的二进制数据信号。基带传输是将数字信号直接在电缆或其他媒介上进行传输，不经过调制过程，因此基带宽度就是这些数字信号的频谱宽度。
• 频带宽度：也称为带宽，是指在模拟通信中，调制后的信号所占用的频率范围。频带传输是通过将基带信号调制到较高的频率上进行传输的过程，这样做的目的是为了在信道中实现多路复用，增加信道容量，以及实现更远的传输距离。

曼彻斯特编码的频带宽度是原始基带宽度的两倍，这是因为曼彻斯特编码本身的特性导致的。

• 首先，曼彻斯特编码是一种双相编码，它将每一位数据编码成两个相反的电平，即一个逻辑“0”由一个正脉冲后跟一个负脉冲表示，而一个逻辑“1”则由一个负脉冲后跟一个正脉冲表示。这意味着在每个码元周期内都会有一个电平跳变，无论是从正到负还是从负到正。这种跳变提供了自同步的能力，因为它包含了时钟信息，接收方可以通过检测这些跳变来同步数据的读取。
• 其次，由于每个码元都包含两个不同的信号状态，这相当于将基带信号的频率加倍（可理解为码元速率增大为原来两倍了）在数字通信中，波特率（符号率）是指传输设备每秒钟可以传输的符号数，而在曼彻斯特编码中，由于每个数据位都被编码为两个不同的电平状态，因此波特率是数据率的两倍。这也导致了曼彻斯特编码的信号占用的频带宽度是原始基带宽度的两倍。
• 最后，频带宽度的增加对于信号传输来说意味着需要更宽的频谱资源，这可能是一种资源的浪费。然而，曼彻斯特编码的优点在于其良好的抗干扰性能和自同步能力，这使得它在一些特定的应用场景中非常有用，尤其是在噪声较大的环境中或者对时序要求严格的场合。

总的来说，曼彻斯特编码通过在每个数据位上增加额外的跳变，确实增加了所需的频带宽度，但同时也提供了其他的优势，如自同步能力和抗干扰性。

调制速率即调制后发送的信号码元速率，此时原来的一个码元（一个数据）对应的调制速率为两个码元（两个信号变化）

即两个码元一个比特（比特是原来的码元）
差分曼彻斯特编码跳变作为时钟信号即知道此时变化了一次，将区分为两个码元

抗干扰性：实现算法更复杂

注意当前码元的后半个电平和码元信号一样
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4B/5B编码
插入一个bit来编码

数字数据调制为模拟信号

调幅：如0没有幅度振幅，1有幅度振幅
调频：同样时间内波形个数
调相：0和1对应的波形不同（正弦和余弦）

相位是用于描述周期性运动或现象在一个周期内的位置。

相当于4种波形，每种波形的幅度 有4种 ，所以对应的码元信号类型有16种

模拟数据编码为数字信号

采样定理：任何模拟信号都是一系列正弦波组成

量化：抽样的点按照分级标准来得到其整数值

频率是指单位时间内周期性变化的次数，通常用赫兹（Hz）来表示。

采样频率越高，恢复的波形会更准确
类似从采样的点求正弦或余弦函数，如果频率是两倍，那么正好可以四分之一个周期采点，恢复的波形比较完善，如果是频率和原来一样，那么采集到的点无法区分波形

模拟数据调制为模拟信号

准确来说是放大调制，因为调制成的模拟信号可能传输过程有些损耗，所以需要放大，提高频率

模拟数据调制为模拟信号的过程涉及到将原始的模拟信息（如声音或图像）通过特定的技术手段，与一个高频的载波信号相结合，从而实现信号的有效传输。具体如下：

• 振幅调制（AM）：通过改变载波的振幅来表示模拟数据的信息。在AM中，载波的频率和相位保持不变，而其振幅随着模拟信号的变化而变化。
• 频率调制（FM）：通过改变载波的频率来表示模拟数据的信息。在FM中，载波的振幅保持不变，而其频率随着模拟信号的强度变化而变化。
• 相位调制（PM）：通过改变载波的相位来表示模拟数据的信息。在PM中，载波的振幅和频率保持不变，而其相位随着模拟信号的变化而变化。
• 此外，调制过程可以看作是一种频谱搬移，将基带信号（即原始的模拟信号）的频谱搬到了更高的频率上，这样做的目的是为了利用不同频率段的特性来实现更远距离的传输或者在同一通信媒介中同时传输多路信号。

小结