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2计算机网络-物理层.pdf

发布:2015-09-11约字共110页下载文档
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第2章物理层 研究给定信道上传输数据所受的限 制,讨论传输介质,介绍使用这些 底层介质的例子 傅里叶分析 • 任何正常周期为T 的函数g(t),都可以由(无 限个)正弦和余弦函数合成: 任何信号的传输都可理解为以傅立 叶级数的形式传递 • 如每个傅立叶级数的信号分量被等量衰减, 则合成后振幅有所衰减,基本形状不变; • 对任何已知的g(t)可求得: 谐波数越高,传输质量越好 如传输ASCII字符―b‖,可求得: Nyquist定理 • 在无噪声信道中,当带宽为H Hz信号,电 平为V级,则 当信号电平为V级,即在二进制中仅为0,1两级时, 则以每秒高于2H次的速率对线路采样是无意义的因为高频分量已被滤波 器虑掉无法再恢复 非理想信道 实际的信道上存在三类损耗:衰减、延迟、噪声。 a )衰减 信道的损耗引起信号强度减弱,导致信噪比S/N 降低。 b )延迟 信号中的各种频率成分在信道上的延迟时间各不相同, 在接收端会产生信号畸变。 c )噪声 热噪声:由导体内的热扰动引起,又称为白噪声。 串扰:信道间产生的不必要的耦合。例:多对双绞线 脉冲噪声:非连续、随机、振幅较大。多由外部电磁干 扰造成(闪电、大功率电机启动等)。 噪声将破坏信号,产生误码。持续时间0.01s 的干扰可以 破坏约560个比特(56Kbps )。 Shannel公式:高斯噪声干扰信道 S C = 传输率,单位b/s C = W log2 (1+ N ) W = 带宽,单位Hz S/NdB 信噪比(dB分贝)的定义 S/NdB = 10 log10 S/N 即: S 10S N dB  10 N 例:信道带宽W=3KHz,信噪比为30dB,则 C=3000*log (1+1000) ≈30Kbps 2 信道最大数据传输率 Nyquist 公式:用于理想低通信道 C = 传输率,单位b/s或bps C = 2W log2 M W = 带宽,单位Hz M = 信号电平级数 例如: M 最大数据率(C) 话音级线路(3000 Hz) 2 6000 bps 的信道容量计算,如右 4 12000 bps 图所示。 8 18000 bps 16 24000 bps 32 30000 bps 64 36000 bps Nyquist公式为估算已知带宽信道的最高速率提供了依据。 Nyquist公式和Shannel公式的比较 ●C = 2W log M 2 此公式说明数据传输率C随信号编码级数 增加而增加。 ●C = W log (1+S/N) 2 无论采样频率多高,信号编码分多少级, 此公式给出了信道能达到的最高传输速率。 原因:噪声的存在
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