物理层作业
- 阐述通信系统模型结构, 指出各部分的主要作用和功能
- 发送端:
- 信源: 将各种信息转换成原始的物理信号
- 变换器: 将原始的物理信号转换成合适的, 在信道上传输的信号
- 信道: 传输信号的一条通路, 通常一条物理线路可以构成多个信道
- 噪声源: 信道自身的噪声以及周围环境对信道的干扰
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接收端:
- 反变换器: 将信道上传输的信号转换为物理信号
- 信宿: 从物理信号中获取信息
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数据通信方式有哪几种? 各有什么特点?
- 串行与并行方式
- 串行传输将待发送数据的各个比特位, 按一定顺序依次发送
- 并行传输将发送数据的各个比特位使用多个信道同时发出
- 串行通信方式只需要在收发双方之间建立一条通信信道, 并行通信方式收发双方必须建立多条通信信道
- 在同样的传输速率下, 并行传输在单位时间内传送码元数是串行传输的n倍
- 并行通信方式的造价较高
- 远程通信多采用串行传输方式
- 同步与异步方式
- 异步传输:
- 每个字符前后的起始和停止位标识字符的开始和结束
- 起始和停止位兼作线路两端的同步时钟
- 字符间间隔任意
- 速率较低, 使用与误码率高但是数据速率要求低的线路
- 同步传输
- 开销小, 效率高
- 适合较高的速率传输数据
- 整个数据块一旦有一位传错, 则必须重新传送整个数据块的内容
- 异步传输:
- 单工、半双工与双工方式
- 单工: 只允许数据在信道上的单向传输
- 半双工: 数据信号可以在信道上双向传输, 但统一时刻只允许单向传输
- 双工: 允许数据同时双向传输
- 串行与并行方式
- 阐述信源编码的目的, 作用和主要过程
- 目的: 在保证不失真的前提下, 把信源符合序列变换为最短的码字序列
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主要过程:
- 抽样: 模拟信号离散化
- 量化: 无限幅值有限化
- 编码: 量化结果码组化
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阐述数字数据编码的目的和作用, 并对二进制字符串
01101001分别给出非归零, 曼彻斯特和差分曼彻斯特编码 - 数字数据编码的作用: 数字信号在传输的过程中, 由于各种原因, 使得在传送的数据流中产生误码. 数字数据编码就是码流进行相应的处理, 使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力
- 非归零编码:
- 曼彻斯特编码:
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差分曼彻斯特编码:
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阐述多路复用的目的和作用, 分别说明频分, 时分和码分复用的原理和特点
- 多路复用的作用: 将多路信号复用在一条信道上, 使一条信道能够同时传输多路数据信号
- 频分多路复用:
- 原理:
- 信道的带宽被分为若干个互不重叠的频段, 每路信号占用其中一个频段. 因此在接收端可以采用适当的带通道滤波器将多路信号分开, 从而恢复出所需要的原始信号
- 特点:
- 所有参与频分复用的信号带宽之和必须小于信道总带宽, 并且给相邻子信道间要有隔离信道
- 所有参与频分复用的各路信号在分配的频率范围内并行传输, 无须考虑时延
- 参与复用的每个信号在全部时间内占用部分频率谱
- 原理:
- 时分多路复用
- 原理:
- 将时间划分为一段段登场的时分复用帧, 每个时分复用的用户在每一个帧中占用固定序号的时隙
- 特点:
- 在TDM帧的宽度确定的情况下, 可参与复用的信号数量取决于抽样的脉冲宽度, 脉冲宽度越小, 可参与的信号数量就越多
- 参与复用的各路信号在各自的时隙中占用信道全部频率资源, 各时隙间有保护时隙
- 参与复用的各路信号的时隙预先规划且固定不变. 若某结点在其时隙内无传输需求, 该时隙只能空闲, 不能分配给其他结点
- 系统收发两端必须严格同步
- 原理:
- 波分复用
- 原理:
- 光域的频分复用
- WDM将两种或多种不同波长的光信号经复用器汇合在一起, 并耦合到同一根光纤中进行传输
- 在接收端经分拨器将各种波长的光进行分离, 然后由光接收机相应的进一步处理恢复信号
- 原理:
- 码分复用
- 原理:
- 将每个比特时间都划分为m个短时间片, 每个参与复用的用户都被分配一个m位的码型. 某用户若要发"1", 则直接发出自己的码型, 若发送"0", 则发送自己码型的反码.
- 每个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信, 各用户的码型互相正交, 因此各用户之间不会造成干扰. 在公共信道上这些不同的码型叠加在一起与信道白噪声相似, 破译困难, 安全性高.
- 特点:
- 参与复用的每路信号都能够在全部的时间内使用全部的带宽资源
- 只要码片足够长, 除非拥有相应的码型, 否则无法从白噪声中获得有价值的信息
- 原理:
- 频分多路复用: