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做了一些内容删除,适合非计算机专业的入门学习。
本章内容多为通信原理、信号与系统、信息论、电磁场与电磁波等,皆为电子信息的专业课,故不再过多涉及。本文仅讨论一些与先修课程有所区别和深入的地方。
单向通信(单工)、双向交替通信(半双工)和双向同时通信(全双工)
单工通信
只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。无线电广播或有线电以及电视广播就属于这种类型。
半双工通信
通信的双方可以发送信息,但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。这种通信方式使一方发送另一方接收,过一段时间后可以再反过来。通信的双方都可以发送信息,但不能双方同时发送*(当然也就不能同时接收)*。举例:对讲机,按下按键占线,只能有一方说话。
全双工通信
即通信的双发可以同时发送和接收信息。举例:电话。你可以同时听话和说话。
常用编码
不归零编码
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正电平表示比特1/0
负电平表示比特0/1
中间的虚线是零电平,所谓不归零编码,就是指在整个码元时间内,电平不会出现零电平
实际比特1和比特0的表示要看现实怎么规定
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这需要发送方的发送与接收方的接收做到严格的同步
需要额外一根传输线来传输时钟信号,使发送方和接收方同步,接收方按时钟信号的节拍来逐个接收码元
但是对于计算机网络,宁愿利用这根传输线传输数据信号,而不是传输时钟信号
由于不归零编码存在同步问题,因此计算机网络中的数据传输不采用这类编码!
归零编码
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- 每个码元传输结束后信号都要“归零”,所以接收方只要在信号归零后进行采样即可,不需要单独的时钟信号。
- 实际上,归零编码相当于把时钟信号用“归零”方式编码在了数据之内,这称为“自同步”信号。
- 但是,归零编码中大部分的数据带宽,都用来传输“归零”而浪费掉了。
- 归零编码虽然自同步,但编码效率低
曼彻斯特编码
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在每个码元时间的中间时刻,信号都会发生跳变
负跳变表示比特1/0
正跳变表示比特0/1
码元中间时刻的跳变即表示时钟,又表示数据
实际比特1和比特0的表示要看现实怎么规定
传统以太网使用的就是曼切斯特编码
差分曼彻斯特编码
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在每个码元时间的中间时刻,信号都会发送跳变,但与曼彻斯特不同
跳变仅表示时钟
码元开始处电平是否变换表示数据
实际比特1和比特0的表示要看现实怎么规定
比曼彻斯特编码变化少,更适合较高的传输速率
总结
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信道复用技术
复用 (multiplexing) 是通信技术中的基本概念。
它允许用户使用一个共享信道进行通信,降低成本,提高利用率。
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频分复用 FDM (Frequency Division Multiplexing)
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- 将整个带宽分为多份,用户在分配到一定的频带后,在通信过程中自始至终都占用这个频带。
- 频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源(请注意,这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率)。
时分复用TDM (Time Division Multiplexing)
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- 时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧(TDM帧)。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。
- 每一个用户所占用的时隙是周期性地出现(其周期就是TDM帧的长度)的。
- TDM 信号也称为等时 (isochronous) 信号。
- 时分复用的所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。
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- 时分复用可能会造成线路资源的浪费
- 使用时分复用系统传送计算机数据时,由于计算机数据的突发性质,用户对分配到的子信道的利用率一般是不高的。
统计时分复用 STDM (Statistic TDM)
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波分复用 WDM(Wavelength Division Multiplexing)
即光的频分复用。
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- 常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。
- 各用户使用经过特殊挑选的不同码型(正交码),因此彼此不会造成干扰。
- 这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力,其频谱类似于白噪声,不易被敌人发现。