《计算机网络》课程电子教案（PPT教学课件）第二章 物理层

计算机网络 第二章物理层

第二章 物理层 计算机网络

物理层 2.1数据通信基础 2.2公共电话交换网

物理层  2.1 数据通信基础  2.2 公共电话交换网

21数据通信基础 ●2.1.1数据通信的理论基础 ●2.1.2有导向的传输介质 ●21.3无线通信

2.1数据通信基础  2.1.1 数据通信的理论基础  2.1.2 有导向的传输介质  2.1.3 无线通信

21.1数据通信的理论基础 在数据通信中,我们传输的是有限长的一个波形信 号。该波形信号称为码元 码元信号在实际信道中传输会有失真 实际的信道 (带宽受限、有噪声、干扰和失真) 发送信号波形 接收信号波形

2.1.1数据通信的理论基础  在数据通信中，我们传输的是有限长的一个波形信 号。该波形信号称为码元。  码元信号在实际信道中传输会有失真。 实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真） 发送信号波形 接收信号波形

2.1.1数据通信的理论基础 ●假设码元的时间为T,它的带宽为B。当信道的带宽 小于码元带宽时,码元传输就会失真。 又因为码元的时间宽度T与码元带宽B成反比。 L∝IB 所以,若要传输不失真,码元的时间宽度T越小, 则所需要的信道带宽B越大。 当信道带宽B为定值时,码元的宽度T的下限是多少? (或者码元速率的上限是多少?)

2.1.1数据通信的理论基础  假设码元的时间为T，它的带宽为B。当信道的带宽 小于码元带宽时，码元传输就会失真。  又因为码元的时间宽度T与码元带宽B成反比。  所以，若要传输不失真，码元的时间宽度T越小， 则所需要的信道带宽B越大。 当信道带宽B为定值时，码元的宽度T的下限是多少？ （或者码元速率的上限是多少？） T∝1/B

21.1数据通信的理论基础 ●比如我们传送一个码元“b” “b”的ASCI码是“01100010” 1100010 T

2.1.1数据通信的理论基础  比如我们传送一个码元“b”  “b” 的ASCII码是“01100010” 0 1 1 0 0 0 1 0 T

21.1数据通信的理论基础 根据傅立叶变化,该有限长(码元宽度为T)信号 的频率的能量分布如下图所示。 0.5 幅度 0.25 23456789101112频率(1/THz)

2.1.1数据通信的理论基础  根据傅立叶变化，该有限长（码元宽度为T）信号 的频率的能量分布如下图所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 频率（1/T Hz) 幅 度 0.25 0.5

21.1数据通信的理论基础 信道带宽=1/ 信道带宽=2/ ∠NN 信道带宽=4 信道带宽=8/ 123456

2.1.1数据通信的理论基础 信道带宽=1/T 信道带宽=2/T 信道带宽=4/T 信道带宽=8/T

2.1.1数据通信的理论基础 ●码元长度为T的波形信号通常用几倍于1/THz带宽 宽度的信道就可以传输了 ●到底是几倍取决于实际波形的形状。 最好的波形形状是高斯波形,码元长度为T的高斯 波形信号可以用1/2THz带宽的信道来传输

2.1.1 数据通信的理论基础  码元长度为T的波形信号通常用几倍于1/T Hz带宽 宽度的信道就可以传输了。  到底是几倍取决于实际波形的形状。  最好的波形形状是高斯波形，码元长度为T的高斯 波形信号可以用1/2T Hz带宽的信道来传输

21.1数据通信的理论基础 一般的,我们有下面的结论。 假设一个信道的带宽为B,则最大的码元传输速率是 2B。 ●如果,长度为T的波形信号有v种离散值的信号,其 最大比特传输速率为: R=2Blog2v(bps) 如果信道还有噪声(加性高斯白噪声),那么可传输 的最大比特传输速率是 R=2Blog,(1+ S/N(bps)

2.1.1 数据通信的理论基础  一般的，我们有下面的结论。  假设一个信道的带宽为B，则最大的码元传输速率是 2B。  如果，长度为T的波形信号有V种离散值的信号，其 最大比特传输速率为：  如果信道还有噪声（加性高斯白噪声），那么可传输 的最大比特传输速率是 R B V bps = 2 log ( ) 2 R B S N bps = + 2 log (1 / ) ( ) 2