物理层
物理层¶
通信基础¶
通信基础的基本概念¶
信道的极限容量¶
- 香农定理中，S指的是Signal，N指的是Noise，S / N也就是信噪比。
- 在真实世界中，数据传输速率受制于两大物理法则的约束，当然也就会出现所谓的木桶效应，也就是受制于低的一方。
- 波特率（采样率，调制速率，码元传输速率）。
编码和调制¶
- NRZI：Non-Return-to-Zero-Inverted
传输介质¶
- 同轴电缆比双绞线的传输速率更快，得益于同轴电缆具有更高的屏蔽性，同时有更好的抗噪声性。
屏蔽是一道金属 “围墙”，用来挡住外面的电磁波；
抗干扰是最终成绩，可以靠围墙（屏蔽）拿到，也可以靠信号编码 / 差分抵消等别的方法拿到。
物理层设备¶
- 中继器的原理是将衰减的信号再生（再生 = 放大 + 整形），而不是简单地放大。
- 中继器可以连接介质不同的局域网，只要保证协议和速率相同。
- 对于圈圈部分描述的是现实情况，做题时参看右侧教材所述。
习题笔记总结¶
- 串行、并行是传输方式；异步、同步是通信方式。
- 什么时候只能用香农，什么时候只能用奈奎斯特，什么时候综合考虑：
只用奈奎斯特定理的情况
- 特征关键词：“无噪声信道”、“理想信道”。
- 条件缺失：题目只给出了带宽 \(W\) 和信号状态数 \(V\)（例如“采用 QPSK 调制”、“16 种变化状态”），压根没有提及信噪比（dB 或 S/N）。没有信噪比，香农定理自然无法上场。
只用香农定理的情况
- 特征关键词：“信道的极限数据传输速率”、“信道容量”。
- 排雷指南：正如你刚做过的第 17 题，当题目明确询问“信道”本身的物理极限时，这个极限只受限于自然界的热噪声（信噪比）和带宽。此时，就算题目强行塞给你一个具体的调制方案（如 QAM-32），也是纯粹的干扰项，必须坚决无视。
必须综合考虑取较小值的情况
- 特征关键词：“该系统的最大数据传输速率”、“在某信道上传输某特定信号的最大速率”。
- 满配条件：题目同时给齐了三大要素：带宽 \(W\)、信噪比 \(S/N\)、以及特定信号的状态数 \(V\)（例如第 12 题特意强调了“二进制信号”）。
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解题逻辑：这对应了真实的工程场景。实际速率既不能突破大自然给定的物理极限（香农），也不能突破你当前所选用的调制解调设备的硬件极限（奈奎斯特）。因此必须分别代入两个公式计算，取两者中的较小值（木桶效应短板）。
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带宽（\(W\)）：单位是 Hz（赫兹），指信道允许通过的频率范围。奈奎斯特定理中的 \(2W\)，实际上是通过信道带宽来计算理论上的最大波特率。
实际采样率（波特率 \(B\)）：单位是 Baud（波特），指系统实际每秒传输的符号或采样次数。