了解信号的传输方式、编码与调制、信道的极限容量

1.了解信号的传输方式、编码与调制、信道的极限容量

笔记来源：
湖科大教书匠：传输方式

声明：该学习笔记来自湖科大教书匠，笔记仅做学习参考

1.1 了解信号的传输方式

串行传输与并行传输

同步传输与异步传输
为什么需要收发双发时钟同步？
不同设备的时钟频率存在一定差异，时钟频率不可能做到完全相同。判别信号的时刻的会有所误差，这种误差会随时间逐步累积使得后序信号判断错位，无法对信号进行正确判断，需要采取方法使得收发双方实现时钟同步

单工、半双工、全双工

单工通信的传输媒体中只有一个信道，要么是发送信道，要么是接收信道
半双工、全双工通信的传输媒体中有两个信道，发送信道和接收信道（如下图）
若使用信道复用技术，一条传输媒体可包含多个信道

1.2 编码与调制

下图来自：编码与调制

1.2.1 常用编码

不归零编码（高1低0）
不归零编码中码元不会出现零电平
不归零编码缺点：存在同步问题

归零编码（凸1凹0）
由于归零使得可以区分连续的几个码元，接收方可以清晰辨别每一个码元，这也是归零编码的优点，同时也是缺点，由于每次都归零占据了数据带宽，挤占了本应该传输数据的带宽。
优点：自同步。缺点：编码效率低


曼彻斯特编码（中心处都有跳变，中间下跳变1，中间上跳变0）
码元中间时刻的跳变既表示时钟又表示数据

差分曼彻斯特编码（中心处都有跳变，边界处有跳变表示0，边界处无跳变表示1）
跳变仅表示时钟，码元开始处电平是否发生变化表示数据

例子练习

1.2.2 调制方法

基本调制方法，1个码元只能包含1个比特信息

调幅：两个幅度，其中一个幅度代表1，无幅度代表0
调频：两个波峰两个波谷代表0，四个波峰四个波谷代表1
调相：从起始位置向上为0，从起始位置向下为1

如何能使1个码元包含更多比特？混合调制

下图叫做星座图
一个点表示一个码元，一个码元对应一种波形

每种码元可以对应表示4个比特
任意两个相邻码元只有1个比特不同

了解一下其他调制方法

QPSK
一个码元（图中表现为点）对应一种波形，一个波形对应2bit
下图来自：说说调制

四种初始相位，每种初始相位的波形对应两个数字
下图来自：说说调制

16QAM（3G的调制方式）
一个码元对应一种波形，一个波形对应4bit
下图来自：说说调制

64QAM（4G的调制方式）
一个码元对应一种波形，一个波形对应6bit
下图来自：说说调制

1.3 信道的极限容量

比特率：单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数（一个码元只能表示一比特）

波特率：单位时间内数字通信系统传输的码元个数（一个码元能表示多个比特，也可以表示一比特）

只要采用更好的调制方法，让码元携带更多比特，不是可以无限制地提高信息的传输速率？不可以，因为信道的极限信息传输速率还受限于实际的信号在信道中传输时的信噪比。