计算机网络 第二章: 物理层_编码与调制 (带习题)

文章目录

  • [1. 编码与调制的基本概念](#1. 编码与调制的基本概念)
  • [2. 常用编码方式](#2. 常用编码方式)
    • [2.1 双极性不归零编码(编码效率高,但存在同步问题)](#2.1 双极性不归零编码(编码效率高,但存在同步问题))
    • [2.2 双极性归零编码(自同步,但编码效率低)](#2.2 双极性归零编码(自同步,但编码效率低))
    • [2.3 曼彻斯特编码(自同步,10Mb/s传统以太网)](#2.3 曼彻斯特编码(自同步,10Mb/s传统以太网))
    • [2.4 差分曼彻斯特编码](#2.4 差分曼彻斯特编码)
  • [3. 基本的带通调制方法和混合调制方法](#3. 基本的带通调制方法和混合调制方法)
  • 习题
  • 解答

1. 编码与调制的基本概念

在计算机网络中, 需要由计算机处理和传输的文字,图片,音频和视频等内容可以统称为消息, 消息输入计算机后 就成为了有意义的符号序列 即数据.

计算机只能处理二进制的数据, 也就是比特0和1, 计算机中的网卡将比特0和1变换成相应的信号发送到传输媒体...

信号的编码单元称为码元.

在使用时间域的波形表示信号时,代表不同离散数值的基本波形称为码元。

2. 常用编码方式

2.1 双极性不归零编码(编码效率高,但存在同步问题)


需要给收发双方再添加一条时钟信号线。

发送方通过数据信号线给接收方发送数据的同时,还通过时钟信号线给接收方发送时钟信号。

接收方按照接收到的时钟信号的节拍,对数据信号线上的信号进行采样。

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。

2.2 双极性归零编码(自同步,但编码效率低)

在每个码元的中间时刻信号都会回归到零电平。

接收方只要在信号归零后采样即可。

归零编码相当于将时钟信号用"归零"方式编码在了数据之内,这称为"自同步"信号。

然而,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。

2.3 曼彻斯特编码(自同步,10Mb/s传统以太网)

码元中间时刻的电平跳变既表示时钟信号,也表示数据。

正跳变表示1还是0,负跳变表示0还是1,可以自行定义。

2.4 差分曼彻斯特编码

码元中间时刻的电平跳变仅表示时钟信号,而不表示数据。

数据的表示在于每一个码元开始处是否有电平跳变:无跳变表示1,有跳变表示0。

在传输大量连续1或连续0的情况下,差分曼彻斯特编码信号比曼彻斯特编码信号的变化少。

在噪声干扰环境下,检测有无跳变比检测跳变方向更不容易出错,因此差分曼彻斯特编码信号比曼彻斯特编码信号更易于检测。

在传输介质接线错误导致高低电平翻转的情况下,差分曼彻斯特编码仍然有效。

3. 基本的带通调制方法和混合调制方法

使用如上图的基本调制方法,1个码元只能包含1个比特信息。如何才能使1个码元包含更多的比特呢?

答案就是采用混合调制方法.

因为载波的频率和相位是相关的,即频率是相位随时间的变化率,所以载波的频率和相位不能进行混合调制。

通常情况下,载波的 相位和振幅可以结合起来一起调制 ,例如正交振幅调制QAM。

混合调制方法举例------正交振幅调制 QAM-16


习题

【2013年 题34】若下图为10BaseT网卡接收到的信号波形,则该网卡收到的比特串是( )。

【2021年 题34】若下图为一段差分曼彻斯特编码信号波形,则其编码的二进制位串是( )。


解答

【2013年 题34】A

  1. 10BaseT以太网使用的是曼彻斯特编码。
  2. 每个码元的中间时刻电平发生跳变:正跳变表示1还是0,负跳变表示0还是1,可以自行定义。

【2021年 题34】A

  1. 码元中间时刻的电平跳变仅表示时钟信号,而不表示数据。
  2. 数据的表示在于每一个码元开始处是否有电平跳变:无跳变表示1,有跳变表示0。

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