【计算机网络笔记】物理层——基带传输基础

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基带传输

信源发出的原始电信号是基带信号。基带信号中的“基带”意味这信号由一些基本频带宽度的信号构成。基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分。

基带信号在有些信道中可以直接传输，在有些信道则不能直接传输。如果能够直接在信道中传送基带信号就称为基带传输。比如前面讲到的以太网就是基带传输。相对应地，实现基带传输的系统称为基带传输系统。在信道中直接传输数字基带信号，称为数字基带传输，相应的系统称为数字基带传输系统。

数字基带传输系统

• 基带信号比较适合在具有低通特性的有线信道中传输，通常不适合在无线信道中直接传输
• 信道的传输特性会引起波形失真，并会受噪声的影响
• 信道中的信号传播一定距离后，信号质量就会有所下降，甚至出现传输误码现象

典型数字基带信号码型

• 单极不归零码 (Not Return to Zero-NRZ)。这种码型易于产生，但不适合长距离传输

  

• 双极不归零码。有两种脉冲
• 
• 单极归零码。在每个比特周期的中间时刻要回归0电压。码元不为零的时间占一个码元周期的百分比称为占空比。若码元不为零时间为Tb/2，码元周期为T，则该单极归零码的占空比为50%

  

• 双极归零码。优点在于每次在中间归零的时候相当于有一个电压的跳变

  

• 差分码。又称为相对码。这个编码不是利用电压的高低或者有无来编码数据，而利用相邻的脉冲有没有跳变来表示数据的0或者1

  

• 还有的码型是针对传输的，即传输码型。也就是说信号编码后在传输的过程中可能还需要再次编码以便拥有更好的传输特性。比较典型的是AMI码
  • AMI(AIternative Mark Inversion)码的全称是信号交替反转码
  • AMI码的编码规则:
    • 信息码中的o编码为AMI传输码中的o(零电平)
    • 信号码中的1交替编码为AMI传输码中的+1(正脉冲)和-1(负脉冲）
  • 例如：

    

• 双相码
  • 双相码 (Biphase Code)又称为曼彻斯特(Manchester)码
  • 双相码只有正、负两种电平
  • 每个比特持续时间的中间时刻要进行电平跳变
  • 正(高)电平跳到负 低) 电平表示1
  • 负电平跳到正电平表示0
  • 双相码在每个比特周期中间时刻都会有电平跳变，因此便于提取定时信息
  • 双相码利用了两个脉冲编码信息码中的一个比特，相当于双极码中的两个比特
  • 10Mbps的以太网采用曼彻斯特码
  • 双相码的另一种码型是差分双相码，也称为差分曼彻斯特码。
  • 差分双相码的每个比特周期的中间时刻也要进行电平跳变，但该跳变仅用于同步。而利用每个比特开始处是否存在电平跳变编码信息:
    • 开始处有跳变表示1
    • 无跳变表示0
  • IEEE802.5令牌环网采用差分曼彻斯特码
  • 例如：

    

• nBmB
  • nBmB码将n位二进制信息码作为一组，映射成m位二进制新码组，其中m>n
  • 由于m>n，因此2m个码的新码组中只会用到2n个，多出(2m-2n)个码
  • 可以从2^{m个码中优选出2}n个码作为有效码，已获得良好的编码性能，其余码则作为禁用码，可以用于检错
  • 快速以太网(100BASE-TX和100BASE-FX)传输码采用的是4B5B编码。这样只需从2^{5=32个码中优化选择2}4=16个码，以便保证足够的同步信息，并且可以利用剩余的16个禁用码进行差错检测