實體層

Physical Layer

Nyquist Theorem

在一個完美無雜訊的頻道上,若以 B 表示頻寬, V表示不連續訊號階,則最大資料傳輸速率為 2Blog(V)

若頻寬為 2B,則可完整重建訊號。

Shannon Theorem

在實際狀況下,一頻道會出現隨機雜訊,亦稱熱雜訊。此雜訊是以訊號能量對雜訊能量的比值為單位,稱為訊號雜訊比,通常用分貝表示該值 dB=10log(S/N)

該定理代表:一個有雜訊且頻寬為 B 的頻道,其最大資料傳輸速率為 Blog(1+S/N)

類比➡數位

欲將資料由數位訊號傳輸(01010...),需進行數位編碼。

類型

特性

優點

缺點

回歸零

高至低電位為 1,低電位為 0

連續 1 可以解碼

連續 0 無法解碼

不回歸零

高電位為 1,低電位為 0

有效利用頻寬

連續 0 or 1 無法解碼

不回歸零準位

高電位為 0,低電位為 1

有效利用頻寬

連續 0 or 1 無法解碼

Manchester

低➡高電位為 1,高➡低電位為 0

連續 0 or 1 可解碼

傳輸資料亮僅為一半

差動式 Manchester

脈衝調變

一種類比訊號數位化方法。

訊號 ➡ 類比樣本

PAM

脈衝振幅調變(Pulse Amplitude Modulation),是將連續類比訊號用脈衝訊號取樣調變,藉此將原始訊號的的振幅結取出來。

類比樣本 ➡ 數位

PCM

脈衝編碼調變(Pulse Code Modulation),是將類比訊號的強度依照間距分成數段,再用數位記號來量化。

  • 傳送端因數位轉換所造成的量化物差,造成接收端無法 100% 復原訊號。

SDM

三角調變(Delta Modulation),是一種數位類比互相轉換的實做方法。在取樣區間,用量化位階來表示,以 1 代表訊號在下個時間上升,0 表示下降。

  • 可用來改進 PCM 效能與降低複雜度

  • 當訊號變化太快,會造成斜率過載雜訊而遺失資訊

應用

  • 56K Modem:56 Kbps

  • T1:1.544 Mbps

    • 利用 PCM 技術將 24 個語音頻道取樣,送入編解碼器中,傳輸速率可達 1.544 Mpbs。

連續調變(類比)

振幅位移調變

ASK(Amplitude Shift Keying),利用載波訊號的振幅大小來表是二進位的 0/1。

頻率位移調變

FSK(Frequency Shift Keying),利用載波訊號的頻率高低來表是二進位的 0/1。

前兩者比較

相位位移調變

PSK(Phase Shift Keying),利用載波訊號的相位位移來表是二進位的 0/1。

四象相位位移調變

QPSK(Quadrature Phase Shift Keying),

QAM-16

Quadrature Amplitude Modulation-16,以振幅與相位搭配所構成 16 種組合來表示,每個訊號傳輸 4 個位元。

QAM-64

高階 QAM(High Order QAM),以振幅與相位搭配所構成 64 種組合來表示,每個訊號傳輸 6 個位元。

展頻

跳頻展頻

FHSS(Frequecy Hopping Spread Spectrum)

直接序列展頻

DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum),將原本訊號以 PNS 運算後,得到低頻、低功率訊號,意即將原始訊號分散在寬頻段,如此擁有極佳的頻譜效率與防噪音效能。

常見實體層網路

非對稱式數位用戶線路

Asymmetric Digital Subscriber Line

因使用者使用量常下載大於上傳,故設計為下載大於上傳頻寬。

ADSL 是將線路連接到 ADSL 的交換機,而不先經過傳統電話線路的交換器(濾波器會砍掉一些頻段),因此使得全部的區域迴路頻寬皆可使用。因此電信業者建置 ADSL 也比 ISDN 容易。

設備

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