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带宽原指某种信号具有的频带宽度，是该信号所包含的各种不同频率成分所占的频率范围。例如电话线信号标准带宽是300Hz到3400Hz，即通话的主要成分的频率范围。这种意义的带宽的单位是Hz。在计算机网络中，带宽用来表示网络中某信道传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”，带宽的单位就是数据率的单位，即bit/s，而信道带宽则是信道能通过的最高频率和最低频率之差。一条通信链路的带宽越宽，所能传输的“最高数据率”也越高。

码元，顾名思义，二进制代码的单元。比如0110，即为一个码元。码元在物理层定义为该二进制代码单元在一个固定时长的信号波形（数字脉冲）中的不同离散数值的基本波形。一个数字脉冲中有M种不同离散数值波形，即M进制码元。该数字脉冲的时长称为码元宽度。对于16进制的码元，可以携带4bit信息量，即如0110码元。

由于数字脉冲（电信号）的单位是码元，所以物理层传输单位不是bit，而是码元。因此信道传输的极限也是针对码元来讲的。码元的传输速率会受到数字脉冲频率，即码元宽度的影响。当码元频率过高时，接收端收到的信号波形失去了码元之间的清晰界限，发生码间串扰。

奈奎斯特定理

给出为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值。

在带宽W(Hz)的低通信道中，若不考虑噪声影响，码元传输的最高速率是2W Baud。码元传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰。

因此，理想低通信道下的极限数据传输速率：

C=2Wlog⁡2VC=2W\log_2V

香农定理

信噪比：信号的平均功率和噪声的平均功率之比S/N(dB)S/N(dB)

只要信息传输速率低於信道的极限信息传输速率，一定存在某种办法实现无差错的传输。当频带宽度确认，信噪比无法再提高，码元传输速率也达上限值，还可以用编码的方法让每个码元增加更多的信息量，来提高信息传输速率。

W为信道带宽Hz，S为信号平均功率，N为噪声平均功率dB，信道的极限信息传输速率：

C=Wlog⁡2(1+S/N)(dB)C=W\log_2{(1+S/N)}(dB)

编码调制

data变换为模拟信号的过程称为调制，数据变换为数字信号的过程称为编码经过载波调制（带通调制，把基带信号的频带范围搬移到较高频段，转换为模拟信号）的信号叫作带通信号

以太网使用曼码，一个码元需要两个电平表示。即两个码元才对应一个比特值。

  1. 数字数据到数字信号：数字发射器，用于基带传输，数字信号编码规则有效区分1-0。

    1. 归零编码RZ

    2. 非归零编码NRZ：高1低0

    3. 反向非归零编码：NRZI：跳电0，不跳1（静1动0）

    4. 曼彻斯特编码：前高后底1（降1升0）

    5. 差分曼彻斯特编码：码元跳电0， 不跳1（静1动0）

    6. 4B/5B编码

  2. 数字信号到模拟信号：调制解调器在发送端将数字信号调制为模拟信号，接收端解调为数字信号。

    1. R=Blog⁡2(mn),(b/s)R=B\log_2{(mn)},(b/s)

    2. 幅移键控ASK：改变载波信号的振幅，抗干扰能力差

    3. 频移键控FSK：改变频率，抗干扰能力强

    4. 相移键控PSK：改变相位

  3. 模拟数据到数字信号：PCM脉冲编码调制

    1. 采样-量化-编码

    2. 采样定理：采样频率必须大于等于最大频率的两倍

  4. 模拟数据到模拟信号：使用放大器调制器将电平幅值转换为离散的数字量，使用频分复用技术FDM充分利用带宽资源

结构：导体→绝缘体→屏蔽层→保护层

  1. 双绞线：既可以传基带，又可以传宽带

  2. 同轴电缆：抗干扰能力强，50Ω基带，75Ω宽带

  3. 光纤：单模远距离，多模近距离

  4. 其他：无线电波，微波，红外线，激光

静态信道复用

信道复用是指不同节点和链接宏观上使用同一信道的方法。

  1. FDM频分复用：通过调制方法，将各路信号搬移到适当的频率位置，彼此不产生干扰，频分复用的各路信号在同样的时间占用不同的带宽资源（频率带宽）

    1. FDMA频分复用多址： 多用户使用一个频带，多个用户可以接入

  2. WDM波分复用：同时传输多个频率接近的光载波信号，频率很高，习惯用波长而不用频率来表示现在一根光纤复用几十路或更多路的光载信号，出现密集波分复用DWDM光复用器=合波器，光分用器=分波器，光信号直接放大器=掺铒光纤放大器EDFA

  3. TDM时分复用：时间划分为等长的时分复用帧，TDM帧，每一路信号在一个TDM帧中占用固定序号的时隙。不同时间占用同样的频带宽度 。

    1. TDMA：多用户使用一个TDM帧

    2. STDM：集中器常使用。改进的，异步的TDM.不是固定分配时隙，按需动态。每个时隙前的间隔（短时隙）用于存放用户的地址信息。

  4. CDM：当码分复用这种系统发送的信号具有很强的抗干扰能力，频谱类似于白噪声

    1. CDMA：信道为多个不同地址的用户共享，每个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信，由于个用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各用户之间不会造成干扰。

CDMA​

CDMA增大通信系统的容量，是GSM的4-5倍。每个比特时间划分为m个短间隔，称为码片chip，m通常是64或128，CDMA每一个站被指派一个唯一的m bit码片序列，发送1,发送该码片序列，发送0,发送该码片反码。0记作-1,1记作+1,生成码片向量。不同码片序列对应的码片向量内积=0，相互正交。码片向量对自己的内积=1。解码时用S与S+T进行规格化内积。=1时1，=-1时0。

S站发送的速率是b b/s,每一个bit要转换成m个bit的码片，因此事实上S的实际发送数据率提高到了mb b/s，同时S的占用的频带宽度提高到了原来的m倍，这是一种调频扩频的方式。

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