特性。
从定义可以看出，物理层的特点是负责在物理连接上传输二进制比特 流，并提供为建立、维护和释放物理连接所需要的机械、电气、功能和规
程的特性。
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1、物理层的基本概念 物理层的主要功能如下：
① 为数据终端设备(Data Terminal Equipment， DTE)提供传送数据的通路。
② 传输数据。
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2、无线通信物理层的主要技术
无线电波的传播特性与频率相关。如果采用较低频率，则它能轻易 地通过障碍物，但电波能量随着与信号源距离r的增大而急剧减小，大 致为1/r3。如果采用高频传输，则它趋于直线传播，且受障碍物阻挡 的影响。无线电波易受发动机和其它电子设备的干扰。 另外，由于无线电波的传输距离较远，用户之间的相互串扰也是需 要关注的问题，所以每个国家和地区都有关于无线频率管制方面的使 用授权规定。
理接口信号线一般分为数据线、控制线、定时线和地线。
④规程特性。它定义了信号线进行二进制比特流传输线的一组操作过程， 包括各信号线的工作规则和时序。
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2、无线通信物理层的主要技术
无线通信物理层的主要技术包括介质的选择、频段的选择、调制 技术和扩频技术。
(1)介质和频段选择
无线通信的介质包括电磁波和声波。电磁波是最主要的无线通信介 质，而声波一般仅用于水下的无线通信。根据波长的不同，电磁波分
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2、无线通信物理层的主要技术 (2)调制技术
载波信号
(高频正弦波)
调制信号 (两个状态) 幅移键控 (ASK) 频移键控 (FSK) 相移键控 (PSK)
0
0
1
1
0
1线通信物理层的主要技术 (2)调制技术 20世纪80年代以来，人们十分重视调制技术在无线通信 系统中的应用，以寻求频谱利用率更高、频谱特性更好的数 字调制方式。由于振幅键控信号的抗噪声性能不够理想，因
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2、无线通信物理层的主要技术 (3)扩频技术
扩频通信与一般无线通信系统相比，主要是在发射端增加了扩频
调制，而在接收端增加了扩频解调。
扩频技术的优点包括：易于重复使用频率，提高了无线频谱利用率; 抗干扰性强，误码率低;隐蔽性好，对各种窄带通信系统的干扰很小; 可以实现码分多址; 抗多径干扰; 能精确地定时和测距; 适合数字话音 和数据传输，以及开展多种通信业务; 安装简便，易于维护。
3.1 物理层
3.1.1 物理层概述 1、物理层的基本概念
在计算机网络中物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输介
质上传输数据的比特流。国际标准化组织(IOS)对开放系统互联(OSI)参考
模型中物理层的定义如下：物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间 的二进制比特传输的物理连接，提供机械的、电气的、功能的和规程性的
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2、无线通信物理层的主要技术 (2)调制技术
调制对通信系统的有效性和可靠性有很大的影响，采用什么方法调制和
解调往往在很大程度上决定着通信系统的质量。根据调制中采用的基带信号
的类型，可以将调制分为模拟调制和数字调制。 模拟调制是用模拟基带信号对高频载波的某一参量进行控制，使高频载 波随着模拟基带信号的变化而变化。 数字调制是用数字基带信号对高频载波的某一参量进行控制，使高频载 波随着数字基带信号的变化而变化。目前通信系统都在由模拟制式向数字制 式过渡，因此数字调制已经成为了主流的调制技术。
③ 其他管理工作。
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1、物理层的基本概念
通常物理接口标准对物理接口的四个特性进行了描述：
①机械特性。它规定了物理连接时使用的可接插连接器的形状和尺寸，连 接器中的引脚数量和排列情况等。 ②电气特性。它规定了在物理连接上传输二进制比特流时，线路上信号电 平高低、阻抗以及阻抗匹配、传输速率与距离限制。 ③功能特性。它规定了物理接口上各条信号线的功能分配和确切定义。物
而目前在无线通信中广泛应用的调制方法是频率键控和相位
键控。
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2、无线通信物理层的主要技术 (3)扩频技术 扩频又称为扩展频谱，扩频通信技术是一种信息传输 方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的 最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成， 用编码及调制的方法来实现，与所传信息数据无关；在 接收端用同样的码进行相关同步接收、解扩和恢复所传 信息数据。 扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种： 直接序列扩频(DSSS)、跳频(FHSS)、跳时(THSS)和宽 带线性调频扩频(SS，简称切普扩频)。
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2、无线通信物理层的主要技术 (2)调制技术
调制和解调技术是无线通信系统的关键技术之一。通常信号源的编
码信息（即信源）含有直流分量和频率较低的频率分量，称为基带信号。 基带信号往往不能作为传输信号，因而要将基带信号转换为相对基带频
率而言频率非常高的带通信号，以便于进行信道传输。通常将带通信号
称为已调信号，而基带信号称为调制信号。
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3、无线传感器网络物理层的特点 无线传感器网络作为无线通信网络中的一种类型，因此它包 含了上述介绍的无线通信物理层技术的特点。 目前无线传感器网络的通信传输介质主要是无线电波、红外 线和光波三种类型。无线电波的通信限制较少，通常人们选择 “工业、科学和医疗”(Industrial，Scientific and Medical, ISM)频段。ISM频段的优点在于它是自由频段，无须注册，可 选频谱范围大，实现起来灵活方便。ISM频段的缺点主要是功 率受限，另外与现有多种无线通信应用存在相互干扰问题。
为无线电波、微波、红外线、毫米波和光波等，其中无线电波在无线
网络中使用最广泛。
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2、无线通信物理层的主要技术 无线电波是容易产生，可以传播很远，可以穿过建筑物，
因而被广泛地用于室内或室外的无线通信。无线电波是全
方向传播信号的，它能向任意方向发送无线信号，所以发 射方和接收方的装置在位置上不必要求很精确的对准。
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2、无线通信物理层的主要技术 (2)调制技术
根据原始信号所控制参量的不同，调制分为幅度调制（AM）、频率 调制（FM）和相位调制（PM）。 当数字调制信号为二进制矩形全占空脉冲序列时，由于该序列只存在 “有电”和“无电”两种状态，因而可以采用电键控制，被称为键控信 号，所以上述数字信号的调幅、调频、调相分别又被称为幅移键控 (ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。