物理层基础知识：码片序列正交与数据通信

"码片序列的正交关系是计算机网络中物理层的一个重要概念，尤其在多路复用技术如码分多址(CDMA)中起到关键作用。码片序列的正交性确保了不同站之间的信号能有效地分离，避免相互干扰。正交关系体现在两个不同的码片向量S和T的规格化内积为0，这意味着它们在数学上是相互独立的，不会在传输过程中产生混叠。这种特性在设计通信系统时，尤其是在有限的信道资源下提高信道利用率方面至关重要。 物理层是计算机网络的最底层，主要负责数据在传输媒体上的物理传输。它定义了接口的机械特性，比如接线器的形状、尺寸和引线布置；电气特性，如电压范围；功能特性，即电压电平的含义；以及过程特性，涉及事件发生的顺序。这些特性确保了不同设备间的数据传输能够准确无误地进行。 数据通信系统模型通常包括源点、发送器、接收器、传输系统和终点。数据经过发送器编码成适合传输的信号，通过传输系统到达接收器，然后由接收器解码恢复为原始数据。在这个过程中，数据可以是数字或模拟形式。数字数据是以离散的码元表示，而模拟数据则是连续变化的信号。 通信方式有三种：单向通信（单工），仅允许单向传输；双向交替通信（半双工），双方轮流发送和接收信息；以及双向同时通信（全双工），允许数据同时双向传输。在实际应用中，如电话系统和互联网连接，全双工通信提供了更高的效率和便利性。 在物理层，传输媒体分为导向（如双绞线、同轴电缆）和非导向（如无线电波、微波）。信道复用技术，如频分复用(FDM)、时分复用(TDM)、统计时分复用(STDM)、波分复用(WDM)和码分复用(CDMA)，被用来在同一信道上同时传输多个信号，从而最大化信道的使用效率。码分复用依赖于码片序列的正交性，每个用户分配一个唯一的码片序列，即使所有用户在同一时间发送数据，也能在接收端通过正交性的特性将各自的数据分离出来。 数字传输系统是现代通信的基础，例如xDSL技术用于提升传统电话线路的宽带接入，光纤同轴混合网(HFC)常用于有线电视网络的宽带服务，而FTTx（如FTTH、FTTC等）则利用光纤技术提供高速互联网接入。这些技术的发展不断推动着物理层的演进，以满足日益增长的高速、高带宽通信需求。"