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影响信道极限传输速率的因素ppt课件
数字信道是一种离散信道,它只能传送离散值的 数字信号,信道的带宽决定了信道中能不失真的传输 脉序列的最高速率。
(二)三个基本量之间的关系
信道容量和信道带宽具有正比的关系:带宽越大, 容量越大。(这句话是说,信道容量只是在受信噪比影 响的情况下的信息传输速率)
因此通信信道最大传输速率与信道带宽之间存在 着明确的关系,所以人们可以用“带宽”去取代“速率”。
C =W log2(1+s/N)(bit/s)
这就是香农信道容量公式。从公式(1)中我们可以 看出,在特定带宽(W)和特定信噪比(S/N)的信道中 传送信息的速率是一定的。由信道容量公式还可得出以 下结论:
(1)提高信号S与噪声N功率之比,可以增加信道容量。
(2)当信道中噪声功率N->0时,信道容量C->无穷大, 这就是说无干扰信道的信道容量可以为无穷大。
Cw→∞=1.44S/N0 (bit/s)
其中,N0为噪声功率谱密度,N0=N/W。
2、无噪声信道的极限传输速 率
奈奎斯特准则指出: 如果间隔为π/ω(ω=2πf),通过理想通信信道传输的
窄脉冲信号,则前后码元之间不产生相互窜扰。因此, 对于二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与通信 信道带宽B(B单位Hz)的关系可以写为:
2 Rmax= B (bit/s)
也就是在当信道的带宽为B(Hz)时,该信道的无 码间干扰时的最高传输速率为2B(bit/s),也即系统的的 最高频带利用率(单位频带内的传输速率)为2 .当发送 端是传输码率超过了该基带信道的带宽的2倍时,将出 现码间干扰,也就是信道的带宽限制了比特的传输速率。
(3)信道容量C一定时,带宽W与信噪比S/N之间可以互 换,即减小带宽,同时提高信噪比,可以维持原来信 道容量。
(4)信噪比一定时,增加带宽W可以增大信道容量。但 噪声为高斯白噪声时(实际的通信系统背景噪声大多为 高斯白噪),增加带宽同时会造成信噪比下降,因此无 限增大带宽也只能对应有限信道容量,该极限容量为:
(三)最大数据传输速率
奈奎斯特定理--描述了有限带宽、无噪声信道的 最大数据传输速率与信道带宽的关系。
香农定理则--描述了有限带宽、有随机热噪声信 道的最大传输速率与信道带宽、信噪比之间的关系。
1、有噪声信道的极限传输速率
香农定理指出,在噪声与信号独立的高斯白噪信 道中,假设信号的功率为S,噪声功率为N,信道通频带 宽为W(Hz),则该信道的信道容量C有:
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Hale Waihona Puke 1 对于二进制数据,数据传输速率为:S= /T (bps),
其中,T为发送每一比特所需要的时间。
2、信道容量
在特定约束下,给定信道从规定的信源发送消息 的能力的度量。通常是在采用适当的代码,且差错率 在可接受范围的条件下,以所能达到的最大比特率来 表示。
3、带宽的物理意义
在模拟通信系统或传输介质中,所说的“带宽” 是指信号频率的通频范围,单位为“HZ”。
三、影响信道 极限传输速率的因素
(一)几个相关基本概念
1、什么是数据传输速率? 2、所谓的信道容量是什么? 3、带宽的物理意义是什么?
1、数据传输速率
数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指 标之一。数据传输速率在数值上等于每秒钟传输的二 进制比特数,单位为比特/秒,记作bit/s或者bps。