計算機網路 通道的極限容量

2021-10-03 10:41:01 字數 1235 閱讀 4104

3 訊雜比

從概念上講,限制碼元在通道上的傳輸速率的因素有以下兩個:

通道能夠通過的頻率範圍

訊雜比理想低通訊道的最高碼元傳輸速率=2w

baud

=2 w baud

=2wbau

d,ww

w 是理想低通訊道的頻寬,單位為赫茲(hz),如下圖,傳送訊號是一種典型的巨型脈衝訊號,訊號中的高頻分量,在傳輸時受到衰減,接收端收到的波形的前沿和後沿就變得不那麼陡峭,這樣每個碼元所佔的時間界限就沒有那麼明確了,如此一來,接收端收到的訊號波形就失去了碼元間的清晰界限,這種現象叫做碼間串擾。

所以在2023年,奈奎斯特 (nyquist) 推導出著名的奈氏準則,他給出了在假定的理想條件下,為了避免碼間串擾,碼元的傳輸速率的上限值

注意:

實際的通道所能傳輸的最高碼元速率,要明顯地低於奈氏準則給出上限數值

波特(baud)和位元(bit)是兩個不同的概念。波特是碼元傳輸的速率單位(每秒傳多少個碼元)。碼元傳輸速率也稱為調製速率、波形速率或符號速率。位元是資訊量的單位。

資訊的傳輸速率「位元/秒」與碼元的傳輸速率「波特」在數量上有一定的關係

若1個碼元只攜帶1bit的資訊量,則「位元/秒」和「波特」在數值上相等

若1個碼元攜帶nbit的資訊量,則 m baud的碼元傳輸速率所對應的資訊傳輸速率為m×nb/s

碼元的傳輸速率受奈氏準則的制約,所以要提高資訊的傳輸速率,就必須設法使每個碼元能攜帶更多個位元的資訊量。這就需要採用多元制的調製方法,如正交振幅調製 qam (quadrature amplitude modulation)。

2023年,夏農 (shannon)用資訊理論的理論推導出了頻寬受限且有高斯白雜訊干擾的通道的極限、無差錯的資訊傳輸速率(夏農公式

夏農公式表明:

影響通道的極限資訊傳輸速率的因素有通道的頻寬和訊雜比,並且通道的頻寬或通道中的訊雜比越大,則資訊的極限傳輸速率就越高

只要資訊傳輸速率低於通道的極限資訊傳輸速率,就一定可以找到某種辦法來實現無差錯的傳輸

若通道頻寬 w 或訊雜比 s/n 沒有上限(當然實際通道不可能是這樣的),則通道的極限資訊傳輸速率 c 也就沒有上限

實際通道上能夠達到的資訊傳輸速率要比夏農的極限傳輸速率低不少

計算機網路(2 4)物理層 通道的極限容量

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