頻寬與碼元的關係 計算機網路 頻寬

2021-10-13 21:41:20 字數 3226 閱讀 8805

獨佔全部頻寬

網速和編碼方式和復用方式有很大關係,和光速其實關係不大

本身這個概念是會和電子通訊領域的頻帶頻寬混淆的,所以為了更好的理解這個概念,同時也是為了加深理解,這裡我先介紹下通道復用的相關知識,當然這部分也是計算機網路需要掌握的。

現有的計算機網路中的硬體裝置和傳輸**的種類非常緊多,而通訊手段也有許多不同方式。物理層的作用正是要盡可能地遮蔽這些傳輸**和通訊手段的差異,使物理層上面的資料鏈路層感覺不到這些差異,這樣就可使資料鏈路層只需要考慮如何完成本層的協議和服務,而不必考慮網路具體的傳輸**和通訊手段是什麼。

資料在計算機內部多採用並行傳輸方式。但資料在通訊線路(傳輸**)上的傳輸方式一般都是序列傳輸(這是出於經濟上的考慮),即逐個位元按照時間順序傳輸。因此物理層還要完成傳輸方式的轉換。

通訊的目的是傳送資料(data)是運送訊息的實體。根據rfc4949給出的定義,資料是使用特定方式表示的資訊,通常是有意義的符號串行。這種資訊的表示可用計算機或其他機器(或人)處理或產生。訊號(signal)則是資料的電氣或電磁的表現。
模擬訊號,或連續訊號一一代表訊息的引數的取值是連續的。例如在圖2-1中,使用者家中的數據機到**端局之間的使用者線上傳送的就是模擬訊號。

數碼訊號,或離散訊號一一代表訊息的引數的取值是離散的。例如在圖2-1中,使用者家中的計算機到數據機之間,或在**網中繼線上傳送的就是數碼訊號。在使用時間域(或簡稱為時域)的波形表示數碼訊號時,代表不同離散數值的基本波形就稱為碼元。在使用二進位制編碼時,只有兩種不同的碼元,一種代表0狀態而另一種代表1狀態。

來自信源的訊號常稱為基帶訊號(即基本頻帶訊號)。像計算機輸出的代表各種文字或影象檔案的資料訊號都屬於基帶訊號。基帶訊號往往包含有較多的低頻成分,甚至有直流成分,而許多通道並不能傳輸這種低頻分量或直流分量。為了解決這一問題,就必須對基帶訊號進行調製(modulation)。調製可分為兩大類。

一類是僅僅對基帶訊號的波形進行變換,使它能夠與通道特性相適應。變換後的訊號仍然是基帶訊號。這類調製稱為基帶調製。由於這種基帶調製是把數碼訊號轉換為另一種形式的數碼訊號,因此大家更願意把這種過程稱為編碼(coding)。

另一類調製則需要使用載波(carrier)進行調製,把基帶訊號的頻率範圍搬移到較高的頻段,並轉換為模擬訊號,這樣就能夠更好地在模擬通道中傳輸。經重載波調製後的訊號稱為帶通訊號(即僅在一段頻率範圍內能夠通過通道),而使用載波的調製稱為帶通調製

碼元傳輸的速率越高,或訊號傳輸的距離越遠,或雜訊干擾越大,或傳輸**質量越差,在接收端的波形的失真就越嚴重。

在任何通道中,碼元傳輸的速率是有上限的,傳輸速率超過此上限,就會出現嚴重的碼間串擾的問題,使接收端對碼元的判決(即識別)成為不可能

如果通道的頻帶越寬,也就是能夠通過的訊號高頻分量越多,那麼就可以用更高的速率傳送碼元而不出現碼間串擾。

訊雜比

所謂訊雜比就是訊號的平均功率和雜訊的平均功率之比,常記為s/n,

夏農公式

道的極限資訊傳輸速率c

公式中,w為通道的頻寬(以hz為單位);s為通道內所傳訊號的平均功率;n為通道內部的高斯雜訊功率。夏農公式表明,通道的頻寬或通道中的訊雜比越大,資訊的極限傳輸速率就越高。夏農公式指出了資訊傳輸速率的上限。夏農公式的意義在於:只要資訊傳輸速率低於通道的極限資訊傳輸速率,就一定存在某種辦法來實現無差錯的傳輸。

模擬訊號角度:時分復用(時域)和頻分復用(頻域)

數碼訊號角度:碼分復用(cdm)(分碼多重進接cdma)

在cdma中,每乙個位元時間再劃分為m個短的間隔,稱為碼片(chip)。通常m的值是64或128。在下面的原理性說明中,為了畫圖簡單起見,我們設m為8

使用cdma的每乙個站被指派乙個唯一的mbit碼片序列( chip sequence)。乙個站如果要傳送位元1,則傳送它自己的mbit碼片序列。如果要傳送位元0,則傳送該碼片序列的二進位制反碼。例如,指派給s站的8bit碼片序列是00011011.當s傳送位元1時,它就傳送序列00011011,而當s傳送位元0時,就傳送1110100.為了方便,我們按慣例將碼片中的0寫為-1,將1寫為+1.因此s站的碼片序列是(-1-1-1+1+1-1+1+1)

現假定s站要傳送資訊的資料率為 b bit/s。由於每乙個位元要轉換成m個位元的碼片,因此s站實際上傳送的資料率提高到 mb bit/s,同時s站所占用的頻頻寬度也提高到原來數值的m倍。這種通訊方式是擴頻(spread spectrum)通訊中的一種。擴頻通訊通常有兩大類。一種是直接序列擴頻dsss( direct sequence spread spectrum),如上面講的使用碼片序列就是這一類。另一種是跳頻擴頻fhss( frequency hopping spread spectrum)

cdma系統的乙個重要特點就是這種體制給每乙個站分配的碼片序列不僅必須各不相同,並且還必須互相正交( orthogonal)。在實用的系統中是使用偽隨機碼序列。

計算機網路中:最高速率,單位為b/s(時域)

通訊:訊號的頻寬指的是該訊號所包含的不同頻率成份所佔據的頻率範圍,單位為hz(每秒鐘振動一次為1赫茲,可以寫成次/秒)(頻域)

其實兩者表徵的本質是一樣的,假如說每個碼元代表振動6次,那麼6次/秒=b/s,只不過由於在計算機網路中光纖通訊採用的是雷射脈衝訊號,這是一種離散的數碼訊號,其有別於傳統連續的模擬訊號,因此不宜用hz來描述頻寬,所以統一用b/s來描述。

一條通道上的頻寬是不固定的,和編碼方式等有關,與復用的方式也有關,頻分復用中在不考慮訊號失真的前提下,頻率分割的越小頻寬越大,所以計算機網路中的頻寬是一種動態概念,但是通訊中的頻寬則是固定的,由通道的物理性質決定的

頻寬與碼元的關係 再遇到碼元 速率 頻寬 9

3.1 碼元 碼元 指用乙個固定時長的訊號波形 數字脈衝 代表不同離散數值的基本波形,是數字通訊中數碼訊號的計量單位,這個時長內的訊號稱為k進製碼元,而該時長稱為碼元寬度。當碼元的離散狀態有a個時 a大於2 此時碼元為a進製碼元。1碼元可以攜帶多個位元的資訊量。例如 在使用二進位制編碼時,只有2種不...

「通訊」與「計算機網路」中各自的「頻寬」

一 通訊中的頻寬 一般來說,接收頻率都是從0開始的,所謂的400mhz的頻寬指的是0 400mhz的動態範圍,也就是說,最高可以接收400mhz的頻率 數位電路中一般使用二進位制0或1來傳輸資料。400mhz的意思就是在1秒內最高可以有400m個0或1被傳輸或處理。此外,由於編碼方式的不同,是可以在...

計算機網速與頻寬

1兆寬頻網度是 125kb 秒,360測速器測試10mb的理論數值是10m 8 1.25mb的理論值,當然會根據使用者的情況以及網路負載而上下浮動。服務商承諾給你提供的頻寬 1024 8 你每秒鐘實際可用的網路速度 理論上的速度,實際上則要再扣約 12 的 ethernet header,ip he...