影响信道极限传输速率的因素ppt课件

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 对于二进制数据 数据传输速率为 S 1 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 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 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 C Wlog2 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 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 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 2 f 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 Rmax 2B 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