影响信道极限传输速率的因素

.,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/(=2f),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：Rmax2B(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