数据通信主要指标与信道极限容量.ppt

2.1 数据通信主要指标与信道极限容量,数据在信道中是以电信号的形式传送的，分为模拟信号和数字信号。模拟信号是连续变化的电压或电流波形，数字信号是一系列表示数字“0”和“1”的电脉冲。 模拟传输系统采用放大器增加信号能量，但会放大噪声，造成误差积累；数字传输系统采用中继器，利用码元整形再生法重传、去除了噪声干扰，有效解决了误差积累问题。,模拟信号与数字信号,t,t,a) 模拟信号,b) 数字信号,模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值 数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值,数据通信主要指标与信道极限容量,信号传输速率 数据传输速率 信道容量 误码率,一 些 术 语,信道(Channel)：传送信息的线路（或通路） 比特率(Bit Rate)：数据传输速率 (bps，b/s) 码元(Code Cell)：时间轴上的一个信号编码单元,t,码元1,码元2,码元3,码元4,码元5,信号,同步脉冲,同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开始,t,信号(码元)传输速率,波特率： 每秒钟传送的码元数，或者说每秒钟 信号变化的次数，单位为波特（baud)。 例：如果是二进制脉冲信号，波特率则为： B=1/T (Baud) 其中，T 为一个脉冲信号的时间长度 奈奎斯特准则： 在带宽为 H 的理想低通无噪声信道上，信号码元的最大波特率为： Bmax= 2H (Baud) (注：若理想带通矩形特性的信道，则信号码元最大速率变为Bmax=H Baud),数据通信主要指标与信道极限容量,信号传输速率 数据传输速率 信道容量 误码率,数据传输速率,比特率：指每秒钟能传送的二进制位数，单位为 比特/秒（bps）。通常将比特率作为数据传输 率。 比特率与波特率的关系： 设比特率为 S，信号码元波特率为 B，则 S = Blog2N (bps), N为码元状态数 根据理想低通信道上的奈奎斯特准则 ： Bmax= 2H (Baud)， 则有： Smax= 2Hlog2N (bps),波特率与比特率比较,波特率为每秒传送多少个信号码元 比特率为每秒传送多少个二进制位 。 信息传输速率“比特/秒”与码元传输速率“波特”在数量上有一定的关系： 若 1 个码元只携带 1 bit 信息量，则“比特/秒” 和 “波特”在数值上相等。 若 1 个码元携带 n 位信息量，则 M 波特 的码元传输速率所对应的信息传输速率为 (M n) b/s,波特率与比特率比较图,数据通信主要指标与信道极限容量,信号传输速率 数据传输速率 信道容量 误码率,信道容量 (信道的最高信息传输速率),根据奈奎斯特准则，理想低通、无噪信道的最高码元传输速率2H Baud，其信道容量为 S=2Hlog2N ，即只要增加带宽H、码元的状态数N ，理想低通无噪信道容量 S 就会增加。 但实际信道总是有噪声的，实际的信道容量不会无限制地增加，而是由信道本身的特征（带宽、信噪比）来决定的，与具体通信手段无关。根据香农定理，有噪声信道的容量 C = Hlog2(1+S/N） (bps) 其中，S/N为信道的信噪比。信噪比也通常用分贝（dB）来表示，信噪比分贝数和 S/N的关系是： 信噪比（dB）= 10 log10S/N,数字信号通过实际信道(有噪信道),失真不严重：,失真严重：,奈氏准则和香农公式的作用范围,码元传输速率受 奈氏准则的限制,输入信息,输出信息,数据通信主要指标与信道极限容量,信号传输速率 数据传输速率 信道容量 误码率,误码率,传输出错的码元数占传输总码元数的比例。设传输总码元数为 N，传输出错的码元数为 Ne， 则误码率为 Pe = Ne/N 根据误码率的大小选择合适的数据单元大小来传输。,小 结,奈奎斯特准则： Bmax = 2H (Baud),3. 香农定理： C = Hlog2(1+S/N） (bps) 其中，S/N为信道的信噪比，信噪比分贝数和 S/N的关系是： 信噪比（dB）= 10 log10S/N,2. 比特率与波特率的关系： S = Blog2N (bps)， N为码元状态数,