1、.,三、影響信道極限傳輸速率的因素,.,（一）幾個(gè)相關(guān)基本概念,1、什么是數(shù)據(jù)傳輸速率？2、所謂的信道容量是什么？3、帶寬的物理意義是什么？,.,1、數(shù)據(jù)傳輸速率,數(shù)據(jù)傳輸速率是描述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)之一。數(shù)據(jù)傳輸速率在數(shù)值上等于每秒鐘傳輸?shù)亩M(jìn)制比特?cái)?shù)，單位為比特/秒，記作bit/s或者bps。對(duì)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率為：S=1/T(bps)，其中，T為發(fā)送每一比特所需要的時(shí)間。,.,2、信道容量,在特定約束下，給定信道從規(guī)定的信源發(fā)送消息的能力的度量。通常是在采用適當(dāng)?shù)拇a，且差錯(cuò)率在可接受范圍的條件下，以所能達(dá)到的最大比特率來(lái)表示。,.,3、帶寬的物理意義,在模擬通信系統(tǒng)或傳

2、輸介質(zhì)中，所說(shuō)的“帶寬”是指信號(hào)頻率的通頻范圍，單位為“HZ”。數(shù)字信道是一種離散信道，它只能傳送離散值的數(shù)字信號(hào)，信道的帶寬決定了信道中能不失真的傳輸脈序列的最高速率。,.,（二）三個(gè)基本量之間的關(guān)系,信道容量和信道帶寬具有正比的關(guān)系：帶寬越大，容量越大。(這句話是說(shuō),信道容量只是在受信噪比影響的情況下的信息傳輸速率)因此通信信道最大傳輸速率與信道帶寬之間存在著明確的關(guān)系，所以人們可以用“帶寬”去取代“速率”。,.,（三）最大數(shù)據(jù)傳輸速率,奈奎斯特定理-描述了有限帶寬、無(wú)噪聲信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率與信道帶寬的關(guān)系。香農(nóng)定理則-描述了有限帶寬、有隨機(jī)熱噪聲信道的最大傳輸速率與信道帶寬、信噪比之

3、間的關(guān)系。,.,1、有噪聲信道的極限傳輸速率,香農(nóng)定理指出，在噪聲與信號(hào)獨(dú)立的高斯白噪信道中，假設(shè)信號(hào)的功率為S，噪聲功率為N，信道通頻帶寬為W(Hz)，則該信道的信道容量C有：C=Wlog2（1+s/N）（bit/s）,.,這就是香農(nóng)信道容量公式。從公式(1)中我們可以看出，在特定帶寬（W）和特定信噪比(S/N)的信道中傳送信息的速率是一定的。由信道容量公式還可得出以下結(jié)論：(1)提高信號(hào)S與噪聲N功率之比，可以增加信道容量。(2)當(dāng)信道中噪聲功率N-0時(shí)，信道容量C-無(wú)窮大，這就是說(shuō)無(wú)干擾信道的信道容量可以為無(wú)窮大。,.,(3)信道容量C一定時(shí)，帶寬W與信噪比S/N之間可以互換，即減小帶寬

4、，同時(shí)提高信噪比，可以維持原來(lái)信道容量。(4)信噪比一定時(shí)，增加帶寬W可以增大信道容量。但噪聲為高斯白噪聲時(shí)(實(shí)際的通信系統(tǒng)背景噪聲大多為高斯白噪)，增加帶寬同時(shí)會(huì)造成信噪比下降，因此無(wú)限增大帶寬也只能對(duì)應(yīng)有限信道容量，該極限容量為：Cw=1.44S/N0(bit/s)其中，N0為噪聲功率譜密度,N0=N/W。,.,2、無(wú)噪聲信道的極限傳輸速率,奈奎斯特準(zhǔn)則指出：如果間隔為/(=2f),通過(guò)理想通信信道傳輸?shù)恼}沖信號(hào)，則前后碼元之間不產(chǎn)生相互竄擾。因此，對(duì)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)的最大數(shù)據(jù)傳輸速率Rmax與通信信道帶寬B（B單位Hz)的關(guān)系可以寫為：Rmax2B(bit/s),.,也就是在當(dāng)信道的帶寬為B（Hz）時(shí),該信道的無(wú)碼間干擾時(shí)的最高傳輸速率為2B（bit/s）,也即系統(tǒng)的的最高頻帶利用率（單位頻帶內(nèi)的傳輸速率）為2.當(dāng)發(fā)送端