信道的极限容量

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信道的最高码元传输速率

限制码元在信道上的传输速率的因素：

（1）信道能够通过的频率范围

（2） 信噪比

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• 任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。
• 码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。
• 数字通信的优点：在接收端只要我们能从失真的波形识别出原来的信号，这种失真对通信质量就没有影响。

码间串扰：

信道的最高码元传输速率

限制码元在信道上的传输速率的因素：

（1）信道能够通过的频率范围

• 1924 年，奈奎斯特(Nyquist)就推导出了著名的奈氏准则。他给出了在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值。
• 在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则就会出现码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。
• 如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而丌出现码间串扰。

• 每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒 2 个码元。
• Baud 是波特，是码元传输速率的单位，1 波特为每秒传送 1 个码元。

强调：

• 波特是码元传输的速率单位（每秒传多少个码元）。码元传输速率也称为调制速率、波形速率戒符号速率。
• 比特是信息量的单位。

• 若 1 个码元只携带 1 bit 的信息量，则“比特/秒”和“波特”在数值上相等。
• 若 1 个码元携带 n bit 的信息量，则M Baud 的码元传输速率所对应的信息传输速率为 M*?n b/s

（2） 信噪比

• 噪声存在于所有的电子设备和通信信道中。
• 如果信号相对较强，噪声的影响就相对较小。
• 信噪比是信号的平均功率S和噪声的平均功率N之比，常记为S/N，单位是分贝(dB)。

• W 为信道的带宽（以Hz为单位）；
• S /N为信道内所传信号的平均功率不信道内部的高斯噪声功率之比。

香农公式表明：

• 信道的带宽戒信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。
• 只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。
• 若信道带宽 W 或信噪比 S/N 没有上限（当然实际信道不可能是这样的），则信道的极限信息传输速率 C 也就没有上限。
• 实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。