数据通信主要指标与信道极限容量

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信道容量和数据传输速率的单位

信道容量和数据传输速率的单位

信道容量和数据传输速率的单位信道容量和数据传输速率的单位如果你对通信、网络或计算机科学领域有一定的了解,你可能会听说过信道容量和数据传输速率这两个概念。

它们是衡量通信系统性能的重要指标,为了更好地理解和评估这些指标,让我们从简单的概念开始,逐步深入探讨。

1. 信道容量:什么是信道容量?当我们在进行一次通信时,信道容量表示信道所能传输信息的最大速率。

简单来说,它是衡量信道传输能力的度量。

信道容量通常用单位比特/秒(bps)来表示。

在一个理想的信道中,信道容量的计算可以通过香农公式来进行,公式为C = B * log(1 + S/N),其中C表示信道容量,B表示信道的带宽(单位为赫兹),S表示信号的信噪比(信号功率与噪声功率的比值),N表示噪声功率。

2. 数据传输速率的单位:数据传输速率是指在单位时间内通过信道传输的比特数。

它是衡量数据传输效率的指标。

数据传输速率通常用单位比特/秒(bps)来表示。

在实际应用中,我们通常会使用更大的单位,如千比特/秒(Kbps)、兆比特/秒(Mbps)或吉比特/秒(Gbps)。

这些单位表示的是每秒传输的比特数的数量级。

现在,让我们深入探讨信道容量和数据传输速率的单位,以帮助你更全面理解这些概念。

3. 信道容量的深入理解:信道容量的计算涉及到信道的带宽和信号的信噪比。

带宽是指信道所能支持的频率范围,它代表着信道的传输能力。

信噪比是指信号的功率与噪声的功率之比,它表示信号与噪声的相对强度。

信道容量的计算公式中,log(1 + S/N) 的值代表了信号与噪声的相对强度对信道容量的影响。

当信噪比较高时,信道容量也会相应增加。

而当信噪比较低时,信道容量可能会受到限制。

4. 数据传输速率的单位:在实际应用中,通常使用多种单位来表示数据传输速率。

这些单位的选择取决于需要传输的数据量的大小。

如果数据量较小,我们可能会使用Kbps或Mbps这样的单位。

如果数据量较大,我们可能会使用Gbps甚至更高的单位。

数据通信中的主要技术指标

数据通信中的主要技术指标
3001700Hz和17003000HZ两个子频带其中一个用于发送另一个用于接 收。在一个方 向上调制解调器可以用1070Hz和1270Hz两种频率表示0和1对于另一个方向则可以 用2025Hz和2225Hz两种频 率表示0和1。由于两套频率?嗷ブ洳淮嬖谥氐虼思负 趺挥惺裁锤扇拧T诘缁跋呗飞螰SK通常也可达1200bps速率。 在移相键控法PSK方 式下利用载波信号相位移动来表示数据。图2.7中 是一个二相系统的例子在这个系 统中用相移为0度的频率表示0用相移为180。即反相的频率表示1。实际应用中PSK 也可以使用多于二相 的相移例如四相、八相甚至更多相。这样便可使一个码元取4 种、8种或更多种离散状态由此使数据传输速率增加到原来的2倍、3倍或更多。将信 号频率 分别移相四种不同角度的移相键控法称为2DPSK利用这种技术可以对传输 速率起到加倍的作用例如信号速率为600波特的调制解调器则2DPSK的 有效数据 速率可为1200bps将一个信号分别移相8种不同角度的移相键控法称为3DPSK这种技 术若使用在1600波特的调制解调器上便可以获得 4800bps的数据传输率。 采用多相 PSK可以有效地提高数据传输速率但受实际电话传输网的限制相移数已达到上限再 要提高数据传输速率只能另寻它法。PSK和ASK技术的结 合可以解决这个问题这种 方式称相位幅度调制PAM Pulse Amplitude Modulation。例如采用12种相位其中的4 种相位每个信号取2种幅度这样就得到16种不同的相位幅度离散状态可使一个码元 表示4位二进制 数据从而大大提高了数据传输速率。这种类型的调制解调器有效数 据传输率可达9600bps。另外还有一种正交幅度调制QAM Quadrature Amplitude Modula-tbn它是一种改进了的PAM技术。 调制解调器之间通过公用电话网相连接时 所采用的传输方式有全双工、半双工之分而连线方式有二线制、四线制之分。采用

衡量数字通信系统传输质量的指标

衡量数字通信系统传输质量的指标

衡量数字通信系统传输质量的指标
通信系统是一个复杂的体系,传输质量对于其发挥作用至关重要,而衡量数字
通信系统传输质量的指标就十分重要。

首先,信道容量是衡量数字通信系统传输质量的关键指标,它是指传输数据有
多多少,单位是千兆比特/秒或兆比特/秒。

信道容量越大,则说明当前的通信传输质量就越高,可以传输的数据也就越多,这也是数字通信系统传输质量提高的重要指标。

其次,传输延迟大小是衡量数字通信系统传输质量的重要指标之一,也被称为ping值。

这个指标代表数据在一次传输过程中需要经过多长时间,单位是毫秒。

一般来说,通信延迟时间越小,换句话说,ping值越小,说明通信系统性能越好,传输效率也就越高,这也是衡量数字通信传输质量的重要指标。

此外,信号水平也是衡量数字通信系统传输质量的重要指标。

当信号水平越大,说明数字信号传输质量越高,可以保证更高的传输速率,从而提高通信传输质量。

最后,还有信噪比这一重要指标。

信噪比是比率型指标,表示数字信号中有用
信息和噪声的比值,信噪比越高,说明传输的信号有效占比越大,信号质量越高,从而提高传输质量。

综上所述,衡量数字通信系统传输质量的关键指标有信道容量,传输延时,信
号水平和信噪比等,要确保数字通信系统可以良好地发挥作用,就必须保持这些指标性能较高。

2.2物理层_信道的极限容量

2.2物理层_信道的极限容量

2.2 信道的极限容量信道的极限容量•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。

数字信号通过实际的信道 失真不严重失真严重实际的信道(带宽受限、有噪声、干扰和失真)输入信号波形输出信号波形(失真不严重)输入信号波形实际的信道(带宽受限、有噪声、干扰和失真)输出信号波形(失真严重)(a) 有失真但可识别(b)失真大不可识别码间串扰在接收端收到的信号波形失去了码元之间清晰界限,这种现象叫做码间串扰。

实际的信道(带宽受限、有噪声、干扰和失真)输入信号波形 输出信号波形(失真不严重)输入信号波形实际的信道(带宽受限、有噪声、干扰和失真)输出信号波形(失真严重)(a) 有失真但可识别 (b)失真大不可识别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不出现码间串扰。

奈氏(Nyquist)准则 理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W BaudW 是理想低通信道的带宽,单位为赫兹(Hz)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。

不能通过 能通过0 频率(Hz) W (Hz)要强调以下两点第二章物理层 2.2.3 信道的极限容量实际的信道所能传输的最高码元速率,要明显地低于奈氏准则给出上限数值。

数据通信主要指标与信道极限容量

数据通信主要指标与信道极限容量
5 AM20.11.1120.11.11
源点
发送器


发送的
传输 系统
接收器 接收的
终点




信号
信号




码元传输速率受




奈氏准则的限制


信息传输速率受 香农公式的限制
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
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“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,利用码元再生法重传,有效解决 了误差积累问题。
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 bit 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
波特率与比特率比较图
2 种信号电平, (即码元有2种) 每个码元携带 1位二进制信息 波特率=8 Baud 比特率=8 bps
数字信号通过实际信道(有噪信道)
失真不严重:
实际的有噪信道 (带宽较宽、噪声、干扰小)
输入信号波形
因而信道容量大
失真严重:
实际的有噪信道 (带宽窄、噪声、干扰大)

03 信道的极限容量

03 信道的极限容量

计算机网络与通信技术知识点:信道的极限容量北京交通大学聂晓波信道的极限容量•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,或传输媒体质量越差,在信道的输出端的波形的失真就越严重。

数字信号通过实际的信道实际的信道(带宽受限、有噪声、干扰和失真)发送信号波形接收信号波形有失真,但可识别发送信号波形实际的信道(带宽受限、有噪声、干扰和失真)接收信号波形失真大,无法识别信道的极限容量从概念上讲,限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个:•信道能够通过的频率范围•信噪比信道能够通过的频率范围•具体的信道所能通过的频率范围总是有限的。

信号中的许多高频分量往往不能通过信道。

•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。

信道能够通过的频率范围在任何信道中,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不出现码间串扰。

(2) 信噪比•噪声存在于所有的电子设备和通信信道中。

•噪声是随机产生的,它的瞬时值有时会很大。

因此噪声会使接收端对码元的判决产生错误。

•但噪声的影响是相对的。

如果信号相对较强,那么噪声的影响就相对较小。

•信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比。

常记为S/N,并用分贝(dB) 作为度量单位。

即:信噪比(dB) = 10 log(S/N) (dB)10•例如,当S/N= 10 时,信噪比为10 dB,而当S/N= 1000时,信噪比为30 dB。

(2) 信噪比•1948年,香农(Shannon) 用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率(香农公式)。

•信道的极限信息传输速率C 可表达为:C= W log2(1+S/N) (bit/s)其中:W 为信道的带宽(以Hz 为单位);S 为信道内所传信号的平均功率;N 为信道内部的高斯噪声功率。

四、数据通信的技术指标

四、数据通信的技术指标
两者的相同点:都是衡量信息在传输线 路上传输快慢的指标。

数 据 通 信 的 技 术 指 标
两者的不同点:比特率针对二进制位数 传递,波特率针对信号波形的传输,两者之 间在数值上存在如下关系:S=Blog2N。
计 算 机 网 络
误码率
用来衡量数据传输的质量

数 据 通 信 的 技 术 指 标
表示二进制数据位在传输中出错的概率, 可用如下公式表示: Pe = Ne / N 。
数 据 通 信 的 技 术 指 标
C为信道容量
H为信道的带宽 脉冲所表示的 有效状态数
计 算 机 网 络
信道容量的计算公式--奈奎斯特公式
例:若某信道带宽为4kHZ,任何时刻信号 可取0、1、2、3这4种电平之一,该信道的信 道容量为多少?

数 据 通 信 的 技 术 指 标
解:根据奈奎斯特公式,可知信道容量为: C=16Kbps
数据通信的 技术指标
计 算 机 网 络
学习目标
理解数据传输速率的概念 理解信号传输速率的概念 理解误码率的概念 熟练掌握数据传输速率与信号传输速
率的关系

数 据 通 信 的 技 术 指 标
熟练掌握信道容量的计算

计 算 机 网 络
重点及难点
学习重点
数据传输速率、信号传输速率、信道容量

计 算 机 网 络
信道容量的计算公式--香农公式

对有限带宽随机噪声信道,信道容量可用 如下公式计算: C=H log2(1+S/N)
数 据 通 信 的 技 术 指 标
C为信道容量
H为信道的带宽 信噪比,通常用 10log10S/N表示,单位 为dB

衡量通信系统的主要指标

衡量通信系统的主要指标

衡量通信系统的主要指标
通信系统的主要指标是
传输速率:传输速率是指单位时间内传输的数据量,通常以比特率(bit/s)表示。

它衡量了系统在单位时间内能够传输的数据量,速率越高,传输效率越高。

带宽:带宽是指通信信道或网络传输数据的能力,通常以赫兹(Hz)表示。

带宽越大,系统可以传输的频率范围就越广,从而能够支持更高的数据传输速率。

延迟:延迟是指信号从发送端到接收端所需的时间,也称为传播延迟。

较低的延迟对于实时通信非常重要,因为它直接影响到通信的响应时间和交互性能。

误码率:误码率是指在传输过程中出现的错误比特数与总传输比特数之比。

低误码率意味着通信系统能够准确地传输数据,因此对于数据完整性和可靠性非常重要。

容量:容量是指系统能够支持的最大数据传输速率。

它取决于带宽、信噪比和频谱利用率等因素。

提高容量可以增加系统的吞吐量和数据处理能力。

信噪比:信噪比是指信号与噪声的比值,衡量了通信信号中的噪声水平。

高信噪比表示信号相对于噪声较强,有利于提高数据传输的可靠性和质量。

覆盖范围:覆盖范围是指通信系统的信号可以传输到的地理范围。

对于无线通信系统,覆盖范围决定了系统的可用性和连接性。

能耗:能耗是指通信系统在工作过程中所消耗的能量。

数据通信技术指标

数据通信技术指标

信道容量
• 带宽就像道路的宽窄
• 数据就像要跑在道路上的车
• 信道容量不仅由传输介质决定,还受到信道上 网络设备处理速度的影响。 • 带宽就像水管的粗细
• 网络设备就像水管的阀门、连接器等
• 数据就像水管中的水
信道容量VS数据传输速率
信道容量:表征一个信道传输数据的能力,单 位为 位/秒。表示信道的最大数据传输速率。 (信道的极致) 数据传输率:实际的传输速率 举例:最大时速VS 实际车速
同步异步传输
在异步传输中,被传输的单位是字符,每个 字符可由5~8位码元组成。每个字符前需加 一位起始位“0”,以表示一个字符的开始。 在字符后加上一位校验位,以便接收方进 行错误校验。然后再加1.5或2位停止位“1”, 以表示一个字符的结束。当不发送信号时 一直发送停止位“1”,接收方根据1至0的 跳变来辨别一个新字符的开始
R B log 2 N BR
例如:
log 2 N
在二元调制方式当中,R和B取同一值,但在多元情况下,就要区分开。
采用四相调制方式中,即N=4,且T=833*10-6秒,求传输速率?
数据传输速率VS调制速率
打个比方,调制速率是公路上单位时间内经过的 卡车数,那么数据传输率便是单位时间里经过的 卡车里装运的货物箱数。
思考
• 若一个码元可取N种离散值,则该码元能携带的 二进制信息为?Biblioteka M=log 2 N
当一个码元仅取两种离散值时, R=(1/T), 表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率。 即可得出另一个技术指标:信号传输速率。 也称为码元速率,调制速率或波特率,单 位为波特(Baud)。表示单位时间内通过信 道的码元个数 B=1/T
噪声
热噪声(传输介质本身的电器特性影响) 冲击噪声(外界干扰,例如:雷击,具有突 然性)

数据通信技术指标

数据通信技术指标

信道容量
• 带宽就像道路的宽窄
• 数据就像要跑在道路上的车
• 信道容量不仅由传输介质决定,还受到信道上 网络设备处理速度的影响。 • 带宽就像水管的粗细
• 网络设备就像水管的阀门、连接器等
• 数据就像水管中的水
信道容量VS数据传输速率
信道容量:表征一个信道传输数据的能力,单 位为 位/秒。表示信道的最大数据传输速率。 (信道的极致) 数据传输率:实际的传输速率 举例:最大时速VS 实际车速
课堂练习题
1、对于带宽为6M HZ 的信道,若用4种不同的状态 来表示数据,在不考虑热噪声的情况下,该信道 的最大数据传输速率是多少? 2、信道带宽为3KHZ,信噪比为30db,则每秒能发送 的比特数不会超过多少? 3、采用8种相位、每种相位各有两种幅度的PAM调 制方法,问在1200Baud的信号传输速率下能达到 的数据传输率为多少?(注:PAM:脉冲幅度调制)
数据通信中的主要技术指标
1、数据传输速率
• 数据传输率:每秒能传输的二进制信息位数,单 位为位/秒,记作bps或b/s,由下式确定:
R=
1 . log 2 N T
T为码元的周期,N为一个码元取的有效离散值个数,一般取2的整数次方值。若一个码 元仅仅可取0和1两种离散值,则该码元只能携带一位二进制信息,若可取 00、01、10 11 四种,则可携带两位二进制信息。
噪声
热噪声(传输介质本身的电器特性影响) 冲击噪声(外界干扰,例如:雷击,具有突 然性)
奈奎斯特定理 无噪声情况下码元速率B与信道带宽H的关系: B=2H 奈奎斯特公式 C=2Hlog2 N
实际通信过程当中,有噪声 香农公式: C=Hlog2(1+s/N) S/N 信噪比 ,S 信号功率,N表示噪声功率 单位为 分贝 实际使用中S/N的值要求足够大,所以的 S/N=10log10 (S/N) 例:信噪比为30db,带宽为3KHZ的信道最大 数据传输率?

数据通信系统的主要质量指标知识点课件.

数据通信系统的主要质量指标知识点课件.
1-4-7数据通信系统的主要质 量指标
数据通信系统的主要质量指标
数据通信系统的主要质量指标包括:
– – – – 传输速率 误码率 信道容量 带宽
(1)传输速率
1)信息传输速率:单位时间内所传递的信息量(二进 制代码的有效位数)。 1 – 比特率公式: Rb log 2 N T – T——码元长度 – N——一个码元信号代表的有效状态数,为2的整数 倍。 – log2 N ——单位码元能表示的比特数 2)码元传输速率(又称波特率):它表示单位时间内 传输码元的数目,简称符号速率,单位是波特 (Baud),记为B。 – 波特率公式: RB 1
1
S ) N
(4)带宽
带宽用于衡量通信系统的传输能力,它有两种 含义。
– “带宽”本来的意思是指某个信号具有的频带宽度, 或网络系统能够传输信号的最大频率fH和最小频率 fL的差值,即B=fH-fL。带宽的单位是赫兹(Hz)、 千赫(kHz)、兆赫(MHz)等。 – 在数字信道中,“带宽”是指在信道上(或一段链 路上)能够传送的数字信号的最大速率,即比特率。
T
(2)误码率
误码率(码元差错率) :指接收码元中 错误码元数占传输总码元数的比例。
接收码元中错误码元数 Pe 接收总码元数
– 误码率是个统计概念,目前电话线路系统的 平均误码率是: – 300~2400bit/s时,10-2到10-6之间; – 4800~9600bit/s时,10-2到10-4之间。
(3)信道容量
信道容量:表征一个信道传输数据的最大能力,单位: bit/s、bps。信道容量的计算方法如下: 无噪声情况下:信道容量 C 2 B log N
– 其中: – B——信道带宽,单位为Hz – N——一个码元信号代表的有效状态数 – – – – 其中: B——信道带宽,单位为Hz S——信号的功率 N——噪声功率

数据通信技术指标

数据通信技术指标
S/N=10log10 (S/N) 例:信噪比为30db,带宽为3KHZ的信道最大
数据传输率?
同步异步传输
在异步传输中,被传输的单位是字符,每个 字符可由5~8位码元组成。每个字符前需加 一位起始位“0”,以表示一个字符的开始。 在字符后加上一位校验位,以便接收方进 行错误校验。然后再加1.5或2位停止位“1”, 以表示一个字符的结束。当不发送信号时 一直发送停止位“1”,接收方根据1至0的 跳变来辨别一个新字符的开始
思考
• 若一个码元可取N种离散值,则该码元能携带的 二进制信息为?
M= log 2 N
当一个码元仅取两种离散值时,
R=(1/T), 表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率。
即可得出另一个技术指标:信号传输速率。 也称为码元速率,调制速率或波特率,单 位为波特(Baud)。表示单位时间内通过信 道的码元个数
4、采用每种相位各有两种幅度的PAM调制方法,在 带宽为8KHZ的无噪声信道上传输数字信号,若要达 到64Kbps的数据速率,问至少要多少种不同的相位?
5、数据速率为1200bps,采用无校验、1位停止位的 异步传输,问1分钟内最多能传输多少个汉字?(双 字节)
信道容量
• 带宽就像道路的宽窄
• 数据就像要跑在道路上的车
• 信道容量不仅由传输介质决定,还受到信道上 网络设备理速度的影响。
• 带宽就像水管的粗细
• 网络设备就像水管的阀门、连接器等
• 数据就像水管中的水
信道容量VS数据传输速率
信道容量:表征一个信道传输数据的能力,单 位为 位/秒。表示信道的最大数据传输速率。
数据通信中的主要技术指标
1、数据传输速率
• 数据传输率:每秒能传输的二进制信息位数,单 位为位/秒,记作bps或b/s,由下式确定:

数据通信系统的主要技术指标

数据通信系统的主要技术指标


波特率 一个数字信号(码元)可以包含几位二 进制数,例如:可以用一个信号表示一位 二进制数“0”,采用较为复杂的调制技术时, 可以在一个信号上携带“01”两位二进制数, 甚至更多。 波特率指每秒传输的有效码元个数。

比特率和波特率之间用下列关系: 其中,n为一个脉冲信号所表示的有效二进制 数的位数。对于多相调制来说,n表示相的数目。 在二相调制中,n=2,故S=B,即比特率与波特 率相等。四相调制中,n等于4,
二、带宽 带宽是指物理信道的频带宽度,即信道 内最高频率和最低频率之差。 单位:赫兹(HZ),还常用千赫 (kHZ)、兆赫(MHZ)。
三、信道容量 信道容量一般是指物理信道上能够传输 数据的最大能力。
四、带宽、数据传输速率和信道容量的关系 一般来讲:信道所处的频带越高,所包 围的频率范围越大,则该信道的容量越大, 传输速率越高!
五、误码率 误码率是指二进制比特在数据传输系统中被 传错的概率,又称为出错率,其定义式如 下: 式中,N为传输的二进制位的总数,Ne 表示被传错的比特数。

误码率Pe是数据通信系统的传输可靠性指 标。 采用差错控制技术的意义:根据测试, 目前电话线路在 300~2400bit/s传输速率 时的平均误码率为10E-4~10E-6;在 2400~9600bit/s传输速率时的平均误码率 为 l0E-9~10E-6。而计算机通信系统中对 误码率的要求是10E-9~10E-6,即平均每 传送 1兆二进制位,才能错一位,
通信系统的主要技术指标
通信系统的主要技术指标
一、数据传输速率(比特率)和波形调制速率(波 特率) 比特率(S) 单位时间内所传送的二进制代码的有效位 (bit)数。 例如:在0.001ms内传输了“1010001011”这样 一段有效数据。那么该传输的比特率为: 10/(0.001ms)=10M/s

信道带宽和信道容量

信道带宽和信道容量

信道带宽模拟信道:模拟信道的带宽W=f2-f1其中f1是信道能够通过的最低频率,f2是信道能够通过的最高频率,两者都是由信道的物理特性决定的。

当组成信道的电路制成了,信道的带宽就决定了。

为了是信号的传输的失真小些,信道要有足够的带宽。

数字信道: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。

一个数字脉冲称为一个码元,我们用码元速率表示单位时间内信号波形的变换次数,即单位时间内通过信道传输的码元个数。

若信号码元宽度为T秒,则码元速率B=1/T。

码元速率的单位叫波特(Baud),所以码元速率也叫波特率。

早在1924年,贝尔实验室的研究员亨利·尼奎斯特就推导出了有限带宽无噪声信道的极限波特率,称为尼奎斯特定理。

若信道带宽为W,则尼奎斯特定理指出最大码元速率为B=2W(Baud)尼奎斯特定理指定的信道容量也叫尼奎斯特极限,这是由信道的物理特性决定的。

超过尼奎斯特极限传送脉冲信号是不可能的,所以要进一步提高波特率必须改善信道带宽。

码元携带的信息量由码元取的离散值个数决定。

若码元取两个离散值,则一个码元携带1比特(bit)信息。

若码元可取四种离散值,则一个码元携带2比特信息。

总之一个码元携带的信息量n(bit)与码元的种类数N有如下关系:n=log2N单位时间内在信道上传送的信息量(比特数)称为数据速率。

在一定的波特率下提高速率的途径是用一个码元表示更多的比特数。

如果把两比特编码为一个码元,则数据速率可成倍提高。

我们有公式:R=B log2N=2W log2N(b/s)其中R表示数据速率,单位是每秒比特,简写为bps或b/s数据速率和波特率是两个不同的概念。

仅当码元取两个离散值时两者才相等。

对于普通电话线路,带宽为3000HZ,最高波特率为6000Baud。

而最高数据速率可随编码方式的不同而取不同的值。

这些都是在无噪声的理想情况下的极限值。

数据通信的主要技术指标

数据通信的主要技术指标

数据通信的主要技术指标
数据通信技术是现代社会中一种不可缺少的重要功能,它支撑着信息社会的发展,促进社会经济的快速发展。

数据通信的主要技术指标包括传输的数据速率、链接的覆盖范围、网络的负载情况,以及通信的安全性等。

首先,数据传输的速率是数据传输技术最重要的技术指标之一。

它衡量的是网
络中数据传输的速度,用来衡量单位时间内通过网络传输的数据量。

另外,链接的覆盖范围也是一个重要的指标。

它衡量网络覆盖的范围,也就是接收器可以接受到信号的有效范围。

网络的负载情况也是非常重要的技术指标。

它衡量的是网络中数据传输的稳定程度与可靠性。

最后,数据安全性也是数据通信技术中一个重要的指标,它衡量技术是否能够满足安全性的要求,保护数据而不泄露敏感信息。

以上就是数据通信中的主要技术指标,它们是现代社会信息传播的重要参照。

如果想要更加安全、快捷地进行数据传输,我们需要牢记以上技术指标,对现有技术和设备进行充分利用,提升数据传输的安全性和稳定性,以满足网络传输的需求。

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数字信号通过实际信道(有噪信道)
q 失真不严重:
•实际的有噪信道 •(带宽较宽、噪声、干扰小)
•输入信号波形
•因而信道容量大
失真严重:
•实际的有噪信道 •(带宽窄、噪声、干扰大)
•输出信号波形 •(失真不严重)
•输入信号波形
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•因而信道容量小
•输出信号波形 •(失真严重)
数据通信主要指标与信道极限容量
道本身的特征(带宽,信噪比)决定,与具体通 信手段无关。根据香农定理,有噪声信道容量
C = H·log2(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
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数据通信主要指标与信道极限容量
数据通信主要指标与信道极限容量
波特率与比特率比较
q 波特率为每秒传送多少个码元 比特率为每秒传送多少个二进制位

q 信息传输速率“比特/秒”与码元传输速率“波特”

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 bit 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
奈氏准则和香农公式的作用范围
•源系 统
•传输系 统
•目的系 统
•源 •输 点 入 信 息
•发送 •输 器 入 数 据
•传
•发送的 输
•接收
•信号 •系

•码元传统输速率•信号

•信•制奈息氏传准输则速的率限受 •香农公式的限制
•接收 器
•终
•输 点 •输






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数据通信主要指标与信道极限容量
来传输。
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数据通信主要指标与信道极限容量
3rew
演讲完毕,谢谢听讲!
再见,see you again
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2020/11/21
数据通信主要指标与信道极限容量
数据通信主要指标与信 道极限容量
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2020/11/21
数据通信主要指标与信道极限容量
模拟信号与数字信号
▪ 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
•t
•t
•a) 模拟信号
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•b) 数字信号
数据通信主要指标与信道极限容量
数据通信主要指标与信道极限容量
q 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。
q 比特率与波特率的关系:
设比特率为 S,波特率为 B,则 S = B·log2N (bps), N为码元状态数
根据奈奎斯特定律 Bmax= 2H ,则有: Smax= 2H·log2N (bps)
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q 信号传输速率 q 数据传输速率 q 信道容量 q 误码率
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数据通信主要指标与信道极限容量
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
•码元1 •码元2 •码元3 •码元4 •码元5
数据通信主要指标与信道极限容量
数据通信主要指标与信道极限容量
q 信号传输速率 q 数据传输速率 q 信道容量 q 误码率
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数据通信主要指标与信道极限容量
信道容量
q 根据奈奎斯特定理,无噪信道容量S=B·log2N ,
只要码元的状态数增加,比特率就增加,因此无 噪信道容量是无限的。
q 但实际信道总是有噪声的,实际的信道容量由信
•信号
•t
•同步脉冲
•t
•同步脉冲:用于码元的同步定时,识别码元的开始
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数据通信主要指标与信道极限容量
信号传输速率
q 波特率: 每秒钟传送的码元数,或者说每秒钟
信号(比如电压)变化的次数,单位 为波特(baud)。 如果是脉冲信号,波特率可按下式计算:
B=1/T (Baud) 其中 T 为一个脉冲信号的时间长度
数据通信主要指标与信道极限容量
q 信号传输速率 q 数据传输速率 q 信道容量 q 误码率
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数据通信主要指标与信道极限容量
误码率
q 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
q 根据误码率的大小选择合适的数据单元大小
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数据通信主要指标与信道极限容量
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波特率与比特率比较图
•1秒
• 2 种信号电平, •(即码元有2种) • 每个码元携带 • 1位二进制信息 • 波特率=8 Baud • 比特率=8 bps
• 4 种信号电平, •(即码元有4种) • 每个码元携带 • 2位二进制信息 • 波特率=8 Baud • 比特率=16 bps
q 奈奎斯特(采样)定律: 在带宽为 H 的
无噪声信道上,最大波特率为:
Bmax= 2H (Baud)
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数据通信主要指标与信道极限容量
数据通信主要指标与信道极限容量
q 信号传输速率 q 数据传输速率 q 信道容量 q 误码率
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数据通信主要指标与信道极限容量
数据传输速率
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