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【计算机网络笔记】物理层——信道与信道容量

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物理层——物理介质


  • 系列文章目录
  • 信道传输特性
  • 信道容量


信源产生的原始消息或者说数据通常对应的是基带信号,这时需要通过编码器对它进行适当的编码。编码以后也不一定能在这个传输介质上进行传输,也许能够直接传输,那就不用经过调制器直接发射。这种是基带传输。也许不适合在这个传输介质上传输,那就需要进行调制,将信号调制到特定的频率上,特定频率的载波适合于特定的传输介质,这时再通过发射设备将调制后的信号发送到传输介质上进行传输。接收设备接收到以后要进行解调,将载波上的信号卸载下来,然后在译码,最终交给信宿。

  • 狭义信道:就只是给信号提供一个传输途径,也就是物理介质
  • 广义信道:除了物理介质,还包括信号传输介质和通信系统的一些变换装置,如发送设备、接收设备、天线、调制器等。比如上面图中的调制信道和编码信道的划分

信道传输特性

  • 恒参信道传输特性:它的很多参数很少随时间变化,比较稳定

    • 各种有线信道和部分无线信道,如微波视线传播链路和卫星链路等,都属于恒参信道
    • 理想的恒参信道是一个理想的无失真传输信道
    • 对信号幅值产生固定的衰减
    • 对信号输出产生固定的时延
  • 随参信道传输特性:参数变化时随机的

    • 许多无线信道都是随参信道
    • 信号的传输衰减随时间随机变化
    • 信号的传输时延随时间随机变化
    • 存在多径传播现象

信道容量

也就是描述信道的传输能力的一个指标。具体地说,信道容量是指信道无差错传输信息的最大平均信息速率。

奈奎斯特(Nyquist)信道容量公式:

  • 理想无噪声信道的信道容量:

    在这里插入图片描述

  • 其中:C为信道容量,单位为b/s (或bps);B为信道带宽,单位为Hz;M为进制数,即信号状态数

  • 理想信道的极限容量

在这里插入图片描述

香农(shannon)信道容量公式:

  • 有噪声信道的信道容量: 在这里插入图片描述

  • 其中:S/N为信噪比,即信号能量与噪声能量之比

  • S/N通常以分贝 (dB) 为单位描述:在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

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