無線通信和網(wǎng)絡(luò)第2章(編輯修改稿)
2025-02-09 08:31 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ? 數(shù)字內(nèi)容，數(shù)字信號(hào)傳輸 ? 數(shù)字信號(hào)直接用數(shù)字化方式傳輸比調(diào)制為模擬信號(hào)更方便便宜 ? 模擬內(nèi)容，數(shù)字信號(hào)傳輸 ? 便于使用現(xiàn)代化的數(shù)字技術(shù)和數(shù)字網(wǎng)絡(luò)（例如 Inter） ? 數(shù)字內(nèi)容，模擬信號(hào)傳輸 ? 一些傳輸介質(zhì)只能夠傳輸模擬信號(hào)，光纖、衛(wèi)星 ? 模擬內(nèi)容，模擬信號(hào)傳輸 ? 例如，語音 ?電磁波 18 模擬和數(shù)字信號(hào)傳輸 ? 模擬信號(hào)傳輸 ? 以模擬信號(hào)的方式傳輸模擬或者數(shù)字內(nèi)容 ? 模擬信號(hào)易衰減，每傳輸一定距離，使用放大器放大信號(hào)能量 ? 不幸的是，同時(shí)放大了噪聲 ? 數(shù)字信號(hào)傳輸 ? 更容易衰減 ? 中繼器：接收數(shù)字信號(hào)，還原成 0和 1，再編碼傳輸。 19 信道容量 ? 噪聲（ noise） 是造成信號(hào)失真的主要原因。 ? 對(duì)任意信道，在給定條件下數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笏俾剩▎挝粸閎ps）被稱為 信道容量（ channel capacity） ? 幾個(gè)概念 ? 傳輸速率：數(shù)據(jù)在信道中傳輸?shù)乃俣龋?bps） ? 信號(hào)速率：單位時(shí)間傳輸信號(hào)的個(gè)數(shù)（波特） ? 帶寬：由傳輸者和傳輸介質(zhì)確定的信號(hào)帶寬（ Hz） ? 噪聲：信道的平均噪聲強(qiáng)度 ? 錯(cuò)誤率：錯(cuò)誤發(fā)生的速率（錯(cuò)誤個(gè)數(shù) /秒） ? 錯(cuò)誤：發(fā)送 1接收 0，發(fā)送 0接收 1 ? 為什么要關(guān)注信道容量？帶寬資源非常昂貴。 ? 盡可能有效地提高帶寬利用效率 20 奈奎斯特帶寬 ? 1. 頻率不超過 B的信號(hào)足以實(shí)現(xiàn) 2B的信號(hào)傳輸速率 ? 2. 對(duì)帶寬為 B的信道，最高可實(shí)現(xiàn)的信號(hào)速率是 2B。 ? 例，兩電平信號(hào)。如果信號(hào)的傳輸速率是 2B bps，則一個(gè)頻率不大于 B的信號(hào)足夠?qū)崿F(xiàn)上述速率。反之，對(duì)帶寬 B的信道，其能夠傳輸?shù)淖畲笮盘?hào)速率是 2B。 ? 帶寬 B=3100Hz， 2B=6200bps ? 如果信號(hào)包含多個(gè)（ M 個(gè)）電平，信道容量為 C=2Blog2M bps。 ? 增加電平數(shù)可以提高傳輸速率。但是識(shí)別多個(gè)電平給接收設(shè)備帶來更大負(fù)擔(dān)，且信號(hào)更容易受到噪聲的影響。 21 信號(hào)噪聲比 ? 奈奎斯特公式揭示，帶寬翻倍則傳輸速率翻倍。 ? 噪聲條件下，將產(chǎn)生錯(cuò)誤，傳輸速率并不僅僅取決于帶寬 ? 關(guān)鍵在于信號(hào)和噪聲的能量對(duì)比。信噪比（ SNR或者S/N）是信號(hào)功率和信號(hào)傳輸時(shí)噪聲能量水平的比值，常以分貝（ dB）為單位 ? 信噪比越高，信號(hào)質(zhì)量越好 22 10signa l pow e r10 l ognoise pow e rdBSNR ? 23 香農(nóng)公式 ? 信道的最大容量（單位為 bps）計(jì)算如下： ? B：信道帶寬（ Hz） ? 這只是理論上信道可以達(dá)到的最大傳輸速率，在實(shí)際中，這樣的傳輸速率往往難以達(dá)到。 ? 香農(nóng)在推導(dǎo)中，僅假設(shè)白噪聲，沒有考慮突發(fā)性的噪聲 ? 沒有考慮信號(hào)的衰減 ? SNR和帶寬也使相關(guān)的，帶寬越大，噪聲越高 24 2l og ( 1 )C
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