部分?jǐn)?shù)據(jù)和信號(hào)ppt課件-資料下載頁
2025-05-07 02:44本頁面
【正文】 rmula ? 用于估算無噪聲數(shù)字通道的通道容量（最大數(shù)據(jù)率） 當(dāng)通道上傳送的數(shù)據(jù)率大于通道容量時(shí)，將因嚴(yán)重失真而失效 。 ? 奈奎斯特 （ ）公式 C通道容量（ bps) B通道帶寬（ Hz) L數(shù)字信號(hào)電平數(shù) 討論： 假設(shè)通道的帶寬為 B Hz，且采用二進(jìn)制信號(hào)，則此通道能承載的數(shù)據(jù)率是 2B bps（相當(dāng)于基帶傳輸中最壞情況且只使用第一諧波的狀態(tài)） 示例：采用二進(jìn)制信號(hào)傳送信息 Example: Transmitting Data by Binary Signals 圖中： 9個(gè)碼元 9個(gè)比特 ? 通過提高電平數(shù)可以提高數(shù)據(jù)率，但會(huì)加重接收設(shè)備的負(fù)擔(dān)，因?yàn)楸仨殢?M個(gè)可能的信號(hào)中區(qū)分出一個(gè)信號(hào)來。 ? 所以，許多情況下，通常信號(hào)只取兩種不同的狀態(tài)（ 0和 1），即M=2，此時(shí)比特率等于波特率。 碼元 (signal element ) 傳送信息的 最小信號(hào)單位 ，即接收方可識(shí)別的最小信號(hào)脈沖（相當(dāng)于 1/2周期的電平） 1 0 1 0 0 1 0 1 1 一個(gè)碼元 示例：采用四進(jìn)制信號(hào)傳送信息 Example: Transmitting Data by Quaternary Signals 3 2 1 0 1 2 3 00 11 11 10 01 00 圖中： 6個(gè)碼元 12個(gè)比特 香農(nóng)容量公式 Shannon Capacity Formula ? 用于估算存在熱噪聲干擾情況下的通道容量 (理論上限） 數(shù)據(jù)率越高，無用的噪聲引起的破壞就越嚴(yán)重。 ? 香農(nóng) （ ）公式 C = B log2 (1+SNR) (bps) 式中： B 通道帶寬 (Hz)， SNR 信噪比（無量綱） ? SNR=S/N, S信號(hào)的平均功率， N噪聲的平均功率 ? 如果 SNR的單位為分貝 (dB) 則 SNRdB的與 SNR的關(guān)系是： 1010dBS N RS N R ?S N RNSS N R dB 1010 lo g10lo g10 ??計(jì)算示例 Example 對(duì)于帶寬為 4000Hz的通道 ,若有 8種不同的物理狀態(tài)來表示數(shù)據(jù) ,信噪比為 30dB,試問按奈奎斯特定理 ,最大限制的數(shù)據(jù)速率是多少 ?若按香農(nóng)定理 ,最大限制的數(shù)據(jù)速率是多少 ? 解 ： 設(shè)最大限制的數(shù)據(jù)速率為 C (bps) 已知電平數(shù) L=8,信噪比 SNRdB=30,通道帶寬 B=4000 Hz 按奈奎斯特公式 則有 C=2Blog2L=2 4000 log28=24000bps 按香農(nóng)公式 SNR= 10SNRdB/10=1000 C=Blog2(1+SNR)=4000 log2(1+1000)≈40000bps 兩種方法：都要使用 Both the Formulas are used 通常用香農(nóng)公式求通道的最大數(shù)據(jù)速率；用奈奎斯特公式求通道所需的信號(hào)電平數(shù)。 The Shannon capacity gives us the upper limit。 the Nyquist formula tells us how many signal levels we need. Note 性能指標(biāo) Performance 帶寬 bandwidth ? 在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，術(shù)語“ 帶寬 ”一詞有兩種含義。 ? 第一種含義 指復(fù)合信號(hào)包含的頻率范圍或傳輸通道能通過的頻率范圍，其單位是“ 赫芝 ”（ Hertz, Hz）。 通常用于表示模擬通道 (如語音通道 )和傳輸介質(zhì)的性能。 ? 第二種含義 指某通道或鏈路的比特率（數(shù)據(jù)速率），其單位是“ 比特每秒 ”（ bit per second, bps) 。 通常用于表示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)鏈路和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的性能。 1 kbps = 1000 bps (讀作“每秒 1千比特”） 1 Mbps = 1000 kbps （讀作“每秒 1兆比特” ） 1 Gbps = 1000 Mbps （讀作“每秒 1吉比特” ） 通道的其他主要技術(shù)指標(biāo) Other Main Parameters of Channels ? 吞吐量 (throughput) 通道在單位時(shí)間內(nèi)成功傳輸?shù)目傂畔⒘浚?bps ? 延遲 (delay) 信息的第一個(gè)比特發(fā)出開始到整個(gè)報(bào)文完全到達(dá)接收端所經(jīng)歷的時(shí)間 。 ? 帶寬與延遲的乘積 (BDP) 某通道帶寬與延遲的乘積定義了可充滿該鏈路的比特?cái)?shù)。 ? 抖動(dòng)（ jitter） 數(shù)據(jù)不同分組延遲時(shí)間不同，引起實(shí)時(shí)接收出現(xiàn)間斷。 ? 誤碼率 (error rate) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中要求低于 106，即平均每傳送 1兆位才錯(cuò) 1位。 吞吐量 Throughput ? 單位時(shí)間 (1秒 )內(nèi)通過的比特?cái)?shù)。 傳播時(shí)間與傳輸時(shí)間 Propagation Time and Transmission Time 帶寬與延遲的乘積 Concept of bandwidthdelay product（ BDP） ? BDP決定了正在網(wǎng)絡(luò)中傳送的數(shù)據(jù)量（比特值），在TCP之類基于緩沖窗口的通信協(xié)議中， BDP是確定吞吐量和接收方緩沖窗口的重要因素。 ? 當(dāng)鏈路上充滿傳輸比特時(shí)，利用率最高。 ? 對(duì)于因特網(wǎng)通信中常用的全雙工通道： BDP (bits) =通道總帶寬 (bps) x總往返時(shí)間 (秒 ) 家庭寬帶的總往返時(shí)間值通常為 300 ～ 500 ms，無線網(wǎng)絡(luò)通常為 400 ～ 600 ms。 P63 圖 推薦閱讀 Remended Reading ? 馮博琴主編 《 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信 》 （經(jīng)濟(jì)科學(xué)出版社） 第 2章“數(shù)據(jù)通信技術(shù)”第 （院圖書館索取號(hào)： ） ? 李云曦等編著 《 網(wǎng)絡(luò)程序員考試輔導(dǎo)教程與同步試題訓(xùn)練 》 （冶金出版社） 第 2章 “通信基礎(chǔ)” （院圖書館索取號(hào)： TN393/LY21 ） ? 陜西大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院 精品課程 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 課件第二章 第二部分 作業(yè)（ 1） Homework 1. 為什么說數(shù)字信號(hào)不可能無失真?zhèn)鬏敚? 2. 什么是帶寬？它對(duì)傳輸性能有什么影響？ 3. 復(fù)習(xí)題 第 38題 預(yù)習(xí)教材第 7章
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