CH2-5ed物理层解说.ppt

* 波特(Baud)：码元传输的速率单位。波特率为每秒传送的码元数(即信号传送速率) 。或信号每秒钟变化的次数叫做波特率(Baud)。 1 Baud = log2M (bit/s) 其中M是信号的编码级数。也可以写成 R bit = R baud log2M 上式中：R bit-比特率，R baud-波特率 一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。 换句话说，一个码元中可以传送多个比特。 例如，M=4，波特率为1200时，数据传输率为2400bit/s，即2400bps * 误码率：信道传输可靠性指标，是概率值 信息编码：将信息用二进制数表示的方法。 数据编码：将数据用物理量表示的方法。 例如：字符‘A’的ASCII编码(是信息编码的一种)其数据编码可能为 0 1 0 0 0 0 0 1 t * 有效性：指信息传输的速度。当信道一定时，信息速率越高，有效性越好。 模拟通信系统：有效传输频带。 数字通信系统：比特率和波特率。 可靠性：指传输信息的质量。 模拟通信系统：输出信噪比来度量，信噪比越大，通信质量越好，电话20~40db，电视40db以上。 数字通信系统：用错误率来衡量，有两种方法。 - 误比特率Pb：错误比特数/总比特数 - 误码元率Ps：错误码元数/总码元数 如传输数字电话：Pb要求为10-3~10-6 * - 信道带宽：信道所能够传送电磁波的有效频率范围，单位为Hz。 ? - 信道容量（信道最大传输速率） ：在给定条件、给定信道上的数据传输速率的上限，单位bps。 理论分析证明：信道容量与信道带宽有直接联系。 ??1. 傅里叶分析 ????? ??? ????理论分析证明：信道带宽越宽，该信道所能传送的数据传输速率就越高；数据信号传输速率越高，该信号有效的带宽越宽。 信道容量 - 数据传输速率：信道每秒所能传输的二进制位数，记作bps。 * 通信信道带宽对数据信号传输中失真的影响很大； 信道带宽越宽，信号传输的失真越小。 * 2. Nyquist 定理 ：用于理想低通信道 例如，话音级线路的 带宽为3100Hz，根据 上式计算的信道最大 数据率如右表所示 C = 2W* log2 M C = 数据传输率，单位bps W = 带宽，单位Hz M = 信号编码级数 M 最大数据率 (C) 2 6200 bps 4 12400 bps 8 18600 bps 16 24800 bps 32 31000 bps * 非理想信道 实际的信道上存在损耗、延迟、噪声。 损耗引起信号强度减弱，导致信噪比S/N降低。 延迟会使接收端的信号产生畸变。 噪声会破坏信号，产生误码。 持续时间0.01s的干扰会破坏约560个比特(56Kbit/s) * 3. Shannon定理：有限带宽热噪声干扰信道 例：信道带宽W=3.1KHz，S/N=2000，则 C = 3100*log2(1+2000) ≈ 34Kbps 即该信道上的最大数据传输率不会大于34Kbps S/N: 信噪比 S是信号能量 N是噪声能量 C = W * log2 (1+S/N) 注意：一般并不用S/N直接表示信噪比，而是用它的变通形式：10lgS/N，单位为分贝。 10db信道 S/N=10 20db信道 S/N=100 30db信道 S/N=1000 * Nyquist公式和Shannon公式的比较 C = 2W * log2M 数据传输率C随信号编码级数增加而增加。 C = W * log2(1+S/N) 无论采样频率多高，信号编码分多少级，此公式给出了信道能达到的最高传输速率。 原因：噪声的存在将使编码级数不可能无限增加。 * 练习： 1.对于脉冲编码调制PCM来说，如果要对频率为600Hz的某种语音信号进行采样，传送PCM信号的信道带宽是3kHz，那么采样频率f取什么值时，采样的样本就可以包含足够重构原语音信号的所有信息。 * 练习： 2.对于带宽为4k Hz的信道，若有8种不同的物理状态来表示数据，信噪比为30 dB。问:按奈奎斯特定理，最大限制的数据速率是多少？按香农定理最大限制的数据速率是多少？ * 练习： 3.控制字