信道及信道容量
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信道、信道容量、数据传输速率简介:信道、信道容量、数据传输速率(比特率)、电脑装置带宽列表一、信道的概念信道,是信号在通信系统中传输的通道,是信号从发射端传输到接收端所经过的传输媒质,这是狭义信道的定义。
广义信道的定义除了包括传输媒质,还包括信号传输的相关设备。
信道容量是在通信信道上可靠地传输信息时能够达到的最大速率。
根据有噪信道编码定理,给定信道的信道容量是其以任意小的差错概率传输信息的极限速率。
信道容量的单位为比特每秒、奈特每秒等等。
香农在第二次世界大战期间发展出信息论,并给出了信道容量的定义和计算信道容量的数学模型。
他指出,信道容量是信道的输入与输出的互信息量的最大值,这一最大取值由输入信号的概率分布决定。
二、信道的分类(一)狭义信道的分类狭义信道,按照传输媒质来划分,可以分为有线信道、无线信道和存储信道三类。
1. 有线信道有线信道以导线为传输媒质,信号沿导线进行传输,信号的能量集中在导线附近,因此传输效率高,但是部署不够灵活。
这一类信道使用的传输媒质包括用电线传输电信号的架空明线、电话线、双绞线、对称电缆和同轴电缆等等,还有传输经过调制的光脉冲信号的光导纤维。
2. 无线信道无线信道主要有以辐射无线电波为传输方式的无线电信道和在水下传播声波的水声信道等。
无线电信号由发射机的天线辐射到整个自由空间上进行传播。
不同频段的无线电波有不同的传播方式,主要有:地波传输:地球和电离层构成波导,中长波、长波和甚长波可以在这天然波导内沿着地面传播并绕过地面的障碍物。
长波可以应用于海事通信,中波调幅广播也利用了地波传输。
天波传输:短波、超短波可以通过电离层形成的反射信道和对流层形成的散射信道进行传播。
短波电台就利用了天波传输方式。
天波传输的距离最大可以达到400千米左右。
电离层和对流层的反射与散射,形成了从发射机到接收机的多条随时间变化的传播路径,电波信号经过这些路径在接收端形成相长或相消的叠加,使得接收信号的幅度和相位呈随机变化,这就是多径信道的衰落,这种信道被称作衰落信道。
简介:信道、信道容量、数据传输速率(比特率)、电脑装置带宽列表一、信道的概念信道,是信号在通信系统中传输的通道,是信号从发射端传输到接收端所经过的传输媒质,这是狭义信道的定义。
广义信道的定义除了包括传输媒质,还包括信号传输的相关设备。
信道容量是在通信信道上可靠地传输信息时能够达到的最大速率。
根据有噪信道编码定理,给定信道的信道容量是其以任意小的差错概率传输信息的极限速率。
信道容量的单位为比特每秒、奈特每秒等等。
香农在第二次世界大战期间发展出信息论,并给出了信道容量的定义和计算信道容量的数学模型。
他指出,信道容量是信道的输入与输出的互信息量的最大值,这一最大取值由输入信号的概率分布决定。
二、信道的分类(一)狭义信道的分类狭义信道,按照传输媒质来划分,可以分为有线信道、无线信道和存储信道三类。
1. 有线信道有线信道以导线为传输媒质,信号沿导线进行传输,信号的能量集中在导线附近,因此传输效率高,但是部署不够灵活。
这一类信道使用的传输媒质包括用电线传输电信号的架空明线、电话线、双绞线、对称电缆和同轴电缆等等,还有传输经过调制的光脉冲信号的光导纤维。
2. 无线信道无线信道主要有以辐射无线电波为传输方式的无线电信道和在水下传播声波的水声信道等。
无线电信号由发射机的天线辐射到整个自由空间上进行传播。
不同频段的无线电波有不同的传播方式,主要有:地波传输:地球和电离层构成波导,中长波、长波和甚长波可以在这天然波导内沿着地面传播并绕过地面的障碍物。
长波可以应用于海事通信,中波调幅广播也利用了地波传输。
天波传输:短波、超短波可以通过电离层形成的反射信道和对流层形成的散射信道进行传播。
短波电台就利用了天波传输方式。
天波传输的距离最大可以达到400千米左右。
电离层和对流层的反射与散射,形成了从发射机到接收机的多条随时间变化的传播路径,电波信号经过这些路径在接收端形成相长或相消的叠加,使得接收信号的幅度和相位呈随机变化,这就是多径信道的衰落,这种信道被称作衰落信道。
第5章 信道及信道容量教学内容包括:信道模型及信道分类、单符号离散信道、多符号离散信道、多用户信道及连续信道5.1信道模型及信道分类教学内容:1、一般信道的数学模型2、信道的分类3、信道容量的定义1、 一般信道的数学模型影响信道传输的因素:噪声、干扰。
噪声、干扰:非函数表述、随机性、统计依赖。
信道的全部特性:输入信号、输出信号,以及它们之间的依赖关系。
信道的一般数学模型:2、 信道的分类输出随机信号输入、输出随机变量个数输入和输出的个数信道上有无干扰有无记忆特性3、信道容量的定义衡量一个信息传递系统的好坏,有两个主要指标:图5.1.1 一般信道的数学模型离散信道、连续信道、半离散或半连续信道 单符号信道和多符号信道 有干扰信道和无干扰信道有记忆信道和无记忆信道单用户信道和多用户信道 速度指标质量指标速度指标:信息(传输)率R ,即信道中平均每个符号传递的信息量;质量指标:平均差错率e P ,即对信道输出符号进行译码的平均错误概率;目标:速度快、错误少,即R 尽量大而e P 尽量小。
信道容量:信息率R 能大到什么程度; )/()()/()();(X Y H Y H Y X H X H Y X I R -=-==若信道平均传送一个符号所需时间为t 秒,则);(1Y X I t R t =(bit/s )称t R 为信息(传输)速率。
分析:对于给定的信道,总存在一个信源(其概率分布为*)(X P ),会使信道的信息率R 达到最大。
();(Y X I 是输入概率)(X P 的上凸函数,这意味着);(Y X I 关于)(X P 存在最大值)每个给定的信道都存在一个最大的信息率,这个最大的信息率定义为该信道的信道容量,记为C ,即);(max max Y X I R C XXP P ==bit/符号 (5.1.3)信道容量也可以定义为信道的最大的信息速率,记为t C⎭⎬⎫⎩⎨⎧==);(1max max Y X I t R C XX P t P t (bit /s ) (5.1.4) 解释:(1)信道容量C 是信道信息率R 的上限,定量描述了信道(信息的)最大通过能力; (2)使得给定信道的);(Y X I 达到最大值(即信道容量C )的输入分布,称为最佳输入(概率)分布,记为*)(X P ;(3)信道的);(Y X I 与输入概率分布)(X P 和转移概率分布)/(X Y P 两者有关,但信道容量C 是信道的固有参数,只与信道转移概率)/(X Y P 有关。
信道的基本概念
信道是信息传输的通道,它可以分为有线信道和无线信道。
在通信系统中,信道的基本概念包括以下几个方面:
1. 信道容量:信道容量是指信道在单位时间内能够传输的最大信息量。
它是衡量信道性能的一个重要指标。
2. 信噪比(SNR):信噪比是指信号功率与噪声功率之比。
信噪比越高,信号传输的质量越好。
3. 带宽:带宽是指信道能够传输的频率范围。
带宽越大,信道能够传输的信号种类越多。
4. 时延:时延是指信号从发送端到接收端所需的时间。
时延越小,信号传输的速度越快。
5. 衰减:衰减是指信号在传输过程中能量的减小。
衰减越大,信号传输的距离越短。
6. 多径效应:多径效应是指信号在传输过程中,由于反射、折射等原因,沿着多条路径到达接收端的现象。
多径效应会影响信号的质量和传输速度。
7. 信道编码:信道编码是为了提高信号传输的可靠性而对信号进行的一种处理方式。
常见的信道编码方法有前向纠错码(FEC)和自动重复请求(ARQ)。
8. 调制与解调:调制是将数字信号转换为模拟信号的过程,解调是将模拟信号转换回数字信号的过程。
调制与解调是通信系统中不可或缺的环节。
9. 信道分配:信道分配是指在多个用户之间合理分配信道资源的过程。
常见的信道分配方法有固定分配、动态分配和随机接入等。