数据通信基础 - 信道特性
数据通信基础篇
本章开始就会有大量的理论知识,在软考的上午考题内大量出现,也是最难的一个章节
信道特性
通信的目的就是为了传递信息
产生和发送信息的一端叫信源
接收信息的一端叫信宿
信源和信宿之间的通信线路叫信道
这里的噪声可以比作干扰,信道容易被外界所干扰
信道带宽
模拟信道
信道可以分为模拟信道和数字信道
模拟信道的带宽计算公式是W=f2-f1
最总单位是赫兹Hz
- f2(信道能通过的最高频率)
- f1(信道能通过的最低频率)
比如信道最高频率是8Hz,最低频率是4Hz,那么根据模拟信道带宽计算公式可以得出
W=f2(8)-f1(4)结果等于4Hz
数字信道
数字信道是离散信道,带宽就是信道能最大的数据传输速率,单位是bit/s
例如我最大传输速率的10mbit/s,那信道带宽就是10
码元和码元速率
码元
一个数字脉冲称作一个码元,就是一个时钟周期的信号
码元速率
单位时间内信道传送的码元的个数
如果码元宽度(脉冲周期)为T
则码元速率波特率
为B=1/T
单位是波特(Baud)
码元携带是信息量n(位)与码元种类数(N)的关系是n=log₂N
假如我的码元种类数是4
那么一个码元携带的信息量就是n=n=log₂4结果等于2
就是求2^=4
奈奎斯特定理
奈奎斯特定理是指,在一个理想的没有噪声环境的信道中,若最大信道带宽为W
,最大码元速率为B=2W(Baud)
极限数据速率为R=Blog₂N又等于2Wlog₂N
N表示码元种类数,就是上面那个码元携带信息量的公式
可以举个例子来表示
因此,数据速率=码元速率x码元携带信息量
香农定理
上面的奈奎斯特定理是基于理想环境下
那么香农定理就是包含了噪声在里面的一个关系
指的是:在一个噪声信道的件数据速率和带宽之间的关系
公式如下:
极限速率公式:C=Wlog₂(1+S/N)
分贝与信噪比关系公式:dB=10log₁₀S/N
W为带宽,S为信号平均功率,N为噪声平均功率,S/N为信噪比
在考试中题目一般会告诉你W带宽值,但不会直接告诉你信噪比S/N的值,题目会直接给你db分贝值, 通过分贝值和信噪比关系公式逆推出信噪比值S/N
例如,直接告诉你db值是10,和30,求这两个的信噪比
根据公式我们可以算的
db=10log₁₀S/N
10=10log₁₀S/N
1=log₁₀S/N
换个思路就是10¹=S/N
S/N就是10
db=30
30=10log₁₀S/N
3=log₁₀S/N
10³=S/N
S/N就是1000
如果db=30,求极限速率
这边我们上面根据db求出来信噪比值S/N是1000
那么带入最大速率公式
R=Wlog₂(1+S/N)
R=Wlog₂(1001)
题目一般会直接告诉你W值,但是log₂(1001)是算不出来的,我们这边就要用约等,将他估到最近的2次方数值,1001离得最近的就是1024,2的10次方
解题我们就可以直接写
R≈Wlog₂(1024)也就是
R≈W10
带宽、码元速率、数据速率梳理
2两个特殊调制技术需要记忆的点
QPSK中N=4
DPSK中N=2
为固定关系
注意单位换算
1us微秒=10负3次方毫秒=10负6次方秒
练习题
- 答案C
- 答案D
- 答案C
- 答案B
- 答案B
- 答案D
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