qiuri2008

  博客园 :: 首页 :: 博问 :: 闪存 :: 新随笔 :: 联系 :: 订阅 订阅 :: 管理 ::

  奈奎斯特定理(Nyquist's Theorem)和香农定理(Shannon's Theorem)是网络传输中的两个基本定理。
  要搞清楚这两个定理,我们要先弄懂一些定义:波特率(baud rate)、比特率(bit rate)、带宽(bandwidth)、容量(capacity)。 
  前两个是很容易混淆的定义,波特率指的是信号每秒钟信号电平变化的次数,单位是Hz:比如一个信号在一秒钟内信号电平发生了365次变化,那么这个信号的波特率就是365Hz;比特率是信号每秒钟传输的数据的位数,我们知道在计算机中,数据都是用0,1表示的,所以比特率也就是每秒钟传输0和1的个数,单位是bps(bit per second)。那么这哥俩有啥关系呢?我们可以假设一个信号只有两个电平状态,那么这个时候可以把低电平理解为“0”,高电平理解为“1”,这样每秒钟电平变化的次数也就是传输的0,1个数了,即比特率 = 波特率。但是有些信号可能不止两个电平,比如一个四电平的信号状态,那么每个电平就可以被理解成“00”,“01”,“10”,“11”,这样每次电平变化就能传输两位的数据了,即比特率 = 2 × 波特率。一般的,bit rate = buad rate × log2L,这里L=4就是信号电平状态的个数。 
  我们再来看看带宽和容量的概念。一般信道都有一个最高的信号频率(注意不是波特率哦,频率是指每秒钟的周期数,而每个周期都会有几次电平变化。。恩,看到区别了吧)和最低的信号频率,只有在这两个频率之间的信号才能通过这个信道,这两个频率的差值就叫做这个信道的带宽,单位是Hz。信道的容量又是怎么回事呢?我们知道数据在信道中传输会有他们的速度——比特率,这里面最高的比特率就叫做这个信道的容量,单位是bps。就好象每条公路都有他们的最高限速,那么所有在里面开的车都不会超过这个速度(这里我们假设违章的都被警察叔叔抓走了)。口语中也会把信道容量叫做“带宽”的,比如“带宽10M的网络”,“网络带宽是10M”等等。所以这两个概念也很容易混淆:我们平常所说的“带宽”不是带宽,而是信道容量,这一点心里要清楚(虽然口头上是改不掉了。。) 

  介绍完定义,再来看看这两个定理说什么。 奈奎斯特定理: Cmax=2×B×log2L 
这里Cmax指的是信道的最大容量,B是信道的带宽,L还是信号电平状态个数 奈奎斯特定理适用的情况是无噪声信道,用来计算理论值。一根针掉在地上还有声音呢,没有噪声的信道在现实中是不存在的。那么有噪声的信道该如何计算呢?这下轮到香农定理出马了: 
Cmax=B×log2(1+(S/N)) 
S/N指的是信道的信噪比,但是我们一般测量出来的以db为单位的是经过10×log10(S/N)换算的,所以这里还要换算回来才行。 

 

posted on 2015-03-12 15:14  江召伟  阅读(4306)  评论(0编辑  收藏  举报