计算机网络-10奈氏准则香浓定理

1.失真

1-1含义

发送时信号清晰有规律，由于现实中信道上有噪声、干扰和带宽限制等，接收时信号已经变得没那么清晰

1-2影响因素

与失真程度关系：

• 码元传输速率（正相关）
• 信号传输距离（正相关）
• 噪声干扰（正相关）
• 传输媒体质量（负相关）

1-3码间串扰

接收端收到的信号波形失去了码元之间清晰界限的现象。一般出现在传输频率过高时。

2.奈氏准则

2-1含义

在理想低通（无噪声，带宽受限）条件下，为了避免码间串扰，极限码元传输速率为2W Baud，W是信道带宽，单位是Hz。

2-2解释

• 在信道中，码元传输速率是有上限。若传输速率超过上限，就会出现严重的码间串扰，使接收端不可能对码元进行完全正确的识别。
• 信道的频带越宽（即能通过的信号高频分量越多)，就可以用更高速率进行码元的有效传输。
• 奈氏准则给出码元传输速率限制,没有对信息传输速率给出限制。
• 码元的传输速率受奈氏准则的制约，所以要提高数据的传输速率，就必须使每个码元能携带更多比特信息量,这就需要采用多元制的调制方法。

2-3极限数据传输率（理想低通信道）

例：
某通信链路的带宽为2kHz，采用2个相位，每个相位具有2种振幅的调制技术，求该通信链路的最大数据传输率是。

解：
2相位 * 每相位2振幅 = 4种变化
则每码元携带2bit数据
W = 2000 Hz
传输率 = 2 * 2000 * 2 = 8000 b/s = 8 kb/s

3.香农定理

3-1信噪比

噪声存在于所有的电子设备和通信信道。噪声随机产生，它的瞬时值有时会很大，因此噪声会使接收端对码元的判决产生错误。但是噪声的影响是相对的，若信号较强，那么噪声影响相对较小。因此，信噪比就很重要。

信噪比=信号平均功率/噪声平均功率，常记为S/N，并用分贝dB作为度量单位。

3-2含义

在带宽受限且有噪声的信道中，为了不产生误差，信息的数据传输速率有上限值。

3-3极限数据传输率（带宽限且有噪声）

若题目所给信噪比单位为dB，通过3-1中公式换算为S/N

3-4解释

• 带宽和信噪比与极限数据传输率正相关
• 带宽和信噪比确定，信息传输速率就确定了
• 信息传输速率低于极限速率，必有某方法可实现无差错传输
• 实际速率低于极限速率

4.奈氏和香农对比

	香农	奈氏
信道	带宽受限，有噪声	带宽受限，无噪声
关注	噪声影响问题（外）	码间串扰问题（内）
方案	提高带宽，提高信噪比	提高带宽，换编码方式（携带更多bit）

所得两个极限速率，取其中更小的一个