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香农定理与奈奎斯特定理问题:
数据速率即数据传输率,是单位时间内在信道上传送的信息(位数) 。
香农定理
香农定理总结出有噪声信道的极限数据速率:在一条带宽为W(HZ) , 信噪比为S/N的有噪声信道的极限数据速率Vmax为:
Vmax=W log2(1+S/N) 单位(b/s)
分贝与信噪比的关系为:
dB=10log10S/N dB的单位为 分贝
例:设信道带宽为4kHz , 信噪比为30dB,按照香农定理,信道的最大数据传输速率约等于?
解:1,根据题意例出香农定理算式:Vmax=Wlog2(1+S/N)
2, 例出信噪比关系:dB=10log10S/N
3, 计算 30dB=10log10S/N 则S/N=1000
4,Vmax=4Khz log2(1+1000)=4000×10=40000b/s=40kb/s
注意:此处出现单位换算一次,1 kb/S=1000b/s
尼奎斯特定理
有限带宽无噪声信道的极限波特率,成为尼奎斯特定理,若信道带宽为W(HZ),则最大码元速率(波特率)为:
B=2W(baud)
码元的信息量n与码元的种类数N有如下关系,数据速率=码元速率(波特率)*码元携带的信息量
n=log2N
所以 , 由尼奎斯特定理可得:
Vmax=B long2N=2 w log2N 单位(b/s)
例:设信道带宽为 3400Hz,调制为 4 种不同的码元,根据 Nyquist 定理,理想信道的数据速率为?
解:1,根据题意例出尼奎斯特定理算式:Vmax=2 W long 2N
2, 直接套入数字:Vmax=2x3400xlog2(2次方)
3, Vmax=2x3400x2=13600b/S=13.6kb/s
注意:此处出现单位换算一次,13600b/s=13.6kb/2
例1:设信道采用2DPSK调制,码元速率为300波特,则最大数据速率为
解:Vmax=B long2N=300×1=300b/s
例2:在异步通信中,每个字符包含1位起始位,7位数据位,1位奇偶效验位和两位终止位,若每秒传送100个字符,采用4DPSK调制,则码元速率为?有效数据速率为?
解:1,根据题意计算数据速率为 (1+7+1+2)*100=1100b/s
2,由尼奎斯特定理得出,1100b/s=B*log2^4
3,B=1100/2=550baud
4, 有效数据速率,即单位时间内传输的数据位,即7*100=700b/S
E1与T1问题
E1载波基本帧由32个子信道组成,其中30个子信道用于传送话音数据,2个子信道CH0和CH16用于传送控制命令 , 该基本帧的传送时间为125us 。
在E1载波中,每个子信道的数据速率是64Kb/s , E1载波的控制开销占6.25%
E1信道的数据速率是2.048Mb/s
T1载波的每个信道的数据速率为64kb/s,T1信道的总数据速率是1.544Mb/s
E3的数据速率是34.368Mb/s ,T3信道的数据速率为44.736Mb/s
HDLC
高级数据链路控制协议是一种面向比特的同步链路控制协议,采用01111110作为标志以确定帧的边界 。
数据传输延迟问题
总延迟T=发送延迟T1+传输延迟T2
注意:电信号在电缆上传播的速度为光速的2/3,即20wkm/s
卫星传送信号的延迟恒定为270ms
例:在相隔2000km的两地间通过电缆以4800b/s的速率传送3000比特长的数据包,从开始发生到接收数据需要的时间是:? , 如果用50Kb/s的卫星信道传送,则需要的时间是?
解:
对于电缆:
传输延迟T1=2000km/(20km/ms)=10ms
发送延迟T2=3000b/(4800b/s)=625ms
T=T1+T2=625ms+10ms=635ms
对于卫星:
传输延迟 T1=270ms
发送延迟 T2=3000 b/(50kb/s)=60ms
T=T1+T2=270ms+60ms=330ms
注意:卫星传输数据时与地面相隔距离无关 。
数字化技术PCM计算问题
PCM主要经过3个过程:采样,量化和编码 。
f=1/T≥2fmax
f为采样频率,T为采样周期 , fmax为信号的最高频率 。
例:设信道带宽为3400HZ,采用PCM编码,采样周期为125μs,每个样本量化为128个等级,则信道的数据速率为?解:f=1s/125us=8000Hz8000Hz>3400Hz*2128=2的7次方则:数据速率=8000Hz*7=56000b/S=56kb/s
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