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1、引言在通信系统中我们经常会遇到“带宽”(Bandwidth)这个词，但我们也会遇到“带宽”的单位有时用赫兹(Hz)衣示，而有时却用比特/秒(bit/S)表示，那么我们平时所说的“带宽”到底指的是什么呢？1、数字通信系统中带宽的概念早期的电子通信系统都是模拟系统。当系统的变换域研究开始后，人们为了能够在频域定义系统的传递性能，便引进了“带宽”的概念。当输入的信号频率高或低到一定程度,使得系统的输出功率成为输入功率的一半时(B
2、J-3dB),最高频率和最低频率间的差值就代表了系统的通频带宽，其单位为赫兹(Hz)o比如在传统的固定电话系统中，从固定话机终端到交换中心的双绞线路系统(Twi
3、stpair),所能提供的通信带宽可以到2MHz以上,其中我们的语音通信只使用了从300Hz~3400Hz的频段，使用的通信带宽约为3KHz。现在，基于双绞线传输的xDSL接入网技术，能够充分使用语音带宽以外的频率，髙速传送数据业务，实现宽带网接入。图1模拟电话线的频带(300Hz~3400IIz为语音通信频带,25KIIz~l.1MHz为ADSL频带)数字通信系统中“带宽”的含义完全不同于模拟系统，它通常是指数字系统中数据的传输速率，其表示单位为比特/秒(bit/S)或波特/秒(Baud/S)o带宽越大，表示单位时间内的数字信息流量也越大；反Z,则越小。衡量二进制码流的基本单位称
4、为“比特”，若传输速率达到64kb/s,就表示二进制信息的流量是每秒64,000比特。衡量多进制码流的的基本单位为“波特”，若多进制码流的传输速率达80KB/S,就表示多进制符号的信息流量是每秒80,000波特，如果将多进制码，比如四进制码(22),换算成的二进制来衡量，则信息比特流量为80X2=160Kb/So不同的数字业务其提供或需求的带宽也不一样。如前面所说在固定电话网中的局与局之间的中继接口,所提供的带宽为64Kb/S；ISDN网中的用户网络侧接口(UN1)中的U接口(2B1Q码)，带宽为80KB/S(160Kb/S)；局间El接口所提供的带宽为2Mb/S；同步数字传输网(
5、SDH)'p的STM-1信号速率为155Mb/S,等等。有时对于某一种业务却很难给出其带宽的确切值，因为数字信号的传输还与业务的带宽需求、传输质量、传输时间等因索冇关。对于数字通信系统來说，一般情况下系统所提供的带宽越宽，其业务的实时性也越好。图2给出了各种业务与相应传输速率间的大略对应关系。电话业务IVoice话咅鬲质量广播会议电也VideoData砂网互连业务1传真业务1计算机辅助设计1图形传递—►电視与高清晰度电觇图象业务10kbit/s100kbit/s1Mbit/s10Mbit/s100Mbit/s图2各种数字业务的数据速率2、传输介质的通信带宽数据信号是通过相应的信道来
6、发送和接收的。信道可以是物理的信道，也町以是逻辑的信道。物理信道是由传输介质与通信设备构成;逻辑信道是在物理信道基础上建立的两个节点Z间的通信链路。其中，物理信道屮的传输介质是通信网络屮最底层、最基木和最重要的资源。传输介质从大的方面可分为导向介质和非导向介质，也即有线介质和无线介质。••常见的有线介质有：1.1.光缆(光纤),其传输带宽为儿百MHZ~几十THz(多模、单模光纤)。因为英传输带宽非常大，受外界电磁干扰小，所以在数字通信的高速传送网中最为常用。2.2.同轴电缆,其传输带宽为几十MHz~lGHz(RG-8、RG-58、RG-59、RG-62等)，如在CATV网中用户终端
7、到光节点间的部分，为75欧的同轴电缆(RG-59)。3.••3.双绞线(TwistPair),传输带宽为儿1吃~儿十MHz(22~26AWG,广5类)。无线介质主要是指无线电波，其屮能够使用的频段也非常宽，可使用的范围为3KHz^3000GHzo当前只划分到了9KH厂400GzH的范围，而11前使用的频段仅到儿I■吉赫兹。3、信道容量与香农定理(ShannonTheroy)也许我们会有这样一个问题：在xDSL系统中，我们使用的传输介质是仅有儿兆带宽的双绞线，而上面要传送几兆、十几兆戻至几十兆带宽的数据，如此高的速率能保证在几兆带宽的双绞线上可靠传输吗？或者说从另一个角度说，在给定
8、通频带宽(Hz)的物理信道上，到底可以有多高的数据速率(b/S)来可靠传送信息？这也就是信道容彊问题，早在半个多世纪以询，贝尔实验室(原AT&T贝尔实验室,现朗讯贝尔实验宗)的香农(ClaudeElwoodShannon)博士就已经解答这个问题。1948年,在《通信的数学原理》(MathematicalTheoryofCommunication)一文中,香农博士提出了著名的香农定理，为人们今天通信的发展建定了坚实的理论基础。香农定理指出，在噪声与信号独立的高斯白噪信道
