计算机通信技术 ppt课件.ppt

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1、物理层传输损耗、传输介质1传输损耗衰损失真噪声信噪比香农定理信道容量衰损衰损：信号在传输介质中传输时将会有部分能量转化为热能或者被传输介质吸收，从而造成信号强度不断减弱。特别是在远距离通信时不可忽视，在适当位置设立放大器/转发器/中继器来增加强度。衰损衰损用分贝来描述，它是衡量两个功率电平之间差别的度量。D=10lg(p1/p2)D单位：dB例：假设在传输系统上传输的信号具有12mW的功率，而在一定距离远的某处测得功率为7mW，试求出这段线路上信号的衰损。解：根据公式（2.4）可得D=10lg(p1/p2)=10lg(7/12)=-2.34（

2、dB）失真失真：信号不同频率的分量在传输过程中受到不同程度的衰减和延迟的影响，最终使到达接收端的信号与发送端送出的初始信号在波形上有所差异，把这种传输过程中信号波形的变化称为失真。失真根据产生的原因不同分为振幅失真，延迟失真。振幅失真：由各个频率分量振幅值发生不同变化而引起的失真，是由传输设备和线路引起的衰损造成的延迟失真：由各频率分量的传播速度不一致所造成的失真，容易造成码间串扰图2.9失真的信号波形噪声噪声：传输过程中插入到数据信号中不希望有的信号，根据产生原因不同分为四类：热噪声，交调噪声串音脉冲噪声。噪声热噪声：由带电粒子在导电媒介中

3、进行的分子热运动造成的（绝对存在的）无法被消除的。噪声功率密度可作为热噪声值的度量,N0=KTN0：W/HZ；K：波尔兹曼常数1.38×10-23J/K；T：绝对温度K噪声高斯噪声：n维分布都服从高斯分布。白噪声：功率谱密度在这个频率范围内分布均匀的噪声。热噪声是一种高斯白噪声。噪声交调噪声：多个不同频率的信号共享一个传输媒介时可能产生的噪声，通常是通信系统中存在非线性因素造成的。（非线性因素元件故障引起的）通常情况：发送端和接收端是以线性系统模式工作的，即输出为输入的常数倍。干扰信号频率可能是：f1＋f2；f1－f2；2f12f2；2f1

4、＋f2；mf1+mf2…串音：又称串扰，它是由一个信道中的信号对另一个信道中的信号产生的干扰。噪声脉冲噪声：是一种由突发的振幅很大持续时间很短，耦合到信号通路中的非连续尖峰脉冲引起的干扰，通常是由一些无法预知的因素造成的，如电火花，雷电；脉冲噪声对模拟数据传输不会造成明显影响但数字数据传输中脉冲噪声是产生差错的主要来源噪声噪声对数字信号传输造成的影响噪声脉冲噪声造成的干扰是不易被消除的，必须通过差错控制手段来确保数据传输的可靠性！信噪比信噪比：信号在传输过程中不可避免地要受到噪声的影响，信噪比是用来描述在此过程中信号受噪声影响程度的量，它是衡

5、量传输系统性能的重要指标之一。信噪比信噪比通常是指某一点上的信号功率与噪声功率之比，可用下面的公式表示信噪比其中，Ｓ/Ｎ是信噪比，Ps是信号的平均功率，Pn是噪声的平均功率信噪比有时为了使用方便也会采用分贝（dB）来表示信噪比，公式如下香农定理给出了一种计算传输速率上限的方法。香农定理指出：在高斯白噪声干扰条件下，通信系统的极限传输速率为（2.11）式中C是极限传输速率，其单位是bit/s；B是信道带宽，其单位是Hz；S/N是信噪比，其中S为信号功率，N为噪声功率。例假设一个音频电话线路支持的频率范围为300Hz到3400Hz，其信噪比是25

6、dB，试求这个线路传输速率的上限。解：由题可知，这条线路的带宽B=3400－300=3100（Hz）又因为信噪比为25dB，故由公式（2.10）可得≈316因此根据公式（2.11），线路传输速率的上限约为=3100log2(317)≈25761（bit/s）也就是说，这条线路传输速率的上限将近26kbit/s。信道容量（补充）比特率与有效频谱的关系当比特率上升时，有效频谱也变宽。而有效带宽则根据系统中的噪声程度也会有所不同地增加。如图，假如比特率是1000bps，有效带宽是200Hz，则当比特率增加到2000bps，有效带宽可能会相应为400

7、Hz。比特率与有效带宽信道容量信道容量：信道所能允许的不产生错误的最快的传输速率。对连续信道若B为信道带宽，在加性高斯白噪声的干扰下，根据香农（Shannon）信息论，其信道容量C）噪声功率（）信号功率（）信道带宽（信道容量WWHzsbitNSBCNSB/C)1(log2+=信道容量香农公式表明的是当信号与信道高斯白噪声的平均功率给定时，在具有一定频带宽度的信道上，理论上单位时间内可能传输的信息量的极限数值。只要传输速率小于等于信道容量，则总可以找到一种信道编码方式，实现无差错传输；若传输速率大于信道容量，则不可能实现无差错传输。信道容量由香

8、农公式可得以下结论：(1)增大信号功率S可以增加信道容量，若信号功率趋于无穷大，则信道容量也趋于无穷大，即(2)减小噪声功率N(或减小噪声功率谱密度n0)可以增加信