信道上传输的数字信号,可以看作是多个频率的模仿信号进行多次叠加后形成的方波。
如果数字信号中的高频分量在传输时受到衰减甚至不能通过信道,则吸收端吸收到的波形前沿和后沿就变得不那么陡峭,每一个码元所占的时间界限也不再明白。如许,在吸收端吸收到的信号波形就失去了码元之间的清晰界限,这种现象称为码间串扰。
如果信道的频带越宽则能够通过的信号的高频分量就越多,那么码元的传输速率就可以更高,而不会导致码间串扰。但信道的频率带宽是有上限的,不大概无限大。因此,码元的传输速率也有上限。 奈式准则(Nyquist Criterion),也称为奈奎斯特准则或奈奎斯特采样定理,是数字信号处理中的一个重要概念。它描述了在进行连续信号的采样时,必要满意的最低采样频率条件。
奈式准则表明,对于一个带宽为 B 的连续信号,为了完全无失真地重新构建这个信号,采样频率必须至少是信号带宽的两倍(2B)。即,理想低通信道的最高码元传输速率(调制速度)为 2 W B a u d 2W Baud 2WBaud
当 1 个码元携带 n 比特的信息量时波特率(码元/秒)转换成比特率(比特/秒)时,数值要乘以 n。
香农公式
1948年,克劳德·香农(Claude Shannon)根据信息论的理论推导出了频率带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限信息传输速率,即香农公式。 香农公式用于计算数据传输信道的最大理论传输速率,即信道的容量。
香农公式的表达式如下:
C = W × l o g 2 ( 1 + S N ) C = W \times log_2(1 + \frac{S}{N}) C=W×log2(1+NS)
C 表现信道的极限信息传输速率(信道的容量),单位为比特每秒(b/s,bps)或香农。
W 信道的频率带宽,单位为赫兹(Hz)。
S 信道内所传输信号的均匀功率。
N 信道内的传输信号中的高斯噪声功率。
S/N:信噪比,常用分贝(dB)表现(信噪比(dB) = 10 l o g 10 S N 10log_{10} \frac{S}{N} 10log10NS)