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計算機網路信息噪比

發布時間:2025-10-16 16:38:20

『壹』 計算機網路中的香農定理問題,在參考資料上看到了這個例題

因為信噪比=10*lg(S/N)dB,S/N表示信號平均功率比上雜訊平均功率的值 (不要誤認為S/N就是信噪比),這樣就可以解出S/N = 1000,再代入香農定理的公式:C=W*log2(1+S/N)即可。

『貳』 計算機網路--奈奎斯特定理&香農公式

1、信道容量

信道容量是給定條件下,給定通信路徑上所能達到的最大數據傳輸速率。單位是bit/s。
所以也可以理解位最大的傳信速率。
這里的給定的條件是:誤碼率、信道帶寬、信噪比。

2、計算信道容量

奈奎斯特(理想狀態下,就是沒有雜訊干擾)
奈氏准則:在理想的條件下,既一個無雜訊,帶寬為W赫茲的信道,其傳碼速率最高為2W波特
注意這里的傳碼速率是傳棗搜遞碼元的速率。如果傳碼速率大於最大限制,就會出現碼間串擾,信號產生失真。

上面得內奎斯特公擾鋒式是理想得情況下,是沒有雜訊的,但是真實情況下是無法滿足的,所有u有了下面的香農公式
3、信噪比凳李歷

一般給出信道的信噪比分貝(dB),可以通過信噪比公式求出S/N,帶入香農公式求出最大·信道比。

『叄』 計算機網路第六版答案第二章2-16

是謝希仁的《計算機網路》第6版嗎?

供你參考:
2-02 規程與協議有什麼區別?
答:規程專指物理層協議
2-03 試給出數據通信系統的模型並說明其主要組成構建的作用。
答:源點:源點設備產生要傳輸的數據。源點又稱為源站。
發送器:通常源點生成的數據要通過發送器編碼後才能在傳輸系統中進行傳輸。
接收器:接收傳輸系統傳送過來的信號,並將其轉換為能夠被目的設備處理的信息。
終點:終點設備從接收器獲取傳送過來的信息。終點又稱為目的站
傳輸系統:信號物理通道
2-04試解釋以下名詞:數據,信號,模擬數據,模擬信號,基帶信號,帶通信號,數字數據,數字信號,碼元,單工通信,半雙工通信,全雙工通信,串列傳輸,並行傳輸。
答:數據:是運送信息的實體。
信號:則是數據的電氣的或電磁的表現。
模擬數據:運送信息的模擬信號。
模擬信號:連續變化的信號。
數字信號:取值為有限的幾個離散值的信號。
數字數據:取值為不連續數值的數據。
碼元(code):在使用時間域(或簡稱為時域)的波形表示數字信號時,代表不同離散數值的基本波形。
單工通信:即只有一個方向的通信而沒有反方向的交互。
半雙工通信:即通信和雙方都可以發送信息,但不能雙方同時發送(當然也不能同時接收)。這種通信方式是一方發送另一方接收,過一段時間再反過來。
全雙工通信:即通信的雙方可以同時發送和接收信息。
基帶信號(即基本頻帶信號)——來自信源的信號。像計算機輸出的代表各種文字或圖像文件的數據信號都屬於基帶信號。
帶通信號——把基帶信號經過載波調制後,把信號的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸(即僅在一段頻率范圍內能夠通過信道)。
2-05 物理層的介面有哪幾個方面的特性?個包含些什麼內容?
答:(1)機械特性
明介面所用的接線器的形狀和尺寸、引線數目和排列、固定和鎖定裝置等等。
(2)電氣特性
指明在介面電纜的各條線上出現的電壓的范圍。
(3)功能特性
指明某條線上出現的某一電平的電壓表示何意。
(4)規程特性
說明對於不同功能的各種可能事件的出現順序。
2-06數據在信道重的傳輸速率受哪些因素的限制?信噪比能否任意提高?香農公式在數據通信中的意義是什麼?「比特/每秒」和「碼元/每秒」有何區別?
答:碼元傳輸速率受奈氏准則的限制,信息傳輸速率受香農公式的限制
香農公式在數據通信中的意義是:只要信息傳輸速率低於信道的極限傳信率,就可實現無差傳輸。
比特/s是信息傳輸速率的單位
碼元傳輸速率也稱為調制速率、波形速率或符號速率。一個碼元不一定對應於一個比特。
2-07假定某信道受奈氏准則限制的最高碼元速率為20000碼元/秒。如果採用振幅調制,把碼元的振幅劃分為16個不同等級來傳送,那麼可以獲得多高的數據率(b/s)?
答:C=R*Log2(16)=20000b/s*4=80000b/s
2-08假定要用3KHz帶寬的電話信道傳送64kb/s的數據(無差錯傳輸),試問這個信道應具有多高的信噪比(分別用比值和分貝來表示?這個結果說明什麼問題?)
答:C=Wlog2(1+S/N)(b/s)
W=3khz,C=64khz----àS/N=64.2dB 是個信噪比要求很高的信源
2-09用香農公式計算一下,假定信道帶寬為為3100Hz,最大信道傳輸速率為35Kb/s,那麼若想使最大信道傳輸速率增加60%,問信噪比S/N應增大到多少倍?如果在剛才計算出的基礎上將信噪比S/N應增大到多少倍?如果在剛才計算出的基礎上將信噪比S/N再增大到十倍,問最大信息速率能否再增加20%?
答:C = Wlog2(1+S/N) b/s-àSN1=2*(C1/W)-1=2*(35000/3100)-1
SN2=2*(C2/W)-1=2*(1.6*C1/w)-1=2*(1.6*35000/3100)-1
SN2/SN1=100信噪比應增大到約100倍。
C3=Wlong2(1+SN3)=Wlog2(1+10*SN2)
C3/C2=18.5%
如果在此基礎上將信噪比S/N再增大到10倍,最大信息通率只能再增加18.5%左右
2-11假定有一種雙絞線的衰減是0.7dB/km(在 1 kHz時),若容許有20dB的衰減,試問使用這種雙絞線的鏈路的工作距離有多長?如果要雙絞線的工作距離增大到100公里,試應當使衰減降低到多少?
解:使用這種雙絞線的鏈路的工作距離為=20/0.7=28.6km
衰減應降低到20/100=0.2db
2-12 試計算工作在1200nm到1400nm之間以及工作在1400nm到1600nm之間的光波的頻帶寬度。假定光在光纖中的傳播速率為2*10e8m/s.
解:
V=L*F-àF=V/L--àB=F2-F1=V/L1-V/L2
1200nm到1400nm:帶寬=23.8THZ
1400nm到1600nm:帶寬=17.86THZ
2-13 為什麼要使用信道復用技術?常用的信道復用技術有哪些?
答:為了通過共享信道、最大限度提高信道利用率。
頻分、時分、碼分、波分。
2-15 碼分多址CDMA為什麼可以使所有用戶在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信而不會互相干擾?這種復用方法有何優缺點?
答:各用戶使用經過特殊挑選的相互正交的不同碼型,因此彼此不會造成干擾。
這種系統發送的信號有很強的抗干擾能力,其頻譜類似於白雜訊,不易被敵人發現。佔用較大的帶寬。
2-16 共有4個站進行碼分多址通信。4個站的碼片序列為
A:(-1-1-1+1+1-1+1+1) B:(-1-1+1-1+1+1+1-1)
C:(-1+1-1+1+1+1-1-1) D:(-1+1-1-1-1-1+1-1)
現收到這樣的碼片序列S:(-1+1-3+1-1-3+1+1)。問哪個站發送數據了?發送數據的站發送的是0還是1?
解:S·A=(+1-1+3+1-1+3+1+1)/8=1, A發送1
S·B=(+1-1-3-1-1-3+1-1)/8=-1, B發送0
S·C=(+1+1+3+1-1-3-1-1)/8=0, C無發送
S·D=(+1+1+3-1+1+3+1-1)/8=1, D發送1

『肆』 計算機網路-物理層

物理層特性: 與傳輸媒體有關的一些特性

機械特性

電氣特性

功能特性

過程特性

一個數據通信系統可劃分為三大部分,即源系統(發送端、發送方)、傳輸系統(傳輸網路)和目的系統(接收端、接收方)

根據信號中代表消息的參數的取值方式不同,信號課分為模擬信號(連續信號)和數字信號(離散信號)。代表數字信號不同離散數值的基本波形稱為碼元。

沒有經過調制的信號叫做基帶信號

調制可分為兩大類。一類是僅僅對基帶信號的波形進行變換,變換後的信號仍然是基帶信號,這類調制稱為基帶調制,或者稱為 編碼

另一類調制需要使用載波進行調制,把基帶信號的頻率范圍搬遷到較高的頻段,並轉換為模擬信號。經過載波調制後的信號稱為帶通信號,而使用載波的調制稱為帶通調制。

載波:載波或者載頻(載波頻率)是一個物理概念,是一個特定頻率的無線電波,單位 Hz ,是一種在頻率、調幅或相位方面被調制以傳輸語言、音樂、圖象或其它信號的電磁波。

信道的極限容量

具體的信道所能通過的頻率范圍總是有限的。奈氏准則:在任何信道中,碼元傳輸的速率是有上限的,傳輸速率超過此上限,就會出現嚴重的碼間串擾問題,使接收端對碼元的判決成為不可能。

理想低通信道的最高碼元傳輸速率 = 2W Baud

這里W是理想低通信道①的帶寬,單位為赫(Hz);

Baud是波特,是碼元傳輸速率的單位,1波特為每秒傳送1個碼元.

上式就是著名的奈氏准則.奈氏准則的另一種表達方法是:每赫帶寬的理想低通信道的最高碼元傳輸速率是每秒2個碼元.

碼間串擾

信噪比

信號的平均功率和雜訊的平均功率之比,記為 S/N,用分貝(dB)作為度量單位

信噪比(dB)=10log 10 (S/N)(dB)

極限傳輸速率

C = W log 2 (1+S/N)(bit/s)

物理層使用的傳輸媒體

屏蔽雙絞線(STP):抗電磁干擾能力強,價格貴

非屏蔽雙絞線(UTP):廉價,乙太網一般都用的這種

同軸電纜

光纖

信道復用

頻分復用(FDM)

時分復用(TDM)

統計時分復用(STDM)

碼分復用、碼分多址(CDM、CDMA)

在CDMA中,每一個比特時間劃分為 m 個短的時間間隔,稱為 碼片 。使用 CDMA 的每一個站都被指派一個唯一的 m bit 碼片序列。一個站如果發送比特 1 ,則發送自己的 m bit碼片序列,如果發送比特 0,則發送反碼。例如,指派給 S 站的 8 bit 碼片序列時 00011011。當發送比特 1 時,它就發送 00011011,發送比特 0 時,就發送 11100100。為了方便,按慣例把碼片中 0 寫為 -1,將 1 寫為+1,所以 S 站的碼片序列為(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)

兩個不同站的碼片序列正交,向量 S 和 T 的規格化內積為 0。

任何一個碼片向量和該碼片向量自己的規格化內積都是1

當接收站打算接收 S 站發送的信號時,就用 S 站的碼片序列與收到的信號求規格化內積。這相當於分別計算 S·Sx 和 S·Tx。顯然,S·Sx 就是 S 站發送的數據比特,因為在計算規格化內積時,按上面公式計算相加的各項,都是+1 或者 -1;而 S·Tx一定是零,因為相加的 8 項中的+1和-1各佔一半,因此總和一定為零。

波分復用(WDM):光纖專用

物理層使用的協議:RJ45,clock,IEEE802.3(中繼器、集線器、網關)

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