‘壹’ 计算机网络中的香农定理问题,在参考资料上看到了这个例题
因为信噪比=10*lg(S/N)dB,S/N表示信号平均功率比上噪声平均功率的值 (不要误认为S/N就是信噪比),这样就可以解出S/N = 1000,再代入香农定理的公式:C=W*log2(1+S/N)即可。
‘贰’ 计算机网络--奈奎斯特定理&香农公式
1、信道容量
信道容量是给定条件下,给定通信路径上所能达到的最大数据传输速率。单位是bit/s。
所以也可以理解位最大的传信速率。
这里的给定的条件是:误码率、信道带宽、信噪比。
2、计算信道容量
奈奎斯特(理想状态下,就是没有噪声干扰)
奈氏准则:在理想的条件下,既一个无噪声,带宽为W赫兹的信道,其传码速率最高为2W波特
注意这里的传码速率是传枣搜递码元的速率。如果传码速率大于最大限制,就会出现码间串扰,信号产生失真。
上面得内奎斯特公扰锋式是理想得情况下,是没有噪声的,但是真实情况下是无法满足的,所有u有了下面的香农公式
3、信噪比凳李历
一般给出信道的信噪比分贝(dB),可以通过信噪比公式求出S/N,带入香农公式求出最大·信道比。
‘叁’ 计算机网络第六版答案第二章2-16
是谢希仁的《计算机网络》第6版吗?
供你参考:
2-02 规程与协议有什么区别?
答:规程专指物理层协议
2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。
答:源点:源点设备产生要传输的数据。源点又称为源站。
发送器:通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。
接收器:接收传输系统传送过来的信号,并将其转换为能够被目的设备处理的信息。
终点:终点设备从接收器获取传送过来的信息。终点又称为目的站
传输系统:信号物理通道
2-04试解释以下名词:数据,信号,模拟数据,模拟信号,基带信号,带通信号,数字数据,数字信号,码元,单工通信,半双工通信,全双工通信,串行传输,并行传输。
答:数据:是运送信息的实体。
信号:则是数据的电气的或电磁的表现。
模拟数据:运送信息的模拟信号。
模拟信号:连续变化的信号。
数字信号:取值为有限的几个离散值的信号。
数字数据:取值为不连续数值的数据。
码元(code):在使用时间域(或简称为时域)的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形。
单工通信:即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。
半双工通信:即通信和双方都可以发送信息,但不能双方同时发送(当然也不能同时接收)。这种通信方式是一方发送另一方接收,过一段时间再反过来。
全双工通信:即通信的双方可以同时发送和接收信息。
基带信号(即基本频带信号)——来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。
带通信号——把基带信号经过载波调制后,把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输(即仅在一段频率范围内能够通过信道)。
2-05 物理层的接口有哪几个方面的特性?个包含些什么内容?
答:(1)机械特性
明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
(2)电气特性
指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
(3)功能特性
指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。
(4)规程特性
说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2-06数据在信道重的传输速率受哪些因素的限制?信噪比能否任意提高?香农公式在数据通信中的意义是什么?“比特/每秒”和“码元/每秒”有何区别?
答:码元传输速率受奈氏准则的限制,信息传输速率受香农公式的限制
香农公式在数据通信中的意义是:只要信息传输速率低于信道的极限传信率,就可实现无差传输。
比特/s是信息传输速率的单位
码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。一个码元不一定对应于一个比特。
2-07假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。如果采用振幅调制,把码元的振幅划分为16个不同等级来传送,那么可以获得多高的数据率(b/s)?
答:C=R*Log2(16)=20000b/s*4=80000b/s
2-08假定要用3KHz带宽的电话信道传送64kb/s的数据(无差错传输),试问这个信道应具有多高的信噪比(分别用比值和分贝来表示?这个结果说明什么问题?)
答:C=Wlog2(1+S/N)(b/s)
W=3khz,C=64khz----àS/N=64.2dB 是个信噪比要求很高的信源
2-09用香农公式计算一下,假定信道带宽为为3100Hz,最大信道传输速率为35Kb/s,那么若想使最大信道传输速率增加60%,问信噪比S/N应增大到多少倍?如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N应增大到多少倍?如果在刚才计算出的基础上将信噪比S/N再增大到十倍,问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信噪比应增大到约100倍。
C3=Wlong2(1+SN3)=Wlog2(1+10*SN2)
C3/C2=18.5%
如果在此基础上将信噪比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假定有一种双绞线的衰减是0.7dB/km(在 1 kHz时),若容许有20dB的衰减,试问使用这种双绞线的链路的工作距离有多长?如果要双绞线的工作距离增大到100公里,试应当使衰减降低到多少?
解:使用这种双绞线的链路的工作距离为=20/0.7=28.6km
衰减应降低到20/100=0.2db
2-12 试计算工作在1200nm到1400nm之间以及工作在1400nm到1600nm之间的光波的频带宽度。假定光在光纤中的传播速率为2*10e8m/s.
解:
V=L*F-àF=V/L--àB=F2-F1=V/L1-V/L2
1200nm到1400nm:带宽=23.8THZ
1400nm到1600nm:带宽=17.86THZ
2-13 为什么要使用信道复用技术?常用的信道复用技术有哪些?
答:为了通过共享信道、最大限度提高信道利用率。
频分、时分、码分、波分。
2-15 码分多址CDMA为什么可以使所有用户在同样的时间使用同样的频带进行通信而不会互相干扰?这种复用方法有何优缺点?
答:各用户使用经过特殊挑选的相互正交的不同码型,因此彼此不会造成干扰。
这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力,其频谱类似于白噪声,不易被敌人发现。占用较大的带宽。
2-16 共有4个站进行码分多址通信。4个站的码片序列为
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)
现收到这样的码片序列S:(-1+1-3+1-1-3+1+1)。问哪个站发送数据了?发送数据的站发送的是0还是1?
解:S·A=(+1-1+3+1-1+3+1+1)/8=1, A发送1
S·B=(+1-1-3-1-1-3+1-1)/8=-1, B发送0
S·C=(+1+1+3+1-1-3-1-1)/8=0, C无发送
S·D=(+1+1+3-1+1+3+1-1)/8=1, D发送1
‘肆’ 计算机网路-物理层
物理层特性: 与传输媒体有关的一些特性
机械特性
电气特性
功能特性
过程特性
一个数据通信系统可划分为三大部分,即源系统(发送端、发送方)、传输系统(传输网络)和目的系统(接收端、接收方)
根据信号中代表消息的参数的取值方式不同,信号课分为模拟信号(连续信号)和数字信号(离散信号)。代表数字信号不同离散数值的基本波形称为码元。
没有经过调制的信号叫做基带信号
调制可分为两大类。一类是仅仅对基带信号的波形进行变换,变换后的信号仍然是基带信号,这类调制称为基带调制,或者称为 编码
另一类调制需要使用载波进行调制,把基带信号的频率范围搬迁到较高的频段,并转换为模拟信号。经过载波调制后的信号称为带通信号,而使用载波的调制称为带通调制。
载波:载波或者载频(载波频率)是一个物理概念,是一个特定频率的无线电波,单位 Hz ,是一种在频率、调幅或相位方面被调制以传输语言、音乐、图象或其它信号的电磁波。
信道的极限容量
具体的信道所能通过的频率范围总是有限的。奈氏准则:在任何信道中,码元传输的速率是有上限的,传输速率超过此上限,就会出现严重的码间串扰问题,使接收端对码元的判决成为不可能。
理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud
这里W是理想低通信道①的带宽,单位为赫(Hz);
Baud是波特,是码元传输速率的单位,1波特为每秒传送1个码元.
上式就是着名的奈氏准则.奈氏准则的另一种表达方法是:每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元.
码间串扰
信噪比
信号的平均功率和噪声的平均功率之比,记为 S/N,用分贝(dB)作为度量单位
信噪比(dB)=10log 10 (S/N)(dB)
极限传输速率
C = W log 2 (1+S/N)(bit/s)
物理层使用的传输媒体
屏蔽双绞线(STP):抗电磁干扰能力强,价格贵
非屏蔽双绞线(UTP):廉价,以太网一般都用的这种
同轴电缆
光纤
信道复用
频分复用(FDM)
时分复用(TDM)
统计时分复用(STDM)
码分复用、码分多址(CDM、CDMA)
在CDMA中,每一个比特时间划分为 m 个短的时间间隔,称为 码片 。使用 CDMA 的每一个站都被指派一个唯一的 m bit 码片序列。一个站如果发送比特 1 ,则发送自己的 m bit码片序列,如果发送比特 0,则发送反码。例如,指派给 S 站的 8 bit 码片序列时 00011011。当发送比特 1 时,它就发送 00011011,发送比特 0 时,就发送 11100100。为了方便,按惯例把码片中 0 写为 -1,将 1 写为+1,所以 S 站的码片序列为(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)
两个不同站的码片序列正交,向量 S 和 T 的规格化内积为 0。
任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1
当接收站打算接收 S 站发送的信号时,就用 S 站的码片序列与收到的信号求规格化内积。这相当于分别计算 S·Sx 和 S·Tx。显然,S·Sx 就是 S 站发送的数据比特,因为在计算规格化内积时,按上面公式计算相加的各项,都是+1 或者 -1;而 S·Tx一定是零,因为相加的 8 项中的+1和-1各占一半,因此总和一定为零。
波分复用(WDM):光纤专用
物理层使用的协议:RJ45,clock,IEEE802.3(中继器、集线器、网关)