🍔信道的极限容量

信道的极限容量是指在理想情况下，通过一个通信信道传输信息的最高速率。
下面我们来介绍信道的极限容量的相关问题

🛸造成信号失真的主要因素

我们知道，任何实际的信道都不是理想的，信号在信道上传输时不可避免地会产生失真
具体因素有

⭐码元的传输速率

信道上传输的数字信号，可以看作是多个频率的模拟信号进行多次叠加后形成的方波

我们将基波与3次谐波进行叠加，形成下图的数字信号

可见，基波经过更高频率的谐波的叠加，就能形成高度接近数字信号的波形

然而，数字信号在数字信道传输时，信号中的许多高频分量往往不能通过信道

🛸奈氏准则

尽管奈氏准者限制了最高码元的传输速率，但是只要采用技术更为复杂的信号调制方法，让码元可以携带更多的比特，岂不是可以无限制地提高信息的传输速率呢?

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答案是否定的
因为在实际的信道中会有噪声，噪声是随机产生的，其瞬时值有时很大，这会影响接收端对码元的识别，并且噪声功率相当于信号功率越大，影响就越大

🛸香农公式

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

从公式可知

🎈练习

🗒️小结

🍔信道复用技术

⭐常见的信道复用技术

🎈频分复用FDM

在频分复用中，不同的信号被调制到不同的频率上，然后通过同一个传输介质同时传输这些信号。接收端根据频率将不同信号进行解调，从而还原原始信号。这种技术可以有效地提高信道的利用率，使得多个信号可以共享同一个传输介质，从而节省成本和资源。

🎈时分复用TDM

将时间划分为一段段等长的时隙，每一个时分复用的用户，在其相应时隙内独占传输媒体的资源进行通信
时分复用的各用户所对应的时隙，就构成了时分复用帧，即TDM帧

注意：TDM帧实际上是一段固定长度的时间，它与数据链路层对等实体间逻辑通信的“帧”，是完全不同的概念

🎈波分复用WDM

波分复用，就是光的频分复用FDM
根据频分复用的设计思想，可在一根光纤上同时传输多个频率（波长）相近的光载波信号，实现基于光纤的频分复用技术。
目前可以在一根光纤上复用80路或更多路的光载波信号。因此，这种复用技术也称为密集波分复用DWDM。

铺设光缆的工程耗资巨大，应尽量在一根光缆中放入尽可能多的光纤，然后对每一根光纤使用密集波分复用技术。

例如，在一根光缆中放入100根速率为2.5Gb/s的光纤，对每根光纤采用40倍的密集波分复用，则这根光缆的总数据速率为（2.5Gb/s × 40）× 100 = 10000Gb/s = 10Tb/s。

🎈码分复用CDM

码分复用（Code Division Multiplexing，CDM）常称为码分多址（Code Division Multiple Access，CDMA），它是在扩频通信技术的基础上发展起来的一种无线通信技术。
与FDM和TDM不同，CDMA的每个用户可以在相同的时间使用相同的频带进行通信。
CDMA最初用于军事通信，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。随着技术的进步，CDMA设备的价格和体积都大幅度下降，因而现在已广泛用于民用的移动通信中。

如果有2个或多个站同时发送数据，则信道中的信号就是这些站所发送的一系列码片或码片序列反码的叠加。为了从信道中分离出每个站的信号，在给每个站指派码片序列的时候，必须遵循以下规则：

例如

公式推广

例题