通道容量是什么意思?

信息处理 离散信号 调制 信息论 术语
2022-01-07 05:45:11

如果传输的信息信号从调制星座中获取值,那么有没有办法知道信道容量是多少?

  1. 调制类型和信道容量之间有联系吗?

  2. 为什么以及何时做其中是调制符号的数量?例如,如果调制是 16 QAM,那么告诉我们什么?log2(M)Mlog2(16)

  3. 在均衡中,当发送导频符号时,我们得到了更好的估计质量。这被称为非盲均衡。但是在许多研究文章中经常提到非盲技术由于周期性地发送训练符号而浪费了大量带宽。带宽浪费是什么意思,它是如何发生的?使用训练/试点符号会降低容量吗?

这些特定信息很难从教科书和其他在线教程中提取。因此,我在这里发布了这些问题,希望得到一个直观的答案。真的是有义务的。

2个回答

1)调制类型和信道容量之间有联系吗?

通道的容量表示在通道上每秒可以传输多少比特而没有错误的上限(好吧,从技术上讲,它是“任意低的错误数”,但基本上是一样的)。我们做了各种各样的事情来尽可能接近这个上限,例如调制类型、纠错码等,但它们都不影响信道容量本身。

信道容量的公式为:

C=Blog2(1+SN)
其中是以 Hz 为单位的通道带宽,是信噪比(无单位)。鉴于此,信道容量仅取决于其带宽和接收信噪比。BSN

采用更高阶调制类型(例如,从 QPSK 到 16-QAM,从 16-QAM 到 256-QAM 等)是利用方程的部分的一种方法。如果您的信噪比非常高,则传输 QPSK 是很浪费的,因为星座点彼此相距很远。通过使用 16-QAM,这些点更靠近,但它们之间的距离仍然足够远,可以避免大多数错误,同时传输两倍的比特。如果您仍然有“过度”的信噪比,您可以使用更高阶的 QAM 信号,从而允许每个符号传输更多位。SN

为什么以及何时做其中是调制符号的数量?例如,如果调制是 16 QAM,那么告诉我们什么?log2(M)Mlog2(16)

M不是调制符号的数量,而是星座点的数量。\ log_2告诉我们的是每个符号代表的位数。16-QAM 中有 16 个星座点,所以我们可以从 0 到 15 对其进行编号。表示 0 到 15 需要多少位?4 位,或log2(M)log2(16)

3) 在均衡中,当发送导频符号时,我们得到更好的估计质量。这被称为非盲均衡。但是在许多研究文章中经常提到非盲技术由于周期性地发送训练符号而浪费了大量带宽。带宽浪费是什么意思,它是如何发生的?

他们的意思是,一些本来可以用来传输信息的比特被用来传输导频序列。例如,在 LTE 中,在某些 OFDM 符号中,每三个子载波都是导频而不是数据。如果每个子载波都使用 QPSK 调制,那么每个导频子载波意味着少了两个数据位。

使用训练/试点符号会降低容量吗?

不,不一定。是的,如上所述,导频符号会减少信息比特的数量,但请记住,信道容量是指可以在信道上传输多少无错误比特。飞行员对于无差错通信至关重要。

一个类似的例子是纠错码(例如 Turbo 码)。纠错码使用奇偶校验位或符号来检测和纠正错误。我们可以用信息位替换这些奇偶校验位,但这实际上会减少我们发送的无错误位的数量,因此使用纠错码是一种净收益。

1)调制类型和信道容量之间有联系吗?

信道容量通常被定义为每个信道可以发送的信息数量(通常以比特数来衡量)来获得任意低的错误数量,但我们不知道具体如何(随机编码)。

一个信道的使用可以被认为是一个调制符号,符号率取决于调制带宽。因此 AWGN 信道容量比特/信道使用或比特/秒。C=log2(1+SNR)C=Blog2(1+SNR)

给定的调制方案(OFDM、DSSS、单载波等),在给定的信道模型下,由于噪声、干扰等原因,有自己的 。但是,如果我们考虑完美的调制/解调,典型的调制计划应提供相同的容量。SNR

2)我们为什么以及何时做其中是调制符号的数量?log2(M)M

吉姆克莱给出了一个很好的答案。

3) 在均衡中,当发送导频符号时,我们得到更好的估计质量。这被称为非盲均衡。但是在许多研究文章中经常提到非盲技术由于周期性地发送训练符号而浪费了大量带宽。带宽浪费是什么意思,它是如何发生的?使用训练/试点符号会降低容量吗?

导频或训练符号可以被认为是一种特殊的信道编码。因此,可以通过导频发送的比特率小于被定义为信道容量的最大比特率(同样,我们还不知道如何实现)。

但是导频和信道估计对于实际系统的实现来说是必不可少的;否则,复杂性可能会成倍增加,或者由于通道代码未知而无法实现。因此,飞行员是否浪费的事实取决于上下文。

LTE的实现配置,即OFDM+pilots+turbo码,是实现理论信道容量的一种方式。不,信道容量不取决于导频的使用,但实际比特数取决于。