奈奎斯特无噪声信道容量;比特率怎么可能是带宽的两倍?

信息处理 奈奎斯特 信道编码 信息论 容量
2022-01-29 14:51:21

我对奈奎斯特信道容量公式感到困惑。信道最大容量如何使带宽增加一倍。

C=2×BW×log2(L)比特/秒

当我参加电信课程时,向我解释的方式如下。

C =以比特/秒为单位的最大信道容量

BW =(最高频率 - 最低频率)通道可以容纳的。

L = 信号电平 所以在下图中,其中 BW = f;正弦波的频率;对于 -1 和 + 1,L = 2;通道容量为 C = 2B,因为我们可以将正弦波的正部分视为 = 半周期为 1 位,而负半周期为 0 位。

现在我不确定这是否正确,因为这看起来不像“信息”,因为它似乎没有减少熵或不确定性?

因此,如果这不正确,那么容量是带宽两倍的信号的示例是什么?
还是我只是不理解整个概念?

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2个回答

我认为您混淆了两个不同(但相关)的术语。

奈奎斯特说,在一个带宽通道B您最多可以传输2B正交脉冲每秒。所以,Rp2B, 在哪里Rp是脉搏率。

实现Rp=2B,脉冲需要是 sinc 形的。其他更实用的脉冲实现的效果略低于此。例如,具有 50% 额外带宽的升余弦脉冲可实现Rp=1.5B.

如果你发送脉冲L=2k幅度水平,那么比特率是Rb=kRp.

到目前为止,奈奎斯特只对保持正交性感兴趣。香农想找到一个可靠通信的比特率限制,有错误的概率Pb0. 这个限制是容量C=Blog2(1+SNR),假设 AWGN 信道和正交脉冲。注意L没有明确提及。

容量是带宽两倍的信号的示例是什么?

容量是通道的属性,而不是信号的属性。一个信号有一个带宽,并且隐含着一个脉冲率和一个比特率。无论如何,如果您想要可靠的通信,通道会对比特率(其容量)施加限制。

我认为我以前没有见过这样定义的容量。在 Thomas Cover 的“首选”信息理论书中,容量定义为C=12log2(1+SNR)每个通道使用的位数或C=Wlog2(1+SNR)比特每秒。带宽是符号率,因此您可以让一个符号代表多个位,这在所有数字通信系统中都会发生。例如,在 QPSK 调制中,一个符号代表两个比特,因此您可以将比特率提高两倍的带宽。