计算机网路中的香农公式是什么?

计算机网路中的香农公式是什么?,第1张

C=B*log2(1+S/N) ( log2表示以2为底的对数)(bit/s)

该式通常称为香农公式。B是信道带宽(赫),S是信号功率(瓦),N是噪声功率(瓦)。

香农定理指出,如果信息源的信息速率R小于或者等于信道容量C,那么,在理论上存在一种方法可使信息源的输出能够以任意小的差错概率通过信道传输。该定理还指出:如果R>C,则没有任何办法传递这样的信息,或者说传递这样的二进制信息的差错率为1/2。

扩展资料

调制方式

直接序列扩频(DSSS)

如果在数据上直接注入扩频码,则可得到直序扩频(DSSS),在实际应用中,扩频码与通信信号相乘,产生完全被伪随机码“打乱”了的数据。在这种技术中,伪随机码直接加入载波调制器的数据上。调制器具有更大的比特率。用这样一个码序列调制射频载波的结果是产生一个中心在载波频率、频谱为((sinx)/x)2的直序调制扩展频谱。

跳频扩频技术(FHSS)

如果扩频码作用在载波频率上,我们就得到跳频扩频(FHSS)。FHSS伪随机码使载波按照伪随机序列改变或跳变。顾名思义,FHSS中载波在一个很宽的频带上按照伪随机码的定义从一个频率跳变到另一个频率。

时跳变扩频技术(THSS)

如果用扩频码控制发射信号的开或关,则可得到时间跳变的扩频技术(THSS)。时跳变扩频技术利用伪随机序列控制功放的通/断,该项技术目前应用不多。

参考资料来源:百度百科-香农公式

香农定理指出,如果信息源的信息速率R小于或者等于信道容量C,那么,在理论上存在一种方法可使信息源的输出能够以任意小的差错概率通过信道传输。

该定理还指出:如果R>C,则没有任何办法传递这样的信息,或者说传递这样的二进制信息的差错率为1/2。

可以严格地证明;在被高斯白噪声干扰的信道中,传送的最大信息速率C由下述公式确定:

该式通常称为香农公式。C是数据速率的极限值,单位bit/s;W为信道带宽,单位Hz;S是信号功率(瓦),N是噪声功率(瓦)。

香农公式中的S/N是为信号与噪声的功率之比,为无量纲单位。如:S/N=1000(即,信号功率是噪声功率的1000倍)

但是,当讨论信噪比时,常以分贝(dB)为单位。公式如下:

换算一下:

公式表明,信道带宽限制了比特率的增加,信道容量还取决于系统信噪比以及编码技术种类。香农公式,通信工程学术语,是香农(Shannon)提出并严格证明的“在被高斯白噪声干扰的信道中,计算最大信息传送速率C公式”:C=B log2(1+S/N)。式中:B是信道带宽(赫兹),S是信道内所传信号的平均功率(瓦),N是信道内部的高斯噪声功率(瓦)。

显然,信道容量与信道带宽成正比,同时还取决于系统信噪比以及编码技术种类。香农定理指出,如果信息源的信息速率R小于或者等于信道容量C,那么,在理论上存在一种方法可使信息源的输出能够以任意小的差错概率通过信道传输。该定理还指出:如果R>C,则没有任何办法传递这样的信息,或者说传递这样的二进制信息的差错率为1/2。

香农第一定理是可变长无失真信源编码定理。

设离散无记忆信源X包含N个符号{x1,x2,…,xi,..,xN},信源发出K重符号序列,则此信源可发出N^k个不同的符号序列消息,其中第j个符号序列消息的出现概率为PKj,其信源编码后所得的二进制代码组长度为Bj,代码组的平均长度B为

B=PK1B1+PK2B2+…+PKN^kBN^k

当K趋于无限大时,B和信息量H(X)之间的关系为B/k=H(X)(K趋近无穷)

香农第一定理又称为无失真信源编码定理或变长码信源编码定理。

香农第一定理的意义:将原始信源符号转化为新的码符号,使码符号尽量服从等概分布,从而每个码符号所携带的信息量达到最大,进而可以用尽量少的码符号传输信源信息。

扩展资料:

香农第二定理(有噪信道编码定理)

有噪信道编码定理。当信道的信息传输率不超过信道容量时,采用合适的信道编码方法可以实现任意高的传输可靠性,但若信息传输率超过了信道容量,就不可能实现可靠的传输。

设某信道有r个输入符号,s个输出符号,信道容量为C,当信道的信息传输率R<C,码长N足够长时,总可以在输入的集合中(含有r^N个长度为N的码符号序列),找到M ((M<=2^(N(C-a))),a为任意小的正数)个码字,分别代表M个等可能性的消息,组成一个码以及相应的译码规则,使信道输出端的最小平均错误译码概率Pmin达到任意小。

香农第三定理(保失真度准则下的有失真信源编码定理)

保真度准则下的信源编码定理,或称有损信源编码定理。只要码长足够长,总可以找到一种信源编码,使编码后的信息传输率略大于率失真函数,而码的平均失真度不大于给定的允许失真度,即D'<=D.

设R(D)为一离散无记忆信源的信息率失真函数,并且选定有限的失真函数,对于任意允许平均失真度D>=0,和任意小的a>0,以及任意足够长的码长N,则一定存在一种信源编码W,其码字个数为M<=EXP{N[R(D)+a]},而编码后码的平均失真度D'(W)<=D+a。

参考资料:百度百科-香农三大定理


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