计算机网络：信道速率计算结果

通信信道（Channels of Communication）是数据传输的通路。在计算机网络中，信道分为物理信道和逻辑信道。物理信道是指用于传输数据信号的物理通路，由传输介质与有关通信设备组成；逻辑信道是指在物理信道的基础上，发送与接收数据信号的双方通过中间结点所实现的逻辑通路，由此为传输数据信号形成的逻辑通路。

逻辑信道可以是有连接的，也可以是无连接的。物理信道还可根据传输介质的不同分为有线信道和无线信道，也可按传输数据类型的不同分为数字信道和模拟信道。任何实际的信道都不是理想的，信号在传输时受到码元传输速率、距离的影响都会出现不同程度的失真，虽然信号在信道上传输时会不可避免地产生失真，但在接收端只要我们从失真的波形中能够识别出原来的信号，那么这种失真对通信质量就没有影响。一般情况下，限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个。

1.信道的频带宽度

由于系统传输总特性不理想，导致前后码元的波形畸变、展宽并使前面波形出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽样时刻上，从而对当前码元的判决造成干扰，这就是码间串扰。

为了避免码间串扰，1924年，奈奎斯特推导出了著名的奈氏准则。他给出了在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值。其公式为

其中，W是理想低通信道的带宽，（Hz）；K是多相调制的相数。奈氏准则的另一种表达方法是：每赫兹带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是2个／s码元。若码元的传输速率超过了奈氏准则所给出的数值，则将出现码元之间的互相干扰，以致在接收端就无法正确判定码元是1还是0。

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的问题，使接收端对码元的识别成为不可能。信道的频带宽度是影响码元传输速率的重要因素，信道的频带越宽，即能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。(www.xing528.com)

2.信噪比

在1948年，信息论的创始人香农推导出了著名的香农公式。香农公式指出，信道的极限信息传输速率C可表达为

其中，W为信道的带宽（Hz）；S为信道内所传信号的平均功率；N为信道内部的高斯噪声功率。公式中的就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比，单位为量纲为1的。当讨论信噪比时，常以分贝（dB）为单位。其公式如下：

换算为

香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。香农公式指出了信息传输速率的上限。其意义在于：只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定存在某种办法来实现无差错的传输。

香农公式还可以计算电话线的数据传输速率。通常音频电话连接支持的带宽W＝3 kHz，而一般链路典型的信噪比是30 dB，即S／N＝1 000，因此有C＝3 000×log2（1001），近似等于30 Kbit，因此，如果电话网的信噪比没有改善或不使用压缩方法，“Modem”将达不到更高的速率。