Ширина полосы по Найквисту

Рассмотрим вначале канал в отсутствие шумов. В таких условия ограничения на скорость передачи данных накладывает только ширина полосы сигнала. По Найквисту это ограничение формулируется следующим образом: если скорость передачи сигнала равно 2B, то с этой скоростью могут передаваться сигналы с частотами, не превышающими B. Справедливо и обратное: для сигнала с шириной полосы B наивысшая скорость передачи составляет 2B. Это ограничение возникает вследствие эффекта межсимвольной интерференции, такой, как интерференция при искажении, вызванном запаздыванием.

Отметим, что в предыдущем абзаце мы упоминали о скорости передачи сигнала. Если, передаваемый сигнал является двоичным (т. е. имеет два уровня напряжения), то скорость передачи данных, которая может поддерживаться при полосе B Гц, равна 2B бит/с. В качестве примера рассмотрим телефонный канал, который используется для передачи цифровых данных с помощью модема. Предположим, что ширина полосы равна 3100 Гц. В этом случае пропускная способность C канала составляет 2B=6200 бит/с. Можно применять сигналы более чем с двумя уровнями напряжения; т.е. каждая сигнальная посылка может представлять несколько битов. Если, например, в качестве сигналов используется четыре возможных уровня напряжения, то каждая сигнальная посылка может представлять два бита. При многоуровневой передаче данных формула Найквиста принимает следующий вид:

(2.5)

где M - количество дискретных сигналов или уровней напряжения.

Следовательно, для M=8, как в некоторых модемах, пропускная способность равна 18600 бит/с.

Итак, при заданной ширине полосы скорость передачи данных может быть увеличена за счет увеличения количества различных элементов сигнала. Впрочем, при таком подходе на приемник ложится дополнительная нагрузка: в каждый момент приемник должен распознавать уже не два, а M возможных элементов сигнала. Кроме того, на практике величину M ограничивают помехи и прочие искажения сигнала, возникающие в линии передачи.

Статья в тему

Трасса прокладки ВОЛП между пунктами Екатеринбург-Серов
Научно-технический прогресс во многом определяется скоростью передачи информации и ее объемом. Возможность резкого увеличения объемов передаваемой информации наиболее полно реализуется в результате применения волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП), которые по сравнению с такими ш ...