1.4 信道容量

信道容量是指在單位時間內(nèi)所能傳送的最大信息量，即信道的最大傳信速率，單位是比特/秒（bit/s）。其與數(shù)據(jù)傳信速率的區(qū)別是：前者表示信道的最大傳信速率，是信道傳輸數(shù)據(jù)能力的極限，而后者是實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速率，就像公路上的最大限速與汽車實(shí)際速度的關(guān)系一樣。

1.模擬信道的信道容量

模擬信道的信道容量可以根據(jù)香農(nóng)（Shannon）定律計算。香農(nóng)定律指出：在信號平均功率受限的高斯白噪聲信道中，信道的極限信息傳輸速率（信道容量）為

其中，S 為信號功率，N 為噪聲功率，S/N 是平均信號噪聲功率比，通常把信噪比表示成10log（S/N）分貝（dB），B為信道帶寬，C為信道容量。

【例1-1】 若信道帶寬為3 000Hz，信號噪聲功率比為30dB，求信道容量。

解 因?yàn)?10log2(S/N)=30，所以 S/N=1030/10=1 000，即當(dāng)信號噪聲功率比為 30dB時，信號功率比噪聲功率大1 000倍，則該信道容量為

可見，信道容量是在一定S/N下信道能達(dá)到的最大傳信速率，實(shí)際通信系統(tǒng)的傳信速率要低于信道容量，但隨著技術(shù)進(jìn)步，可接近極限值。

2.數(shù)字信道的信道容量

數(shù)字信道的信道容量可以依據(jù)奈奎斯特（Nyquist）定理計算。奈奎斯特定理指出：帶寬為BHz的信道，所能傳送信號的最高碼元速率（即調(diào)制速率）為2B波特。因此，數(shù)字信道的信道容量C可表示為

C=2Blog2M（bit/s）

其中，M為碼元符號所能取的離散值個數(shù)，即指M進(jìn)制。

【例1-2】 設(shè)數(shù)字信道的帶寬為 3 000Hz，采用 16 進(jìn)制傳輸，計算無噪聲時該數(shù)字信道的通信容量。

解 C=2Blog2M=2×3 000×log216=24 000（bit/s）

當(dāng)存在噪聲時，傳送將出現(xiàn)差錯，從而造成信息的損失和信道容量的降低。