耐奎斯特定律是什么?

Question

耐奎斯特定律是什么?

Answer 1

早在1924年,AT&T的工程师奈奎斯特（Henry Nyquist）就认识到在任何信道中,码元传输的速率都是有上限的,并推导出一个计算公式,用来推算无噪声的、有限带宽信道的最大数据传输速率,这就是 今天的奈奎斯特定理.
奈奎斯特证明,对于一个带宽为W赫兹的理想信道,其最大码元（信号）速率为2W波特.这一限制是由于存在码间干扰.如果被传输的信号包含了M个状态值（信号的状态数是M）,那么W赫兹信道所能承载的最大数据传输速率（信道容量）是：
C =2×W×log2M（bps）
　　假设带宽为W赫兹信道中传输的信号是二进制信号（即信道中只有两种物理信号）,那么该信号所能承载的最大数据传输速率是2Wbps.例如,使用 带宽为3KHz的话音信道通过调制解调器来传输数字数据,根据奈奎斯特定理,发送端每秒最多只能发送2×3000个码元.如果信号的状态数为2,则每个信 号可以携带1个比特信息,那么话音信道的最大数据传输速率是6Kbps；如果信号的状态数是4,则每个信号可以携带2个比特信息,那么话音信道的最大数据 传输速率是12Kbps.
　　因此对于给定的信道带宽,可以通过增加不同信号单元的个数来提高数据传输速率.然而这样会增加接收端的负担,因为,接收端每接收一个码元,它不再只是从两个可能的信号取值中区分一个,而是必须从M个可能的信号中区分一个.传输介质上的噪声将会限制M的实际取值.