용어
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Channel Capacity (C)
특정 path, channel을 통해 data가 이동할 수 있는 maximum rate -
Data rate
데이터가 이동하는 rate
(bps : bits per second) -
Bandwidth
특정한 기능을 수행할 수 있는 주파수의 범위, 헤르츠(Hz) 단위
주파수 영역에서 특정 기능이 얼마나 넓은 범위 안에서 동작하는지를 나타내는 모호한 개념
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Noise
통신 경로 평균 noise 레벨 -
Error rate
에러가 발생하는 빈도
error : 1을 보냈는데 0을 받음 혹은 그 반대
Nyquist Bandwidth
= 샘플링 정리
아날로그 신호의 디지털화를 따르는 원리
모든 신호는 그 신호에 포함된 가장 높은 진동수의 2배에 해당하는 빈도로 일정한 간격으로 샘플링하면 원래의 신호를 완벽하게 기록할 수 있음
ex) 주파수 밴드폭이 B인 신호를 1초당 2B보다 많은 샘플을 취하면 원래대로 복원 가능
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Noise free channel
C = 2B -
Multilevel signaling
C = 2Blog2M
(M : number of discrete signal or voltage levels)
ex) 3100Hz의 채널에 8 voltage levels라면 capacity는 18600bps이다
Signal-To-Noise Ratio (SNR)
깨끗한 출력을 만들기 위해서는 출력신호의 전력이 잡은 전력보다 충분히 커야함
- receiver에서 주로 측정
- 이 비가 클수록 high-quality 신호, 작을 수록 그 반대
Shannon Capacity Formula
잡음이 없다면 임의 대역폭에서도 채널 용량을 거의 무한으로 할 수 있으나 잡음이 있다면 대역폭을 아무리 증가시켜도 채널 용량을 크게 할 수 없다는 의미..
이론상 최대 채널의 용량
- white noise(백색 소음) 는 고려됨
- impulse noise(충격 잡음)는 고려되지 않음
- Attenuation distorton(감쇠 현상) , delay distortion(지연 왜곡)은 고려되지 않음
따라서 실제로는 훨씬 낮은 채널 용량이 전송됨
- C : 채널 용량
- B : 선로 대역폭
- S : 수신된 신호전력
- N : 잡음 전력
예시
위의 식을 이용해서 capacity limit 구하기:
3MHz와 4MHz 사이의 bandwidth를 가지고 (SNR)db는 24dB인 신호의 이론상의 capacity limit는..?
24 = 10log10(1+SNR)
SNR = 251
B = 1MHz
(1MHz = 1,000,000Hz)
C = 10^6 * log2(1+251)
