信道带宽和信道容量的区别是什么？

信道带宽和信道容量的区别是什么？

区别:

1、信道带宽 模拟信道： 模拟信道的带宽 W=f2-f1 其中f1是信道能够通过的最低频率，f2是信道能够通过的最高频率，两者都是由信道的物理特性决定的。数字信道： 数字信道是一种离散信道，它只能传送离散值的数字信号，信道的带宽决定了信道中能不失真的传输脉序列的最高速率。

2、信道带宽 模拟信道当组成信道的电路制成了，信道的带宽就决定了。为了是信号的传输的失真小些，信道要有足够的带宽。 数字信道一个数字脉冲称为一个码元，我们用码元速率表示单位时间内信号波形的变换次数，即单位时间内通过信道传输的码元个数。

3、信道带宽 模拟信道，带宽按照公式W=f2-f1 计算。信道容量，在特定约束下，给定信道从规定的源发送消息的能力的度量。通常是在采用适当的代码，且差错率在可接受范围的条件下，以所能达到的最大比特率来表示。

扩展资料

码元速率的单位叫波特(Baud)，所以码元速率也叫波特率。早在1924年，贝尔实验室的研究员亨利·尼奎斯特就推导出了有限带宽无噪声信道的极限波特率，称为尼奎斯特定理。若信道带宽为W，则尼奎斯特定理指出最大码元速率为B=2W(Baud)尼奎斯特定理指定的信道容量也叫尼奎斯特极限，这是由信道的物理特性决定的。

超过尼奎斯特极限传送脉冲信号是不可能的，所以要进一步提高波特率必须改善信道带宽。 码元携带的信息量由码元取的离散值个数决定。若码元取两个离散值，则一个码元携带1比特(bit)信息。若码元可取四种离散值，则一个码元携带2比特信息。

总之一个码元携带的信息量n(bit)与码元的种类数N有如下关系:n=log2N 单位时间内在信道上传送的信息量(比特数)称为数据速率。在一定的波特率下提高速率的途径是用一个码元表示更多的比特数。如果把两比特编码为一个码元，则数据速率可成倍提高。我们有公式: R=B log2N=2W log2N(b/s) 其中R表示数据速率，单位是每秒比特，简写为bps或b/s 数据速率和波特率是两个不同的概念。

仅当码元取两个离散值时两者才相等。对于普通电话线路，带宽为3000HZ，最高波特率为6000Baud。而最高数据速率可随编码方式的不同而取不同的值。这些都是在无噪声的理想情况下的极限值。实际信道会受到各种噪声的干扰，因而远远达不到按尼奎斯特定理计算出的数据传送速率。香农(shannon)的研究表明。

有噪声的极限数据速率可由下面的公式计算： C =W log2（1+s/n） 这个公式叫做香农定理，其中W为信道带宽，S为信号的平均功率，N为噪声的平均功率，s/n叫做信噪比。由于在实际使用中S与N的比值太大，故常取其分贝数(db)。分贝与信噪比的关系为 : db=10log10s/n 例如当s/n为1000，信噪比为30db。

这个公式与信号取的离散值无关，也就是说无论用什么方式调制，只要给定了信噪比，则单位时间内最大的信息传输量就确定了。例如信道带宽为3000HZ，信噪比为30db，则最大数据速率为 C=3000log（1+1000）≈3000×9.97≈30000b/s 这是极限值，只有理论上的意义。实际上在3000HZ带宽的电话线上数据速率能达到9600b/s就很不错了。

信道带宽

模拟信道：

模拟信道的带宽 W=f2-f1 其中f1是信道能够通过的最低频率，f2是信道能够通过的最高频率，两者都是由信道的物理特性决定的。当组成信道的电路制成了，信道的带宽就决定了。为了是信号的传输的失真小些，信道要有足够的带宽。

数字信道：

数字信道是一种离散信道，它只能传送离散值的数字信号，信道的带宽决定了信道中能不失真的传输脉序列的最高速率。

一个数字脉冲称为一个码元，我们用码元速率表示单位时间内信号波形的变换次数，即单位时间内通过信道传输的码元个数。若信号码元宽度为T秒，则码元速率B=1/T。码元速率的单位叫波特(Baud)，所以码元速率也叫波特率。早在1924年，贝尔实验室的研究员亨利·尼奎斯特就推导出了有限带宽无噪声信道的极限波特率，称为尼奎斯特定理。若信道带宽为W，则尼奎斯特定理指出最大码元速率为B=2W(Baud)尼奎斯特定理指定的信道容量也叫尼奎斯特极限，这是由信道的物理特性决定的。超过尼奎斯特极限传送脉冲信号是不可能的，所以要进一步提高波特率必须改善信道带宽。

码元携带的信息量由码元取的离散值个数决定。若码元取两个离散值，则一个码元携带1比特(bit)信息。若码元可取四种离散值，则一个码元携带2比特信息。总之一个码元携带的信息量n(bit)与码元的种类数N有如下关系:n=log2N

单位时间内在信道上传送的信息量(比特数)称为数据速率。在一定的波特率下提高速率的途径是用一个码元表示更多的比特数。如果把两比特编码为一个码元，则数据速率可成倍提高。我们有公式:

R=B log2N=2W log2N(b/s)

其中R表示数据速率，单位是每秒比特，简写为bps或b/s

数据速率和波特率是两个不同的概念。仅当码元取两个离散值时两者才相等。对于普通电话线路，带宽为3000HZ，最高波特率为6000Baud。而最高数据速率可随编码方式的不同而取不同的值。这些都是在无噪声的理想情况下的极限值。实际信道会受到各种噪声的干扰，因而远远达不到按尼奎斯特定理计算出的数据传送速率。香农(shannon)的研究表明，有噪声的极限数据速率可由下面的公式计算：

C =W log2（1+s/n）

这个公式叫做香农定理，其中W为信道带宽，S为信号的平均功率，N为噪声的平均功率，s/n叫做信噪比。由于在实际使用中S与N的比值太大，故常取其分贝数(db)。分贝与信噪比的关系为 : db=10log10s/n

例如当s/n为1000，信噪比为30db。这个公式与信号取的离散值无关，也就是说无论用什么方式调制，只要给定了信噪比，则单位时间内最大的信息传输量就确定了。例如信道带宽为3000HZ，信噪比为30db，则最大数据速率为

C=3000log（1+1000）≈3000×9.97≈30000b/s

这是极限值，只有理论上的意义。实际上在3000HZ带宽的电话线上数据速率能达到9600b/s就很不错了。

综上所述，我们有两种带宽的概念，在模拟信道，带宽按照公式W=f2-f1 计算，例如CATV电缆的带宽为600HZ或1000HZ；数字信道的带宽为信道能够达到的最大数据速率，例如以太网的带宽为10MB/S或100MB/S，两者可通过香农定理互相转换。

信道容量

定义：在特定约束下，给定信道从规定的源发送消息的能力的度量。通常是在采用适当的代码，且差错率在可接受范围的条件下，以所能达到的最大比特率来表示。

一、何谓CDMA

CDMA最早的标准是由美国高通公司提出来的,并于1990年7月31号公布发表，现在主要应用的地区及国家有韩国、日本、美国等，在我国某些城市开通的小灵通移动市话服务有些也是采用的CDMA制式的，最出名的还有以前我国在全国五个城市开通的长城移动电话网，其就是为CDMA在中国的商业化推广进行的试点。

所谓CDMA（码分多址）是一种以扩频通信为基础的载波调制和多址连接技术。我们打个比方，我们将带宽想象成一个大房子。所有的人都将进入这个唯一的大房子，如果他们使用完全不同的语言,他们就可以清楚地听到同伴的声音而只受到一些来自别人谈话的干扰。在这里,屋里的空气可以被想象成宽带的载波,而不同的语言即被当作编码,我们可以不断地增加用户直到整个背景噪音限制住了我们。如果能控制住用户的信号强度,在保持高质量通话的同时,我们就可以容纳更多的用户，这就是CDMA为什么在多年后又被重新带上了历史的舞台的重要原因。

与FDMA和TDMA相比，CDMA具有许多独特的优点，其中一部分是扩频通信系统所固有的，另一部分则是由软切换和功率控制等技术所带来的。CDMA移动通信网是由扩频、多址接入、蜂窝组网和频率再用等几种技术结合而成，含有频域、时域和码域三维信号处理的一种协作，因此它具有抗干扰性好，抗多径衰落，保密安全性高，同频率可在多个小区内重复使用，所要求的载干比(C／I)小于l，容量和质量之间可做权衡取舍等属性。这些属性使CDMA比其它系统有非常重要的优势。对运营者来说，CDMA系统的大容量、大覆盖既可以提高频谱利用率，大大节约频率资源，又可以减少基站数量，降低工程建设成本，加快工程建设进度；并能以更经济的方式平滑过渡到第三代移动通信，是多快好省地解决本世纪移动通信市场发展容量需求的有效途径。

二、CDMA系统的主要特点:

CDMA技术是迈向未来电信网络的最佳频谱路径，并被ITU确定为第三代通信系统（IMT 2000）的主要技术。与目前的GSM采用的TDMA技术相比，CDMA具有许多独特的优点，能更好的适应无线通信的新需求。

1、CDMA的频谱利用率高，容量大

CDMA系统本身所固有的码分扩频技术加上先进的功率控制、话音激活技术，所以容量远大于GSM系统。依据IS-95A/B协议的CDMA One技术，至少可以提供3倍于GSM网络目前所能达到的容量。实施cdma2000 1X RTT之后，所能达到的容量将是GSM的6倍。

频谱利用率高，容量大的直接好处：一是大大节省宝贵的频谱资源，二是满足城市内高话务密度的需要，减少网络拥塞，三是减少基站数量，使网络的扩容变得简单，易实施。

2、CDMA的覆盖范围大

CDMA的无线链路预算比GSM多3~6dB。正常情况下，CDMA的小区半径可达60公里，在采用了特殊技术手段后，半径可达200多公里。目前，澳洲电信的CDMA网络中就有一个覆盖半径超过200公里的基站。而GSM系统基站半径最大不得超过35公里。 覆盖范围的扩大所带来的直接优点是基站数量减少，基站选址容易。更为重要的是，基站数量的减少将大大降低网络配套电信设施如机房、供电、传输等的投入，加快建设速度。也适用于话务量较低、要求覆盖的地域又相当广的边远城镇和农村地区。

3、CDMA的话音品质好，保密性强

由于CDMA采用了伪随机序列PN进行扩频/解扩，在CDMA 8K EVRC话音编码时处理增益达21dB，话音品质相当好。经试验，其话音质量不仅明显优于GSM、模拟，可以与固网的话音质量相比拟，而且在强背景噪声环境下，还优于固网电话。在香港Hutchison、日本DDI/IDO的商用网上也证实了这点。而且CDMA采用的扩频通信技术使通信具有天然的保密性，其消息在空中信道上被截获的概率。

4、CDMA的掉话率低

统计表明，切换失败是引起掉话的最主要原因。CDMA系统“掉话”的现象明显减少，CDMA系统采用软切换技术，“先连接再断开”，这样完全克服了硬切换容易掉话的缺点。CDMA的软切换技术使切换的成功率远远高于模拟等硬切换蜂窝系统。

5、可提供数据业务

在数据通信方面，CDMA传送单位比特的成本比GSM低，因此更适合作为无线高速分组数据（如144Kbps）业务的接入手段，为移动/无线与Internet的融合提供了更好的技术条件。有关统计资料显示，全球移动话音业务的增长速度趋缓，移动数据业务的增势迅猛，IS-95 CDMA正好迎合了这种发展趋势。

6、CDMA手机符合环保的要求

CDMA手机的发射功率小，低的发射功率既对人体的辐射小、有“绿色手机”的美誉，还可延长手机电池的待机、通话时间。并且，随着基站数量的增多，发射功率会越来越小，这方面的优势也就越来越明显。

7、CDMA网络成本低

CDMA系统的大覆盖、少的基站数量、大容量、高频谱利用率、简单的频率规划等优势，可大大降低系统的建设成本和运营成本。

三、FDMA、TDMA、CDMA三者的区别：

频分多址（FDMA）是采用调频的多址技术。业务信道在不同的频段分配给不同的用户。如：TACS系统、AMPS系统等。

时分多址（TDMA）是采用时分的多址技术。业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如：GSM、 DAMPS等。

CDMA（码分多址）是采用扩频的码分多址技术。所有用户在同一时间、同一频段上，根据不同的编码获得业务信道。

目前的数字移动通信网的主要多址方式是FDMA、TDMA系统(GSM，DAMPS)。在频谱效率上约是模拟系统的3倍，容量有限；在话音质量上13kbit/s编码也很难达到有线电话水平；TDMA系统的业务综合能力较高，能进行数据和话音的综合，但终端接入速率有限(最高9.6kbit/s)；TDMA系统无软切换功能，因而容易掉话，影响服务质量；TDMA系统的国际漫游协议还有待进一步的完善和开发。因而TDMA并不是现代蜂窝移动通信的最佳无线接入，而CDMA码分多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换、国际漫游等。

四、CDMA的主要技术

下面我们简单介绍CDMA应用在第三代移动通信系统中的基本技术，即RAKE接收机、功率控制、软切换。

★ RAKE接收机

发射机发出的扩频信号，在传输过程中受到不同建筑物、山岗等各种障碍物的反射和折射，到达接收机时每个波束具有不同的延迟，形成多径信号。如果不同路径信号的延迟超过一定的时延，则在接收端可将不同的波束区别开来。将这些不同波束分别经过不同的延迟线，对齐以及合并在一起，则可达到变害为利，把原来是干扰的信号变成有用信号组合在一起。这就是RAKE接收机的基本原理。

★ 功率控制

在CDMA系统中，不同用户发射的信号由于距基站的距离不同，到达时的功率也不同。距离近的信号功率大，距离远的功率小，相互形成干扰,这种现象称为远近效应。CDMA系统要求所有用户到达基站接收机信号的平均功率要相等才能正常解扩，功率控制就是为解决这一问题。它调整各个用户发射机的功率，使其到达基站接收机的平均功率相等。功率控制的原理有两种类型：开环控制与闭环控制。

★ 软切换

移动台如果与两个基站同时连接时进行的切换称为软切换，在软切换中，当移动台与一个新的基站联系时，并不立即中断与原基站的联系。更软切换则指的是一个小区内不同扇区间的软切换。软切换是CDMA蜂窝系统中所独有的切换功能，可有效的提高切换的可靠性，保证了通信质量。

★ 话音编码技术

目前CDMA系统的话音编码主要有两种，即码激励线性预测编码(CELP)8kbit/s和13kbit/s。8kbit/s的话音编码达到GSM系统的13kbit/s的话音水平甚至更好。13kbit/s的话音编码已达到有线长途话音水平。

五、CDMA常用术语

■ Code Division Multiple Access (CDMA) 码分多址

一种扩频多址数字式通信技术，通过独特的代码序列建立信道。

■ Access Channel 选址信道

用户站用来与基站通信的反向码分多址信道。选址信道用于呼出、寻呼应答和登记等简短信号消息交换。

■ CDMA Channel 码分多址信道

基站和用户站在指定的码分多址频率分配范围内进行传输的频道。

■ Code Channel 代码信道

前向码分多址信道的分信道。前向码分多址信道包括64条代码信道。0号代码信道被指定为导频信道。1至7号代码信道可被指定为寻呼信道或业务信道。32号代码信道可被指定为同步信道或业务信道。其余的代码信道则可被指定为业务信道。

■ Forward CDMA Channel 前向码分多址信道

从基站到用户站的码分多址信道。前向码分多址信道包含在指定的码分多址频率上利用特定导频时间偏移发射的一条或多条代码信道。这些代码信道是导频信道、同步信道、寻呼信道和业务信道。

■ Forward Traffic Channel 前向业务信道

从基站到用户站传输用户业务和信令信号的代码信道。

■ Handoff 切换

从一个基站向另一个基站转移用户站通信之动作。硬切换的特点是，通信信道短暂中断。软切换的特点是，一个以上的基站同时与同一个用户站保持通信。

■ Paging Channel 寻呼信道

前向码分多址信道中的一种代码信道，用于从基站向用户站传输控制信息和寻呼信息。

■ Paging 寻呼

有人向用户站呼叫时，寻找该用户站之动作。

■ Pilot Channel 导频信道

每个码分多址基站连续发射的未调制直接序列扩频信号。导频信道使得用户站能够获得前向码分多址信道时限，提供相干解调相位参考，并且为各基站提供信号强度比较手段籍以确定何时进行切换。

■ Reverse CDMA Channel 反向码分多址信道

从用户站到基站的码分多址信道。从基站的角度来看，反向码分多址信道是某个码分多址分配频率上所有用户站的发射信道之和。

■ Reverse Link Power Control 反向链路功率控制

一种程序，可确保所有的用户信号皆按其设定功率到达基站。

■ Reverse Traffic Channel 反向业务信道

从一个用户站向一个或几个基站传输用户业务和信令信号的反向码分多址信道。

■ Sync Channel 同步信道

前向码分多址信道中的32号代码信道，向用户传输同步信息。

■ Traffic Channel 业务信道

用户站和基站之间的通信通路，用于用户业务和信令信号传输。业务信道实际上包括成对的前向业务信道和反向业务信道

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信道带宽

模拟信道：

模拟信道的带宽 W=f2-f1 其中f1是信道能够通过的最低频率，f2是信道能够通过的最高频率，两者都是由信道的物理特性决定的。当组成信道的电路制成了，信道的带宽就决定了。为了是信号的传输的失真小些，信道要有足够的带宽。

信道容量

定义：在特定约束下，给定信道从规定的源发送消息的能力的度量。通常是在采用适当的代码，且差错率在可接受范围的条件下，以所能达到的最大比特率来表示。

带宽是指传输介质中的频率宽度（上下限频率之间的距离），信道容量是指在一定信噪比条件下，信道的最大信息传输能力，两者的关系是C=Blog2（1+S/N）。

上面这个公式也就是香农公式，主要是给搞通信的人用的。

常说的网络带宽，是用信道容量来借代，