信道特性
模拟带宽
信道的带宽W是由最高频率f2与最低频率f1之差决定的，这两个频率的值均由信道的物理特性所决定。模拟信道的带宽是理解信号传输的基础。
数字信道
数字信道只能传输离散的数字信号，其带宽决定了可以无失真传输的脉冲序列的最高频率。每个数字脉冲被称为码元，码元速率则表示单位时间内信号波形变化的次数，即单位时间内通过信道的码元数量，这一速率也被称为波特率。
奈奎斯特和香农定理
奈奎斯特抽样定理
根据奈奎斯特抽样定理，为了从抽样信号中无失真地恢复原信号，采样频率必须大于信号最高频率的两倍。如果采样频率低于这一标准，信号的频谱将出现混叠；而当采样频率高于两倍频率时，信号的频谱则不会混叠。
香农定理
香农定理是所有通信制式的基本原理，它描述了在有限带宽和随机热噪声条件下，信道的最大传输速率与信道带宽和信号噪声功率比之间的关系。其公式为：
$ C = W \log_2(1 + S/N) $
在这个公式中，C代表信道支持的最大速度或信道容量，W为信道的带宽，S为平均信号功率，N为平均噪声功率，而S/N则是信噪比。
理解香农公式时需注意以下几点：
- 信道容量由带宽和信噪比共同决定，增大带宽或提高信噪比均可提升信道容量。
- 在要求的信道容量固定的情况下，提高信噪比可以降低带宽需求，反之亦然。
- 香农公式设定了信道容量的极限，实际无线信道的容量不可能超过这一极限。卷积编码下的实际容量与香农极限相差约3dB，而Turbo编码下则接近这一极限。
- LTE中的多天线技术并未突破香农公式，而是多个单信道的组合。
在使用香农定理时，由于信噪比S/N通常较大，常用分贝数（dB）来表示：
$ dB = 10 \log_{10}(S/N) $
例如，当S/N=1000时，其分贝表示为30dB。如果带宽为3KHz，则此时的极限数据速率为：
$ C = W \log_2(1 + S/N) = 3000 \times 9.97 = 30 \text{ kbps} $
时延的计算
发送时延
发送时延是指发送数据时，报文或分组从节点进入传输媒体所需的时间，计算公式为：
发送时延 = 报文或分组长度 / 信道带宽
传播时延
传播时延是指电磁波在信道中传播一定距离所需的时间，计算公式为：
传播时延 = 信道长度 / 电磁波在信道上的传播速度
光速为300,000 km/s，电缆中的传播速度为200,000 km/s，卫星传输约为270ms。
处理时延
处理时延是指数据在交换节点进行必要的存储和转发处理所花费的时间。
通过对这些基本概念的理解，我们可以更好地掌握数据通信的原理和应用，为后续的学习和实践打下坚实的基础。
