チャネルの最大データ速度

データレートとは、チャンネルを通じてのデータの転送速度を指します。通常、毎秒ビット数（bps）で計算されます。高いデータレートはKbps（毎秒「キロ」ビット、すなわち1000 bps），Mbps（毎秒「メガ」ビット、すなわち1000 Kbps），Gbps（毎秒「ギガ」ビット、すなわち1000 Mbps）およびTbps（「Tera」毎秒ビット数、すなわち1000 Gbps）。

データ通信の主要な目標の1つは、データレートを向上させることです。チャンネルのデータレートを決定する3つの要素があります：

• チャンネルの帯域幅

• 使用されるシグナルレベルの数

• チャンネルにノイズが存在する場合

データレートを計算するために、以下の2つの理論公式を使用できます：

• ニュキストビットレート - ノイズのないチャンネル

• シャノンの容量-ノイズのあるチャンネル

ニュキストビットレート

ニュキストビットレートはヘンリー・ニュキストによって開発され、無ノイズの完璧なチャンネルの伝送容量には最大限界があることを証明しました。

最大ビットレートの理論公式は以下の通りです：

最大ビットレート= 2×帯域幅×log ₂ V

ここでは、最大ビットレートbpsで計算

帯域幅はチャネルの帯域幅です

Vはシグナルの离散電平の数

例えば、帯域幅が4 KHzのノイズのないチャンネルが送信されています4個の离散電平のシグナルがある場合、最大ビットレートは以下のように計算されます：最大ビットレート= 2×4000×log ₂ 4 = 16,000 bps = 16 kbps

シャノンの能力

クロード・シャノン（Claude Shannon）は、ノイズに影響される実際のチャンネルにニュキスト（Nyquist）の研究を拡張しました。ノイズには、例えば、熱ノイズ、パルスノイズ、交叉干渉など、さまざまな種類があります。すべてのノイズの種類の中で、熱ノイズは避けられません。電子がチャンネル内でランダムに動くことで、元のシグナルに存在しない外来シグナルが生成され、これを熱ノイズと呼びます。熱ノイズの量は、シグナルパワとノイズパワの比で計算されます。SNR。

シグナルノイズ比、SNR = 平均シグナルパワ/平均ノイズパワ

因為SNRは大きく変化する2つのパワーの比であり、そのため通常デシベルで表されます。これをSNRと呼びます _db、、そして計算されます：SNR _db = 10log ₁₀ SNR。

シャノンの容量は理論的な最大データ速度またはノイズのあるチャネルの容量を示します。これは以下のように表されます：

容量=帯域幅×log ₂(1 + SNR）

ここでは、容量は、bps単位で表されるチャネルの最大データ速度です

帯域幅はチャネルの帯域幅です

SNRはシグナルノイズ比です

例えば、ノイズのあるチャネルの帯域幅が4 KHz、そしてシグナルノイズ比(SNR)は100、なら最大ビットレートは計算できます：

容量= 4000×log ₂(1 + 100）= 26,633 bps = 26.63 kbps