1. 채널 용량
ㅇ 오류 없는 통신의 이론적 한계
- 신뢰성 있는 통신이 가능한 최고 전송률
. 채널모델 및 전송제약조건(전력제한,대역제한 등)이 주어진 상태 하에,
. 신뢰성 있게 전달할 수 있는 최대 정보량(초당 비트 수)
2. 정보이론 관점의 채널용량 제시 (샤논 제3정리) ☞ 샤논 정리 참조
ㅇ 채널용량(C) 표현식
- C = W log₂(1 + S/N)
. 정보 전송률의 한계를 정하게되는 `3개의 파라미터들`
.. W : 가용 대역폭
.. S : 수신 신호 전력
.. N : 잡음 전력
※ 일명, Shannon-Hartley 정리라고도 함.
- 하트리(1928)가 기초예비작업을 하였고,
- 샤논(1948)이 이를 수학적으로 정확하게 유도하였음
. `A Mathmatical Theory of Communication (Clause Shannon,1948)`
3. 채널용량의 의미
※ 잡음,신호 전력,채널 대역폭과 채널 용량 간의 관계를 설명함
ㅇ 잡음이 없다면 또는 신호 전력이 크다면, (N -> 0, S/N -> ∞, C -> ∞)
- 임의 대역폭에서도 채널 용량을 거의 무한으로 할 수 있으나,
ㅇ 잡음이 있다면 또는 신호 전력이 작다면, (N -> 大, S/N -> 0, C -> 小)
- 대역폭을 아무리 증가시켜도 채널 용량을 크게 할 수가 없다는 것을 의미
ㅇ 단순히, 최대 전송률(채널 용량)은, 채널 대역폭,신호 전력을 늘리면, 증가시킬 수 있음
- 다만, 추가적으로 고려할 사항은,
. 채널 대역폭 즉, 전파자원(주파수 희소성,제한성 등)은, 값비싼 공용 자원 임
. 신호 전력 즉, 송출 전력도, RF 회로들이 고가이고, 모바일 기기는 배터리 수명 제한 있음
.. 또한, 신호 전력 증가는 주변 간섭 영향을 더 많이 줌
4. 채널용량의 의의
ㅇ 채널용량에 대한 Shannon의 증명은,
- 채널 용량 C 에 도달하는 방법을 제공하는 것이 아니라, 이론적 한계치를 제시함.
. 즉, `잡음이 존재하는 곳에서 신뢰할만한 통신`이라는 이론적 한계치
※ 이는 정보의 전달과 그 한계용량에 대한 관점을 수학적으로 정확하게 제시하는 것임
- 한편, 채널 용량 한계치에 도달하는 방법들에 대해서는, ( ☞ 샤논 제2정리 참조 )
. 채널 부호화 이론 등에서 이론적 한계치 C 에 근접하기 위한 방법을 찾고 있음