带宽、速率(波特率、比特率)和码元宽度简述

带宽、速率(波特率、比特率)和码元宽度简述 首先弄清楚带宽和速率的关系: 信道带宽与数据传输速率的关系可以奈奎斯特(Nyquist)与香农(Shanon)定律描述。 奈奎斯特准则指出:如果间隔为π/ω(ω=2πf),通过理想通信信道传输窄脉冲信号，则前后码元之间不产生相互窜扰。因此，对于二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与通信信道带宽B(B=f,单位Hz)的关系可以写为: Rmax,2.f(bps) 对于二进制数据若信道带宽B=f=3000Hz，则最大数据传输速率为6000bps，多进制的话速率可增加N倍。 奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系。 香农定理则描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信噪比之间的关系。 香农定理指出:在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输速率Rmax与信道带宽B、信噪比S/N的关系为: Rmax,B.log2(1+S/N) 式中，Rmax单位为bps,带宽B单 位为Hz，信噪比S/N通常以dB(分贝)数表示。若S/N=30(dB),那么信噪比根据公式: S/N(dB)=10.lg(S/N) 可得，S/N,1000。若带宽B=3000Hz，则Rmax?30kbps。香农定律给出了一个有限带宽、有热噪声信道的最大数据传输速率的极限值。它表示对于带宽只有3000Hz的通信信道，信噪比在30db时，无论数据采用二进制或更多的离散电平值表示，都不能用越过30kbps的速率传输数据。 另外再弄清楚速率和码元宽度的关系: 码元传输速率RB简称传码率，它表示单位时间内传输码元的数目，单位是波特(Baud)，记为B,它与进制数无关，只与传输的码元长度T有关。例如，若1秒内传2400个码元，则传码率为2400B。 信息传输速率Rb又称比特率等。它表示单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位是比特/秒，可记为bit/s ，或 b/s ，或bps。 每个码元或符号通常都含有一定bit数的信息量，因此码元速率和信息速率有确定的关系，即 Rb=RB log2 M (b/s) 式中，M为符号的进制数。例如码元速率为1200B，采用八进制(M=8)时，信息速率为3600b/s;采用二进制(M=2)时， 信息速率为1200b/s， 可见，二进制的码元速率和信息速率在数量上相等，有时简称它们为数码率。 数字通信中的数据传输速率、波特率、符号率 在数字通信中的数据传输速率与调制速率是两个容易混淆的概念。数据传输速率(又称码率、比特率或数据带宽)描述通信中每秒传送数据代码的比特数，单位是bps。 当要将数据进行远距离传送时，往往是将数据通过调制解调技术进行传送的，即将数据信号先调制在载波上传送，如QPSK、各种QAM调制等，在接收端再通过解调得到数据信号。数据信号在对载波调制过程元为多进制码元。此时比特率与符号率的关系是:比特率=符号率*log2 m,比如QPSK调制是四相位码，它的一个单位码元对应四个比特数据信息，即m=4，则比特率=2*符号率，这里“log2 m”又称为频带利用率,单位是:bps/hz。 另外已调信号传输时，符号率(SR)和传输带宽(BW)的关系是:BW=SR(1+α)，α是低通滤波器的滚降系数，当它的取值为0时，它的矩型系数最好，占用的带宽最小，但很难实现;当它的取值为1时，带外特性呈平坦特性，占用的带宽最大是为0时的两倍; 为此它的取值一般不小于0.15。例如，在数字电视系统，当α=0.16时，一个模拟频道的带宽为8M，那么其符号率=8/(1+0.16)=6.896Mbps。如果采用64QAM调制方式，那么其比特率=6.896*log2 64=6.896*6=41.376Mbps 。