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中会使载波的各种参数产生变化(幅度变化、相位变化、频率变化、载波的有或无等,视调制方式而定),波特率是描述数据信号对模拟载波调制过程中,载波每秒中变化的数值,又称为调制速率,波特率又称符号率。在数据调制中,数据是由符号组成的,随着采用的调制技术的不同,调制符号所映射的比特数也不同。符号又称单位码元,它是一个单元传送周期内的数据信息。如果一个单位码元对应二个比特数(一个二进制数有两种状态0和1,所以为二个比特)的数据信息,那么符号率等于比特率;如果一个单位码元对应多个比特数的数据信息(m个),则称单位码元为多进制码元。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 。
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。 2. 带宽和速率关系: 信道带宽与数据传输速率的关系可以奈奎斯特(Nyquist)准则与香农(Shanon)定律描述。 奈奎斯特准则指出:如果时间间隔为π/ω(ω=2πf ==> 2f = w/π),通过理想通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=2f(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。
速率与带宽分别对标英文中的speed和network。
speed更多的
是涉及物理概念,描述的是一个网络线路中硬件所能承载的最大的bit/s值。举个例子,一段网络电缆,根据其物理特性,speed最多也就是
10Gbps。你可以这样想象,你站在一个管子的出口,在你面前不断地有一种叫做bit的生物跑出来,一会儿是0一会儿是1,它们“奔跑的速度”就是我们讲的speed。不同硬件技术可能会有不同的speed,比如无线网络的speed就会比电缆的speed小一点(可能吧,反正不同就是了)。
bandwidth更多涉及逻辑概念,描述的是你在一秒里面能接收到多少bit的数据。这里可能有人会觉得这跟speed好像听不出来什么区别,别急,我们还是举上面那个bit生物的例子。现在,你观察的不是一根管子,而是两个管子,这两个管子里面都不断的有bit生物跑出来。我们可以确信的是,它们“奔跑的速度”是不变的,因为生物还是那个生物,即speed不变。但是在一秒时间内,你看到的生物却多了一倍,因为现在是两根管子啊!bandwidth就是用来描述这个物理量。由此我们也能知道,bandwidth和speed的度量单位是一样的,都是比特每秒。
那么,有没有可能bandwidth会小于speed呢?这是有可能的。我们再举上面比特生物的例子。现在,有两种比特生物,一种是在黑漆漆的管子里开手电筒照明,让其余比特知道路怎么走,另一种是身上背着信息,从管子里跑出来之后把信息告诉你。由于管子太长,比特们决定每4个背着信息的比特前面都必须另外有一个比特专门负责照明。这样,从管子里每出来5个比特,实际上只有4个对你而言是有用的。此时,这条线路的bandwidth = speed * (4/5)。总结一下,就是bandwidth实际上是对于你而言这条线路里面有用的bit的传输速率。
此外,通过上面的讲述,你还会发现,假如你要从网络中接收一个很小的文件,小到只有一个bit,那么,此时对于你而言,bandwidth实际是没有多大意义的,你的接收快慢几乎仅取决于speed。但是,如果你想接收一个很大很大的文件,那么,bandwidth对于你完成接收的快慢就有至关重要的作用。
最后一点, 如上所述,因为speed是物理概念,讨论的是一段网络线路的物理极限,所以在现代所有网络技术的讨论中, speed通常是一个硬性条件,没有多少回旋的余地,很少有人会在这上面做文章,所以讨论speed的情况很少。更多时候,大家都是关心bandwidth。
看通原书上相关推理
大概在限带信道中要实现信号的无码间干扰,要求在信号采样时刻等效为1在非采样时刻为0,即x(nts)=1 (n=0) x(nts)=0 (n不等于0),等效频域是信号函数的周期性搬移相加,T=1/ts,要求信号函数带宽限制在1/(2ts)之间
根据讨论码率大于两倍带宽肯定有码间干扰,在两倍时实际中不易实现,通常要升余弦类型,容易实现但速率就达不到两倍带宽
具最后书本是王道
2019-06-08 14:45 �6�1 次阅读
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很多刚刚进入通信行业的读者一定会对带宽与速率这两个参数产生混淆,本文对带宽与速率的区别做简单介绍;
带宽
一般用来描述两种对象,一个是信道(Channel),另一个是信号(signal)。对于信道来说,又可分为两种,模拟信道和数字信道。对信号来说,也可分为两种,数字信号和模拟信号。
信道的带宽:对信道来说,带宽是衡量其通信能力的大小的指标。对模拟信道,使用信道的频带宽度来衡量。如果一个信道,其最低可传输频率为f1的信号,最高可传输频率为f2的信号,则该模拟信道的带宽是:模拟信道的带宽 = f2 - f1 (f2 > f1)描述模拟信道带宽时,带宽的单位是Hz。对于数字信道的通信能力,使用信道的最大传输速率来衡量。如果一个数字信道,其最大传输速率是100Mbps,我们称其带宽为100Mbps。
描述数字信道带宽时,带宽的单位是bps( bit per second)信号的带宽:模拟信号的带宽是指信号的波长或频率的范围,用于衡量一个信号的频率范围,单位是Hz(每秒种电波的重复震动次数)。一般的电信号(模拟信号),都是由各种不同频率的电磁波所组成,对于这个电信号来说,其包含的电磁波的频率范围,称为这个电信号的带宽。比如人的声波信号,其绝大部分的能量,集中在300Hz ~ 3400Hz这个范围,因此我们称语音信号的带宽是3.1Khz(3400-300)。
模拟信号的带宽单位与模拟信道带宽相同。数字信号的带宽使用数字信号的传输速度来表示。数字信号一般传输速率是可变的。在传输数字信号时,可以用最大信号速率(峰值速率)、平均信号速率或最小信号速率来描述数字信号。
数字信号的带宽单位是bps(bit per second)。其各种单位与数字信道带宽单位相同。
模拟信号经过数字编码后,可以变为数字信号。那么模拟信号的带宽与数字化以后的带宽是什么关系呢?
模拟信号的编码方式决定了其数字化后的带宽。比如一个带宽3.1Khz的语音信号,采用标准PCM编码(不进行压缩),其数字信号的带宽是64Kbps。如果使用压缩编码技术,一路语音信号其数字化以后的带宽可以是16Kbps或者8Kbps。
速率
衡量信息传输速度的指标,以每秒传输的bit数为单位,即bps ―― bit per second。1Kbps代表每秒中传输1千个比特;1Mbps代表每秒中传输100万个比特;1Gbps代表每秒中传输10亿个比特;1Tbps代表每秒中传输1万亿个比特。



