碼元、波特率、比特率、電平、頻道帶寬

1、碼元:在數(shù)字通信中常常用時間間隔相同的符號來表示一位二進(jìn)制數(shù)字。 這樣的時 間間隔內(nèi)的信號稱為二進(jìn)制碼元，而這個間隔被稱為碼元長度。符號：即用于表示某數(shù)字碼型 據(jù)位數(shù)不同，對應(yīng)不同的鍵控調(diào)制方式 的一定相位 或幅度值的一段正弦載波 其長度即符號長度 。符號速率即載波信號的參數(shù) （如相位） 轉(zhuǎn)換速率， 實(shí)際上是載波狀態(tài)的變化 速率。符號率越高，響應(yīng)的傳輸速率也越高，但信號中包含的頻譜成分越高，占 用的帶寬越寬。波特率：即 調(diào)制速率 或 符號速率，指的是信號被 調(diào)制 以后在單位時間內(nèi)的 波特 數(shù)，即單位時間內(nèi) 載波 參數(shù)變化 （相位或者幅度 ） 的次數(shù)。它是對信號傳輸速率 的一種度量，通常以“波特

2、每秒”（Bps）為單位。波特率有時候會同 比特率 混淆 ，實(shí)際上后者是對信息傳輸速率（傳信率） 的度量。波特率可以被理解為單位時間內(nèi)傳輸碼元符號的個數(shù)（傳符號率） ，通 過不同的調(diào)制方法可以在一個碼元上負(fù)載多個比特信息。 因此信息傳輸速率即比 特率在數(shù)值上和波特率有這樣的關(guān)系：波特率=比特率/每符號含的比特數(shù)信號的帶寬取決于波特率， 也就是說跟編碼算法有關(guān)。 如果編碼算法可以使 得每個符號 （一段載波） 能夠傳送 （ 表示） 更多的比特， 則傳同樣的數(shù)據(jù)所需要的 帶寬更窄！另外， A/D 編碼算法，是壓縮數(shù)據(jù)量的關(guān)鍵，模擬語音經(jīng)過不同 A/D 編碼的 算法，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是有所不同的。例如：設(shè)信

3、道帶寬為3MHz信噪比S/N為20dB（即100倍），若傳送BPSK言 號則可達(dá)到的最大數(shù)據(jù)速率是多少？解答：帶噪信道應(yīng)該用香農(nóng)公式計算，最大數(shù)據(jù)速率為3MX log 2（1+100） bps = 3M X 6.65 = 20MHz, 對于 BPSK言號，正弦載波用兩種相位狀態(tài)，表示1比特（0或1）。其波特率也是20MHz如果傳輸?shù)氖荙PSK勺信號，一個正弦載波可以有 4個不同的相位，可以表 示兩位二進(jìn)制數(shù)位的 4 種信息狀態(tài)。那么波特率為 0.5 X 20MHz=10MHz, 所以根 據(jù)香農(nóng)定理移項可知，只需要占用 1.5MHz的帶寬。可以這樣理解， 對于待傳輸?shù)呢浳?（ 一定數(shù)目的二進(jìn)制比

4、特 ） ，用箱子（符號 或者調(diào)制方式）去裝貨，如果每個箱子多裝一點(diǎn)（每符號多表示幾個比特），那 么運(yùn)的次數(shù)少一些，效率高（帶寬少）；反之則效率低。比特率這個詞有多種翻譯，比如碼率等，表示經(jīng)過編碼（壓縮）后的音頻數(shù)據(jù)每秒 鐘需要用多少個比特來表示，而比特就是二進(jìn)制里面最少的單位，要么是0，要么是 1。比特率與音頻壓縮的關(guān)系簡單的說就是比特率越高音質(zhì)就越好，但編碼 后的文件就越大；如果比特率越少則情況剛好翻轉(zhuǎn)。電平： “電平”就是指電路中兩點(diǎn)或幾點(diǎn)在相同阻抗下電量的相對比值。 這里的電量自 然指“電功率”、“電壓”、“電流”并將倍數(shù)化為對數(shù)，用“分貝”表示，記 作 “dB。分別記作：10lg（P2

5、/P1）、20lg（U2/U1）、20lg（l2/l1） 上式中 P、U I 分別是電功率、電壓、電流。 - “ dB” 有兩個好處：其一讀寫、計算方便。 如多級放大器的總放大倍數(shù)為各級放大倍數(shù)相乘， 用分貝則可改用相加。 其二能 如實(shí)地反映人對聲音的感覺。 實(shí)踐證明， 聲音的分貝數(shù)增加或減少一倍， 人耳聽 覺響度也提高或降低一倍。 即人耳聽覺與聲音功率分貝數(shù)成正比。 例如蚊子叫聲 與大炮響聲相差 100 萬倍，但人的感覺僅有 60 倍的差異，而 1 00萬倍恰是 60dB。以下是 baidu 中的解釋 數(shù)字信道傳送數(shù)字信號的速率稱為數(shù)據(jù)傳輸速率或比特率 . 比特率這個詞有多種翻譯，比如碼率等

6、，表示經(jīng)過編碼（壓縮）后的音頻數(shù)據(jù)每 秒鐘需要用多少個比特來表示，而比特就是二進(jìn)制里面最少的單位，要么是0，要么是 1。比特率與音視頻壓縮的關(guān)系簡單的說就是比特率越高音視頻的質(zhì)量就 越好，但編碼后的文件就越大；如果比特率越少則情況剛好翻轉(zhuǎn)。例如：以 500Kbps 來編碼音視頻。其中 bps 是 比特 1K= 1010=1024b 就是比特（ bit ）s 就是秒（ second）p 就是每（ per ）所以，以500kbps來編碼表示經(jīng)過編碼后的音視頻數(shù)據(jù)每秒鐘需要用500K的比特來表示在基帶傳輸系統(tǒng)中用比特率表示傳輸?shù)男畔⒋a率比特率Rb是指單位時間內(nèi)傳 輸?shù)亩忍財?shù) ,單位是 b/s.

7、例如計算機(jī)串口的傳輸碼率最高到 115200b/s.符號率或波特率Rs是指單位時間內(nèi)傳輸?shù)恼{(diào)制符號數(shù)，即指三元及三元以上的 多元數(shù)字碼流的信息傳輸速率 , 單位是 baud/s.在M進(jìn)制調(diào)制中,比特率Rb和波特率Rs之間的關(guān)系為：Rb=Rslog2M采樣率是指采樣樣本與總樣本數(shù)之比， 采樣數(shù)率是單位時間采樣數(shù)。 如果是儀器 中，采樣速率為40MSa/s,說明每秒采樣數(shù)量為40M個，但是不能使用40MHz表 示。把模擬音頻轉(zhuǎn)成數(shù)字音頻的過程 , 就稱作采樣，簡單地說就是通過波形采樣的方 法記錄1秒鐘長度的聲音，需要多少個數(shù)據(jù)。44KHZ采樣率的聲音就是要花費(fèi) 44000個數(shù)據(jù)來描述 1 秒鐘的聲

8、音波形。原則上采樣率越高，聲音的質(zhì)量越好。關(guān)于數(shù)據(jù)傳輸速率與符號率的更詳盡解釋 在數(shù)字通信中的數(shù)據(jù)傳輸速率與調(diào)制速率是兩個容易混淆的概念。 數(shù)據(jù)傳輸速率 （又稱碼率、 比特率或數(shù)據(jù)帶寬） 描述通信中每秒傳送數(shù)據(jù)代碼的比特數(shù)， 單位 是 bps。當(dāng)要將數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送時，往往是將數(shù)據(jù)通過調(diào)制解調(diào)技術(shù)進(jìn)行傳送 的，即將數(shù)據(jù)信號先調(diào)制在載波上傳送，如QPSK各種QAM調(diào)制等，在接收端再通過解調(diào)得到數(shù)據(jù)信號。 數(shù)據(jù)信號在對載波調(diào)制過程中會使載波的各種參數(shù)產(chǎn) 生變化（幅度變化、 相位變化、頻率變化、 載波的有或無等， 視調(diào)制方式而定） ， 波特率是描述數(shù)據(jù)信號對模擬載波調(diào)制過程中，載波每秒中變化的數(shù)值

9、，又稱 為調(diào)制速率， 波特率又稱符號率。 在數(shù)據(jù)調(diào)制中， 數(shù)據(jù)是由符號組成的， 隨著采 用的調(diào)制技術(shù)的不同， 調(diào)制符號所映射的比特數(shù)也不同。 符號又稱單位碼元， 它 是一個單元傳送周期內(nèi)的數(shù)據(jù)信息。 如果一個單位碼元對應(yīng)二個比特數(shù) （一個二 進(jìn)制數(shù)有兩種狀態(tài) 0 和 1，所以為二個比特） 的數(shù)據(jù)信息， 那么符號率等于比特 率；如果一個單位碼元對應(yīng)多個比特數(shù)的數(shù)據(jù)信息（m個），則稱單位碼元為多進(jìn)制碼元。此時比特率與符號率的關(guān)系是：比特率 =符號率*log 2 m,比如QPSK調(diào) 制是四相位碼，它的一個單位碼元對應(yīng)四個比特數(shù)據(jù)信息，即m=4則比特率=2*符號率，這里“ log2 m ”又稱為頻帶利

10、用率，單位是：bps/hz。另外已調(diào)信號傳輸時，符號率（SR和傳輸帶寬（BW的關(guān)系是：BW=SR （1+ a ），a是低通濾波器的滾降系數(shù)，當(dāng)它的取值為0時，頻帶利用率最高， 占用的帶寬最小， 但由于波形拖尾振蕩起伏大 （如圖 5-15b）, 容易造成碼間干擾； 當(dāng)它的取值為 1 時，帶外特性呈平坦特性， 占用的帶寬最大是為 0 時的兩倍； 由 此可見 , 提高頻帶利用率與 拖尾收斂相互矛盾，為此它的取值一般不小于 0.15。例如，在數(shù)字電視系統(tǒng)，當(dāng) a =0.16時，一個模擬頻道的帶寬為8M,那 么其符號率=8/ （1+0.16） =6.896Ms/s。如果采用64QAM調(diào)制方式，那么其比特率 =6.896*log2 64=6.896*6=41.376Mbpso比較清晰的 波特率指信號每秒的變化次數(shù)。 比特率指每秒可傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)。 在無調(diào)制 的情況下，波特率精確等于比特率。采用調(diào)相技術(shù)時，波特率不等于比特率。 數(shù)字信道傳送數(shù)字信號的速率稱為數(shù)據(jù)傳輸速率或比特率。 傳輸率就是指每秒傳輸多少位，傳輸率也常叫波