數(shù)據(jù)傳輸速率

1、 數(shù)據(jù)在信道中是以電信號的形式傳送的，數(shù)據(jù)在信道中是以電信號的形式傳送的，分為分為模擬信號模擬信號和和數(shù)字信號數(shù)字信號。模擬信號是連續(xù)變。模擬信號是連續(xù)變化的電壓或電流波形，數(shù)字信號是一系列表示化的電壓或電流波形，數(shù)字信號是一系列表示數(shù)字?jǐn)?shù)字“0”“0”和和“1”“1”的電脈沖。的電脈沖。 模擬傳輸系統(tǒng)采用模擬傳輸系統(tǒng)采用放大器放大器增加信號能量，增加信號能量，但會放大噪聲，造成誤差積累；數(shù)字傳輸系統(tǒng)但會放大噪聲，造成誤差積累；數(shù)字傳輸系統(tǒng)采用采用中繼器中繼器，利用碼元再生法重傳，有效解決，利用碼元再生法重傳，有效解決了誤差積累問題。了誤差積累問題。tta) 模擬信號模擬信號b) 數(shù)字信號數(shù)字

2、信號模擬信號：時間上模擬信號：時間上連續(xù)連續(xù)，包含，包含無窮無窮多個值多個值 數(shù)字信號：時間上數(shù)字信號：時間上離散離散，僅包含，僅包含有限有限數(shù)目的預(yù)定值數(shù)目的預(yù)定值q 信號傳輸速率信號傳輸速率q 數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率q 信道容量信道容量q 誤碼率誤碼率q 信道信道(Channel)：傳送信息的線路（或通路）傳送信息的線路（或通路）q 比特率比特率(Bit Rate)：數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率 (bps，b/s)q 碼元碼元(Code Cell)：時間軸上的一個信號編碼單元時間軸上的一個信號編碼單元t碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5信號同步脈沖同步脈沖：用于碼元的同步定時，識別碼元的開始tq

3、 波特率波特率： 每秒鐘傳送的碼元數(shù)每秒鐘傳送的碼元數(shù)，或者說每秒鐘，或者說每秒鐘 信號（比如電壓）變化的次數(shù)，單位信號（比如電壓）變化的次數(shù)，單位 為波特（為波特（baud)。 如果是脈沖信號，波特率可按下式計算：如果是脈沖信號，波特率可按下式計算： B=1/T (Baud) 其中其中 T 為一個脈沖信號的時間長度為一個脈沖信號的時間長度q 奈奎斯特（采樣）定律奈奎斯特（采樣）定律： 在帶寬為在帶寬為 H 的的 無噪聲信道無噪聲信道上，上，最大最大波特率為：波特率為： Bmax= 2H (Baud)q 信號傳輸速率信號傳輸速率q 數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率q 信道容量信道容量q 誤碼率誤碼率q

4、 比特率：比特率：指指每秒鐘能傳送的二進制位數(shù)每秒鐘能傳送的二進制位數(shù)，單位為，單位為 比特比特/秒（秒（bps）。）。通常將比特率作為數(shù)通常將比特率作為數(shù) 據(jù)傳輸率。據(jù)傳輸率。q 比特率與波特率的關(guān)系：比特率與波特率的關(guān)系： 設(shè)比特率為設(shè)比特率為 S，波特率為波特率為 B，則則 S = Blog2N (bps), N為碼元狀態(tài)數(shù)為碼元狀態(tài)數(shù) 根據(jù)奈奎斯特定律根據(jù)奈奎斯特定律 Bmax= 2H ，則有：，則有： Smax= 2Hlog2N (bps) q 波特率波特率為每秒傳送多少個碼元為每秒傳送多少個碼元比特率比特率為為每秒傳送多少個二進制位每秒傳送多少個二進制位。q 信息傳輸速率信息傳輸速

5、率“比特比特/秒秒”與碼元傳輸速率與碼元傳輸速率“波特波特”在在 數(shù)量上數(shù)量上有一定的關(guān)系：有一定的關(guān)系： 若若 1 個碼元只攜帶個碼元只攜帶 1 bit 信息量，則信息量，則“比特比特/秒秒” 和和 “波特波特”在數(shù)值上相等。在數(shù)值上相等。 若若 1 個碼元攜帶個碼元攜帶 n bit 信息量，則信息量，則 M Baud 的的碼元傳輸速率所對應(yīng)的信息傳輸速率為碼元傳輸速率所對應(yīng)的信息傳輸速率為 M n b/s 2 種信號電平,（即碼元有2種） 每個碼元攜帶 1位二進制信息 波特率8 Baud 比特率8 bps 4 種信號電平,（即碼元有4種） 每個碼元攜帶 2位二進制信息 波特率8 Baud

6、比特率16 bps1秒q 信號傳輸速率信號傳輸速率q 數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率q 信道容量信道容量q 誤碼率誤碼率q 根據(jù)奈奎斯特定理，根據(jù)奈奎斯特定理，無噪信道容量無噪信道容量S=Blog2N ，只要碼元的狀態(tài)數(shù)增加，比特率就增加，因此無只要碼元的狀態(tài)數(shù)增加，比特率就增加，因此無噪信道容量是無限的。噪信道容量是無限的。q 但實際信道總是有噪聲的，實際的信道容量由信但實際信道總是有噪聲的，實際的信道容量由信道本身的特征（帶寬，信噪比）決定，與具體通道本身的特征（帶寬，信噪比）決定，與具體通信手段無關(guān)。根據(jù)香農(nóng)定理，信手段無關(guān)。根據(jù)香農(nóng)定理，有噪聲信道容量有噪聲信道容量 C = Hlog2(1+

7、S/N） (bps) 其中，其中，S/N為信道的信噪比。信噪比也通常用分貝為信道的信噪比。信噪比也通常用分貝（dB）來表示，）來表示，信噪比分貝數(shù)和信噪比分貝數(shù)和 S/N的關(guān)系是：的關(guān)系是： 信噪比（信噪比（dB）= 10 log10S/Nq 失真不嚴(yán)重：失真不嚴(yán)重：q 失真嚴(yán)重：失真嚴(yán)重：實際的有噪信道（帶寬較寬、噪聲、干擾小）輸入信號波形輸出信號波形(失真不嚴(yán)重)因而信道容量大輸入信號波形實際的有噪信道（帶寬窄、噪聲、干擾大）輸出信號波形(失真嚴(yán)重)因而信道容量小碼元傳輸速率受奈氏準(zhǔn)則的限制輸入信息輸出信息輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)源系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)源點終點發(fā)送器接收器發(fā)送的信號接收的信

8、號信息傳輸速率受香農(nóng)公式的限制q 信號傳輸速率信號傳輸速率q 數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率q 信道容量信道容量q 誤碼率誤碼率q 傳輸出錯的碼元數(shù)占傳輸總碼元數(shù)的比例。傳輸出錯的碼元數(shù)占傳輸總碼元數(shù)的比例。設(shè)傳輸總碼元數(shù)為設(shè)傳輸總碼元數(shù)為 N N，傳輸出錯的碼元數(shù)為傳輸出錯的碼元數(shù)為 NeNe, ,則誤碼率為則誤碼率為 PePe = = Ne/NNe/Nq 根據(jù)根據(jù)誤碼率的大小選擇合適的數(shù)據(jù)單元大小誤碼率的大小選擇合適的數(shù)據(jù)單元大小來傳輸。來傳輸。1. 奈奎斯特定律：奈奎斯特定律： Bmax = 2H (Baud)3. 香農(nóng)定理：香農(nóng)定理： C = Hlog2(1+S/N） (bps) 其中，其中，S/N