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通信原理基础知识整理 通信常识：波特率、数据传输速率与带宽的相互 关系 【带宽 W】 带宽，又叫频宽，是数据的传输能力，指单位时间内能够传输的比特数。高带宽意味着高能力。数字设备中带宽用 bps（b/s）表示，即每秒最高可以传输的位数。模拟设备中带宽用 Hz 表示，即每秒传送的信号周期数。通常描述带宽 表示，即每秒传送的信号周期数。通常描述带宽 时省略单位，如 10M 实质是 10M b/s。带宽计算公式为：带宽=时钟频率*总线位数/8。电子学上 的带宽则指电路可以保持稳定工作的频率范围。 【数据传输速率 Rb】 数据传输速率，又称比特率，指每秒钟实际传输的比特数，是信息传输速率（传信率）的度量。单位为“比特每秒（bps）”。其计算公式为 S=1/T。T 为传输 1 比特数据所花的时间。 【波特率 RB】 波特率，又称调制速率、传符号率（符号又称单位码元），指单位时间内载波参数变化的次 赫兹带宽的理想带通信道的最高码元传输速率是每秒 1 个码元。 符号率与信道带宽的确切关系为： RB=W(1+α)。 其中， 1/1+α为频道利用率，α为低通滤波器的滚降系数，α取值为 0 时，频带利用率最高，但此时因波形“拖尾”而易造成码间干扰。它的取值一般不小于 0.15，以调解频带利用率 和波形“拖尾”之间的矛盾。 和波形“拖尾”之间的矛盾。 奈奎斯特定律描述的是无噪声信道的最大 数据传输速率（或码元速率）与信道带宽之间的 关系。 【香农定理】 香农定理是在研究信号经过一段距离后如何衰减以及一个给定信号能加载多少数据后得 到了一个著名的公式，它描述有限带宽、有随机 热噪声信道的最大数据传输速率（或码元速率）与信道带宽、信噪比（信号噪声功率比）之间的关系，以比特每秒（bps）的形式给出一个链路 速度的上限。 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 Rb 与信道带宽 W、信噪比 S/N 的关系为： Rb＝W*log2(1+S/N)。 其中，Rb 是可得到的链路速度，W 是链路的带宽，S 是平均信号功率，N 是平均噪声功率，信噪比（S/N）通常用分贝（dB）表示，而分贝 数 数=10×lg（S/N）。 香农定理应用举例： 通常， 支持音频电话连接的频率范围为 300Hz 到 3300Hz，则 B=3300Hz－300Hz=3000Hz， 而一般链路典型的信噪比是 30dB，即 S/N=1000，因此我们有 R=3000×log2（1001），近似等于 30Kbps，是 28.8Kbps 调制解调器的极限，因，此如果电话网络的信噪比没有改善或不使用压缩方法，调制解调器将达不到更高的速率。 正是因为通信信道的最大传输速率与信道 带宽之间存在明确关系，所以人们通常用“带宽” 去取代“速率”。 带宽、速率和码元宽度问题 首先要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)准则与香农(Shanon)定律描述。 奈奎斯特准则指出：如果间隔为π/ω(ω=2π f),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 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。 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 0kbps 的速率传输数据。 另外在弄清楚速率和码元宽度的关系： 另外在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，又称符号速率等。它表示单位时间内传输码元的数目，单位是波特 （Baud），记为 B。例如，若 1 秒内传 2400 个码元，则传码率为 2400B。