比特率与波特率

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比特率:单位 Bps(bit per second),即每秒传输的 bit 数。

波特率:单位 Baud,即每秒传输的 码元 数。

这里涉及到码元。

码元:持续一段固定时间的通信信道有效状态就是码元;

说人话,可以理解为码元就是一个脉冲信号(或余弦信号),这个信号可能携带1bit、2bit、4bit … …数据。

那么实现一个码元携带多个bit的数据勒,这就需要一定技术了,比如设置模拟信号中信号的频率、相位、振幅啥的。

举个例子:把振幅分成四种,低(00)、中(01)、高(10)、很高(11),这样我发一个脉冲信号,它的振幅是低,那就说明发送的是00(也就是2bit),它的振幅是中(01),发送的就是01(也就是2bit)……也就实现了一个脉冲信号,携带2bit的功能…(举个不恰当的例子让大家理解而已,明白啥意思就行)。

由上面例子再结合比特率和波特率的定义可知:

一个码元能携带1bit数据,那么比特率 = 波特率!

一个码元能携带2bit数据,那么比特率 = 2倍的波特率!

一个码元能携带4bit数据,那么比特率 =4倍的波特率!

1个码元能携带1,2,…(正整数)位二进制数。带1位二进制数,表示二进制,则有两种码元,一种是0,另一种是1。带2位二进制数,表示四进制,则有4种码元,分别是00,01,10, 11。

以此类推,可得到,

n进制,就有n种码元,1个码元携带log2(n)位二进制数。

如果一个调制信号中,一个码元携带4bit数据,其波特率为100 Baud,那就可以计算出其信号的比特率是多少:

比特率 = 100 Baud * 4 bit = 400 Bps


下面来点专业的:


比特率 R

b

,即信息速率——每秒传送的平均信息量或比特数,单位为比特/秒(b/s),它与码宽度、码元进制及信源统计特性等因素有关。

波特率R

B

,即每秒传送的码元个数,单位为波特(Baud)。它仅与码元宽度有关。

为了方便理解,我们可以用类比的方法区别波特和比特的概念。如用交通运输中的车辆类比波特,乘客类比比特。

一辆车可以运载一个或多个乘客。

车辆数(而不是乘客人数)确定了交通情况,类似地,波特数(而不是比特数)决定了所需要的传输带宽。

一辆车载运的乘客数越多,说明运输效率越高,类似地,波特数一定时,增加进制数,比特率就越高,说明传输效率越高。

因此,波特率在数值上小于(多进制时)等于(二进制时)比特率;

波特率决定传输带宽;比特率反映传输效率。

可以得到如下结论:


R

b

= R

B

log

2

M (其中M是进制数)


即比特率 等于 波特率乘以以2为底的进制数的对数。

此公式内涵:

(1) 比特率R

b

一定时,增加进制数M,可以降低R

B

,从而减小信号带宽,节约频带资源,提高系统频带利用率。

(2) 波特率R

B

一定时(即带宽一定),增加进制数M,可以增大R

b

,从而在相同的带宽中传输更多的信息量。

可见,从传输的有效性考虑,多进制比二进制好,但从传输的可靠性考虑,二进制比多进制好。

对于二进制符号二言,一个码元可以包括只有一位的二进制数”0″,“1”,也可以包括两位的二进制数”00″、“01”、“10”、“11”,当然也可以包括三位甚至更多二进制数。这个码元的持续时间长度就是

码元周期

,这里用 T 表示,而1秒中传输多少个码元也就是(1/T)个码元的个数,这个(1/T)就叫做

码元速率

也叫

波特率

。而对于在传输系统中,要表示一个码元需要多少个周期的载波信号,则其由

载波频率除于码元速率

决定。如下图,一个码元需要2个周期的载波信号表示。

在这里插入图片描述



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