數(shù)據(jù)傳輸速率

1、 數(shù)據(jù)在信道中是以電信號(hào)的形式傳送的，數(shù)據(jù)在信道中是以電信號(hào)的形式傳送的，分為分為模擬信號(hào)模擬信號(hào)和和數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)是連續(xù)變。模擬信號(hào)是連續(xù)變化的電壓或電流波形，數(shù)字信號(hào)是一系列表示化的電壓或電流波形，數(shù)字信號(hào)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(hào)能量，增加信號(hào)能量，但會(huì)放大噪聲，造成誤差積累；數(shù)字傳輸系統(tǒng)但會(huì)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(wèn)題。了誤差積累問(wèn)題。tta) 模擬信號(hào)模擬信號(hào)b) 數(shù)字信號(hào)數(shù)字

2、信號(hào)模擬信號(hào)：時(shí)間上模擬信號(hào)：時(shí)間上連續(xù)連續(xù)，包含，包含無(wú)窮無(wú)窮多個(gè)值多個(gè)值 數(shù)字信號(hào)：時(shí)間上數(shù)字信號(hào)：時(shí)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(hào)傳輸速率信號(hào)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(shí)間軸上的一個(gè)信號(hào)編碼單元時(shí)間軸上的一個(gè)信號(hào)編碼單元t碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5信號(hào)同步脈沖同步脈沖：用于碼元的同步定時(shí)，識(shí)別碼元的開(kāi)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(shuō)每秒鐘，或者說(shuō)每秒鐘 信號(hào)（比如電壓）變化的次數(shù)，單位信號(hào)（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(hào)，波特率可按下式計(jì)算：如果是脈沖信號(hào)，波特率可按下式計(jì)算： B=1/T (Baud) 其中其中 T 為一個(gè)脈沖信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度為一個(gè)脈沖信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)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(wú)噪聲信道無(wú)噪聲信道上，上，最大最大波特率為：波特率為： Bmax= 2H (Baud)q 信號(hào)傳輸速率信號(hào)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(jìn)制位數(shù)每秒鐘能傳送的二進(jìn)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(gè)碼元為每秒傳送多少個(gè)碼元比特率比特率為為每秒傳送多少個(gè)二進(jìn)制位每秒傳送多少個(gè)二進(jìn)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(gè)碼元只攜帶個(gè)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(gè)碼元攜帶個(gè)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(duì)應(yīng)的信息傳輸速率為碼元傳輸速率所對(duì)應(yīng)的信息傳輸速率為 M n b/s 2 種信號(hào)電平,（即碼元有2種） 每個(gè)碼元攜帶 1位二進(jìn)制信息 波特率8 Baud 比特率8 bps 4 種信號(hào)電平,（即碼元有4種） 每個(gè)碼元攜帶 2位二進(jìn)制信息 波特率8 Baud

6、比特率16 bps1秒q 信號(hào)傳輸速率信號(hào)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(wú)噪信道容量無(wú)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(wú)只要碼元的狀態(tài)數(shù)增加，比特率就增加，因此無(wú)噪信道容量是無(wú)限的。噪信道容量是無(wú)限的。q 但實(shí)際信道總是有噪聲的，實(shí)際的信道容量由信但實(shí)際信道總是有噪聲的，實(shí)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(wú)關(guān)。根據(jù)香農(nóng)定理，信手段無(wú)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(lái)表示，）來(lái)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(shí)際的有噪信道（帶寬較寬、噪聲、干擾小）輸入信號(hào)波形輸出信號(hào)波形(失真不嚴(yán)重)因而信道容量大輸入信號(hào)波形實(shí)際的有噪信道（帶寬窄、噪聲、干擾大）輸出信號(hào)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(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器接收器發(fā)送的信號(hào)接收的信

8、號(hào)信息傳輸速率受香農(nóng)公式的限制q 信號(hào)傳輸速率信號(hào)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(cuò)的碼元數(shù)占傳輸總碼元數(shù)的比例。傳輸出錯(cuò)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(cuò)的碼元數(shù)為傳輸出錯(cuò)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(lái)傳輸。來(lái)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